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农药的微生物降解PDF

2023-09-27 新闻中心

  环 境 科 学 卷 期 农 药 的 微 生 物 降 解 郑 重 江农业 学植保 浙 大 系 , 要 木文 论农 微生 降解的研讨 展 包含降 微生物 的分 和 选 术 以有机氯和有机磷农药为代表, 摘 讨 药 物 解 离 筛 技 , 的农药降 途径 微生物降 农药的 用机理 降, 中的 促 类型 介绍微生物降 在农药三 处理 解 解 作 解代谢 酶 反响 并 解 废 中的 用 应 、 生物降解的 究开端于四 年 已收 菌种 挑选 亦可从, 水 或污 农药微 研 十 代 藏的 中 土壤 休 六 规 用化学农 末 十年代中期因为大 模施 水 污染环 直接分 选或经 培 等 境中 离筛 富集 养 药 的环 问题 日益 显, 领 日 得 所带来 境 明 这一 域 获 趋活泼 经过 二十 的工 , 现已 降解农药 生物的 有 近 年来 作 必定 微 富集培育 分 批 培 了 和水环 的农药降解 微生物起重 、 续 和土柱渗滤环流 多种手法 在土壤 境 中 养 连 培育 等 其 用 到 批能降解或转化 种农药 中 用恒化器, 续 养 种 有 的 要作 别离 一 某 作连 培 是一 效 方 〔 法 用 方针农药 为恒化器培 中的生 的微生物类群 研讨了生物降解农药的首要 作 养 长 , , 制底物 这种挑选压 用下可 选到 用办法及 促反响类型 以及 类化 限 在 的作 筛 作 酶 各 学农 药被微生物降解的 解规 能降 该农药的 生物 , 宣布有降 分 律 解 微 菌株 或诱 解能 的骤变菌 团 微生物降解农药的有用远景也推动了这 力 株 、 、 降解 生物的富集现象 天然土 中也 研讨的深化 农药在出产 贮 出售和使 微 在 壤 一 存 用过 生 药 废水的处 理 和 去 毒 在 种土 长 施用 种农药使 降解 程中所产 废 和 存 一 壤 期 某 得 , , 生物逐步 集 当今后再施入这种农药 人 注 是 田间 械化 药时 因 微 富 时 令 关 特别 在 机 施 分化大大加速 这是 些除草 在接连施 器 洗和 余药 而 生 量 浓 农药 其 一 剂 械清 剩 液 产 大 低 度 , 。 用该药 土 中 果下降的原因 在降 水 不 处 重 但这些 的 壤 效 解微 废 如 加 理则严 污染水体 , , 生物 离 这类土 是很好 样 品 废水 于 农场 困难 这方面 已 的分 中 壤 的 来 涣散 各个 处理 提出了许 办法 生物净化是其间之, 源 多 一 , 现已报导的对某种农 降 能 力 的 生物处理设备简 而去毒效 较为彻底 很 药有 解 单 果 、 、 , , 生物 细菌 菌 等 多来 自土 用于 药废水的 处理 但微生 微 有 放线 真菌 大 适 农 涣散就地 物 , , 生 类 细菌因为 生化上的 种适 效果 的方针农药 又 受 条件影响 壤微 物 群 其 多 专注 易 环境 应能 以及 发突 从 了最主 因而有局限性 目 运用生化法处理农药废 力 简单诱 变菌株 而 占 前 , 置 许 菌 胞 菌属 水的有用程 还 必 研讨降 要的位 其间 多 株来 自假单 度 有限 有 要 一步 , , “, , , 可是 目 还 预见某 解微生 菌 的挑选诱变 经过基因工程技 前 很难 物 株 , 种 属的微生 能 门转化 农 术树立 菌株 者经过降解 系统及固 一 或某一 物 专 某一类 新 或 酶 定 , 药 因为即便在 种 只 菌 同也足 化 技能 为处 农药 水供给更 的手 一个 内 要 株不 酶 理 废 有用 眨 本文 述微生 解 药的研讨 展 以影响它对农药的降解才干 段 简 物降 农 有必要留意一下的是 在试验室往往用 生, 微 物 、 物的分 和 一 降解农药微生 离 挑选 的纯培 菌株 降解的研讨 但 实标明 养 作 事 许 , 为获取 解农药的微生物 可 , 降 菌株 从现 多混 的微生物 降解功率更 降解 合 集体 高 更 卷 期 科 学 , 如以农药 构对 生 降解的坑性为 据 底 接 于 生 下混 结 微 物 依 彻 这也更 近 天然 态条件 合微 计 些 耐久 对 持药 和环 安全都 生物 体一起作 用使 些 药降 的 实 际 设 一 其 性 维 效 境 群 某 农 解 , , 适的农药 以 氧竣 类除草 为例 因而 降解 生物的 集 不 忽 合 苯 酸 剂 苯 在 微 富 培育中 应 视 环上 接 原子数 目和 立置影 生物降解 利 生态 件 如 化 以 目 连 的氯 响 用在必定 条 下 恒 器 中 农 为 制 定 的 生 物 的难易程度 苯环上替代氯的玫 目越多 降, 标 药 限 底 物 稳 微 群 〔 困难 以 的 置而言 环上间位 , 体代 解越 氯 位 苯 替代 的 型最难 解 因而, ,, , 一 的生物降 类 降 、 二 农药的微生物降解途径 , 一 比 得多 从 梭 类的脂 解 要难 苯氧 酸 , 一 肪 侧 凡属 。 氧基狡 的侧 已 的研 涉及到 种不同化学结构的 酸 链来看 苯 酸 链 有 究 各 , 、 很 经 氧化 去, 。一 基 汉 是 量 用 都 简单 户 而脱 但 苯氧 竣 药类群 特别 大 使 的有机氯 有机 、 甲 , 的侧 谢 不 醋类 虫 氧竣 酸 链代 则 简单 磷 氨基 酸 杀 剂 苯 酸类除草剂 等 文要点 和 杀 的 本 论说有机氯 有机磷 虫剂 、 土 和 三 在 壤 水环境中微生物对农 生物 解 微 降 的 用 药 作 办法 对 杀虫剂的 生 降解 有机氯 微 物 曾有广泛 , 种 用 为两 类 类 生 的研讨 以 为例 许多微生物可使 这 作 可分 大 一 是微 物 , , 脱 化为 淹水 的 于农药 促 也称 转 在 土壤 直接效果 大多 由酶 反响 引起 , , 为 生 的 般 说 农药 生 厌 下 些 生 可 还 微 物 农药代谢 一 所 的 微 氧条件 一 微 物 将 脱氯 , 此 另 是 生 的 原为 生 毒性 物降解多属 类 一类 微 物 活动改 但 仍然有 物 而 , 阁 了化 物 环 而 且 当稳 环 不 变 学和 理的 境 直接效果于 农 药 相 定 关于 境仍 安全 国内外 , 阐明四种 的效果 式 对 也有很多的作业 必定在淹水土壤 下面 常见 方 , 一 化 用 化 化 的厌氧条 下 的 生物降解比 一 矿 作 矿 是有机 合 物 在 件 微 较 , 快 主 经过, 构成 氯环己烯和 环境中彻底分化为无机产品 也便是彻底降 要 脱 多 多 叨 证 这 种 等 物 解 要 明 一现象一般有两 办法 是以 氯苯 代谢产 一 , “ 药 如 环 的 醋 农药 土 和水环 符号农 的主体结构 芳 在关闭 有机磷酸 类 在 壤 境平分 标 生 果 解很快 现已 过 以 生物 用为 试验系统中加 记农药作微 物培育 如 承认这一 程 微 作 〔幻 一 一 ‘ , , 生物降 主 对 烷基或 以收 到 ℃ 阐明标 农药 主 微 解 要是 可 集 记 彻底分化 一 基的水解 机磷农药的生物转 这种 生物可利用这种 药为碳源而生 芳 部分有 证明 微 农 化 包含氧化和复原进程 如 些带硝基的 另 种 以供试 为唯 碳源 还 一 长 一 办法是 农药 一 来 生 可 到 种 生 药可复原为带 基的办法 培育微 物时 见 某 微 物 群 体 的增 农 氨 因为 药的生 降 到环 件 降 , 种 与 农 物 解受 境条 和 长 并且这 增加 培育液中农药降解的加 解 生物品种的影 , 因而 目 还 以预见 性 用 微 响 前 难 快有显着的相关 因为矿化作 能使农药 , , 彻 潜 胁 类农药的生物 谢途径 而只能总结出 底分化 防止发生对环境有 在威 的中 每一 代 些 的 应 程 比方现已知 间 , 因而 生 降 最 想的 , 一 大约 反 过 道许多真 产品 是农药 物 解 理 办法 菌转化某种农药往往先从经基化开端, 这 为降 生 选的首 方针 但 解微 物筛 要 种径基化有几率发生 环的不同 共 用 谢 共代 是 在芳 方位或许在 二 代谢作 辅代 谢 微 侧链 , 种 菌之间 不 同,〔 因 生 以 种基 为动力生 , 能一起 上 在各 真 又 相 物 某 物 长时 代谢 此 对 类农药生 降解途径的知道还很不, 些化 物质, 种 主物不能以这些化 各 物 某 学 但这 微 物 为动力, 对这类物 的代谢只 够 学 质 它 质 是部 , 这 研讨现已给咱们不少启示 例 变了它们的结构, 生与 体相近似 可是 类 分地改 产 母 · 。 · 环 境 卷 期 的 间 物 成果 农药的转化 没, , 全 中 产 是 并 有完 、 四 农 生物 的 促反 型 降解, 川 原因是在多进程的酶促反响进程 药微 代谢 酶 应类 中 各种 对底物的 化性不同 假如, 酶 专 榜首 化 化是微生物降解农药的重 一 氧 氧 , 反响的 底物 化性程 低 而 , 、 步 酶 专 度 后来的酶 要酶促反响 其间有多种办法 如 径基化 , 、 、 、 、 、 专化性强 那么 生 反响彻底 一 在 长底物被多步 脱烷基 夕 化 脱竣基 键开 环 化 氧 醚 裂 氧 解时 某些化学异物的分子仅仅 分, 、 分 部 地被 氧化偶联 芳环或杂环开裂等 以经基化来 , 改 而不能 后来 化性 的 降解 , 变 被 专 强 酶所 圈 说 生物转化农 的 步往往引进轻基 微 药 榜首 , , 可是 在 自 条件下 共 谢 生 间 , , 然 代 产 的中 产品 到农药 子 果这种化 极性 强 分 中 结 合物 加 易 往往可被 他微生物种 或物 、 化 因子 溶于水 就, 生 用 径基化进程在 其 群 理 学 简单被 物作 降解 且共 谢 农药的 生 代谢 , 所 而 代 在 微 物 过 烃类化 物 生物 解 尤为重 环 芳 合 的 降 中 要 苯 十 见 因而, 生 用 农药 的经基化 开 和 步分化的先 程 中 分常 是微 物作 于 的 常常是苯环 裂 一 , 重 办法 决条件 , 化 应 脱烷基也是 要 在氧 反 中 一 一 三 生物 缩或累积 用 这是指 生 种重 的降解去毒进程 胺类的 烷基 浓 作 微 要 苯 细胞经过吸附 吸收的进程积累环 物菌体 和 境 和 他农 环 的烷基常 是微生物 用 其 药芳 上 常 作 中 留农药圈 主 发生 水环, 的第 点 化反响 加氧 类的 用 的残 要 在 境中 一 一个位 氧 在 酶 作 , 下 可 两类 是单加 般可用生 目标 它是 生 行 加氧酶 分 一类 氧 物浓缩系数作为 微 物 菌 浓 与 或生 , 又称双功用氧化 , 或 体内某农药的 度 培育液中 长的 酶 酶 需求 为 另 类是双氧 加氧 水环 中该农药浓度之比圈 因为 生 物 辅酶 一 酶阴 境 微 品种 农 品种以及培 环 的差异, , 已 药 养 境 在 类的 用 分子氧存在 酶 作 需求 、 经 道的微生物累积农药的实例 , 浓 二 复原 代烷烃 农 报 中 缩系 在氯 类 药 仁 大小可 由几百到几万不 生物 的生物降解 是 原性去 反 在 数的 等 微 菌 中常 还 氯 应 体对农 收最 是 动的吸附 这 过 厌氧 下 复原脱氯与细胞色素氧化 药的吸 初 被 一 条件 , , 和 有 生物的复原 应还常 程很快 因为许 农 是 脂的 很 与 酶 关 ! 微 反 多 药 亲 简单 细胞 的类脂结 , 然后 附的农药 使带硝基的农药复原成氨基衍生物 如硝基, 膜 合 被吸 再被 复原成 胺类 在某些带 环的 机磷农, 菌 细 吸收 这 进程则与 生物代谢 苯 苯 芳 有 体 胞 一 微 活 动有 并且农药在被吸收的同 往往 也可 代谢中 见 关 时 药 常 、 能被 化 三 水解 在氨基 甲酸醋 有机磷和苯 转 、 , , 胺 类具 醋或 胺键的农药类群中 在研讨 生物对农药的直接 用时 酸 一 有醚 酸 微 作 要 解是常见的 有醋 、 胺 或磷 酶等水 留意试验室的墙果或许代表不了自 条件下 水 酶 酸 酶 酸 然 、 解 类参加 因为许多非生物因子 如, 的代谢 比方矿化 用的表 常常受农 酶 温 规则 作 现 等也能够 起这类农药水解 因而微生物, 药浓 影响 有的 生物只 环 中的 度 引 度 微 是在 境 低 , 的酶促水解 用 般只要 离到这类 后 浓度下才 体现矿化效果 而 试验室相对 作 一 在分 酶 会 在 才干承认 水解酶 为 性酶 在不 同的, 葛 的培 条 下可 只能 到 代谢 多 广谱 浓度 养 件 能 调查 共 , 仁 和温 条件下 很安稳 又无 助因子, 的转化 用川 度 都 需辅 作 解产品的毒性大幅度的下降 在环 中的安稳, 四 生物对农药的直接 作 用 由 水 境 微 于 , , 也低于 母体 因而 水解 是农药生 微生物的 用改 了 环 中的 降 性 其 酶 物 作 变 微 境 低 , 〔, , 降解中最有有用 景的酶类 土 的氧化复原电 形成复原的环境 然后 前 壤 势 四 成 生物降解 的合 反响可分 引 次生的化学降解 淹水的土壤 已 合 中 成 起 这在 中 〕 合和接 两 土 中经过 生物活 有不少比如 缩 合 类 在 壤 微 动 ‘ · 一 卷 期 科 学 , , 忍 异 比方 对硫磷水解 行缩 十 常 如 酚和苯胺类农药 能 受 常的环境条件 而 合 分 见 苯 可耐受高 多 的盐 , 并 溶剂浓 及 转化产品在 生物的酚 化 和过 化 酶 达 浓度 的 其 微 氧 酶 氧 , , 和 ℃ 的 而发生这种 的 胞菌 物酶效果下 可与土壤腐殖化进程中的腐殖 度 温度 酶 假单 , , ‘ 酸 物质缩 而使这 化学 物结 到 这种条件下是不能生 的以 因而以为 类 合 从 类 异 合 在 长 〔 土 的 种现 对环 的成果 用 处 农 废水 或许 水解 在 壤 腐殖质中 这 象 境 酶 理 药 更有 酶 有机 尚难预 生 的接 的 和氨基 甲 脂农 处 , 因为 料 微 物引起 合反响常见 有 磷 酸 药废水去毒 理中 安稳 无, , 水解产品 分化的特性最 甲基化和 化 应 如 经 甲基化 甲 其 需辅酶 易 酸 反 苯酚类 成 氧基 而 毒 胺类经 化成, 胺 望 入有用化 现已 试验室 对硫磷 苯 失 苯 酞 酞替苯 有希 在 将 固定 载体上 成固相 反 应 器, 水解酶 在 做 酶 、 五 农药 物 的有用 探 微生 降解 化 索 钟 即 对硫 的 从 降到 分 内 将 磷 浓 度 , 接连运用 仍 持 活 ‘,, , 经过基因工 术构建 效降解菌 天 保 酶 一 程技 高 三 采 用生物 解与 他降解 制 相 这 工 的根底是对降解质粒的 研 究 降 其 机 一 作 , 一 现已对 的降解质粒 了不少研讨 做 结 的降 统 合 解系 。, , 这些降解 粒 多来 自产 菌属 咭 〔, 质 大 碱 等 告了杀虫 蝇毒磷 报 剂 和假 胞菌属 质 编 的降解处理形式 蝇毒 在 国墨 单 粒 磷 美 , 一 码的降解底物 以 为代表的 代 是 氯 芳 西哥鸿沟用于家畜的卫生处理 每年发生废 烃类 这 降解质粒的宿主规模 , 几 可 , 一 类 广 乎 水 立升 量 约 万 含有用药 咫 一切革兰 氏阴性菌 中搬运 但这种质 目 处 废 贮放在混凝上 在 粒转 前 理办法是将 水 移只能够经过细菌接 的办法 行 构建 合 要 有 砌的蒸腾 天然环 下 药半衰 达 坑内 境 该 期 高效降解能 的遗传工程菌 可经过降解质 , 因而需 更 的处理办法 现发 力 株 天 要 有用 · , , ‘ 。 粒的搬运构建 质粒菌株 挑选带 骤变 有 种 杆菌 。 。 产 多 有 质 现 一 黄 的骤变菌株以及用降解基因构建 种 粒 生的对硫磷 解 可使蝇毒 敏捷水解, 粒 杂 质 水 酶 磷 其 使 在 适的宿主菌 表达 这 面杰出 并 其 合 中 方 对紫 光照 引起 化十 灵敏 因 产品 外 的臭氧 分 〔 的比如是 等 经过几种降解质粒 而 生物 解 化处理共 小时即 微 水 加臭氧 计 将 的相 效果挑选出 种 粒 变菌 , 能够 蝇毒磷 成果也 田间试验中 互 一 质 突 株 彻底分化 这一 在 , , 一 , 以 为唯 碳源成长 相 比之下 用 , 一 证明 因而以为 生物降解 为去毒处理 将 作 规的接连培 法却 直未能分 离 到 可 利 的进程 , 结 他物理化学降解办法 也 常 养 一 之一 合其 , , 一 用 , 为唯 碳源的降解菌株 一 是 种 效的手法 许 一 有 可是 构建农药降解工程菌的研讨还面, 参 考 文 献 临不少 问题 于 心这 工程菌对环 由 担 类 境会 , , , , ” ” , , 有意想不到的影响 因而 想 人有用阶段 要

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