有机磷农药的微生物降解

摘 要：现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。

关键词：有机磷农药 微生物 微生物源酶 降解

中图分类号：X592 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-089-02

自1960年以来，众多国家开始限制、禁止使用有机氯农药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生的负面效应也日益突显，其不仅污染了水资源，而且致使残留在众多农产品中的农药严重超标，食品污染现象十分严重，最终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与可持续发展。至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微生物降解问题备受世人关注，探究如何充分发挥微生物对降解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。

1 降解有机磷农药的微生物品种概述

当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。

真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。

因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。目前已经分离出的细菌有：芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/L的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。而以金彬明为代表的有关人员主要是从受有机磷污浊后的海水样中筛选、分离出一株蜡样芽孢杆菌菌株，其在温度高达28摄氏度的情况下降解甲胺磷的比率高达48.9%。

除此以外，诸如可以降解甲拌磷、对硫磷等的小球绿藻属之类的一些藻类一定程度上也可以降解有机磷农药，但是学界对其的研究却少之又少。

2 有机磷农药的微生物降解机理分析

2.1 微生物的有关活动改变微环境继而间接促进农药被降解

通常有三类作用形式：（1）种间协同代谢，主要是指相同环境下的数种微生物相互联合来代谢一种有机磷农药，在此培养混合菌可谓是俱佳解决办法。（2）共代谢作用，即微生物虽然有可利用的碳源存在，但仍对原先不能够利用的物质进行分解代谢的一种现象。王永杰等人运用共代谢的方法从污泥中分离得到一株降解乐果的菌株G1，其降解乐果的比率高达60%。艾涛等有关人员以共代谢的方法分离得到一株降解乐果的真菌菌株L3，在120h之内，此菌株降解乐果的比率高达29.2%。（3）矿化作用，其主要含义是微生物直接将有机磷农药作为生长基质，并将把它全部分解成CO2和 H2O等无机物的过程。李晓慧从长期被毒死蜱污染的污水处理池里分离得到一株毒死蜱高效降解菌株，在24h之内，其可将100mg/L的毒死蜱降解完毕。石利利等人对假单胞菌DLL-1 在水溶液介质中对甲基对硫磷的降解有何性能、影响因素有哪些以及其降解机理是什么等做了深入、细致的研究，其结果表明假单胞菌DLL-1可以将甲基对硫磷全部转变为无机离子NO2-、NO3-，而对硝基苯酚是其中间产物。

2.2 微生物直接作用于有机磷农药

该降解方式的实质就是包括脱氢、氧化、水解、还原及合成等作用的促酶反应，要么是微生物自身就含有可以降解农药的酶系基因，或者是即是微生物自身没有携带可以降解有机磷农药的酶系，但是受农药的影响，微生物的基因也会随之发生改变或者重组，继而新降解酶系应运而生。在分离获得的具有抗辐射性的不动杆菌USTB-04降解甲基对硫磷的时候，没得到任何最终产物及中间产物。至此可得出：USTB-04并不是作用于P=O键，相反，其首先致使苯环上的C-C键发生断裂。而阮少江等发现，催化后的甲胺磷经甲胺脱氢酶PO43-及CH3SH。至此，其推断存在于自然界的甲胺磷的降解从P=N的断裂开始的可能性比较大。而且，具有不同的关于微生物降解其他有机磷的方法的报道。

3 限制有机磷农药的微生物降解的因素

3.1 微生物自身条件的限制

微生物本身的降解能力是限制有机磷农药微生物降解的因素中最重要的因素，不同种类的微生物，其代谢活动各具特色，适应性也千差万别，而且同类型的不同菌株对相同的有机底物的反应也各不相同。加之，微生物具有较强的适应环境的能力，很容易驯化，经过一阶段的适应新生化合物可以促使微生物产生与之对应的酶系降解它，且还可以借助于基因突变来构建新酶系降解它。传统主要是采用单一的微生物菌株的纯培养来降解农药的微生物，但是这一方式不如混合培养合理，前者一般情况下没有生物降解需要的整个酶的遗传合成信息，其在降解难度较高的化合物中没有充足的训话时间，继而无法进化出整个代谢途径，相反，后者则更能抵御微生物降解时产生的毒物质。

3.2 农药种类的影响

诸如农药化合物的空间结构、分子量、数量及取代基的种类均会或多或少地制约微生物对它的降解。一般地，高分子化合物的降解难度要比低分子量化合物的降解难度高的多，且复合物与聚合物抵抗生物降解的能力更强；空间结构复杂的要比简单的更难降解。以陈亚丽为代表，其曾报道，假单胞菌WBC-3很容易降解苯环上有_NH2、_OH的化合物；Potter等人借助于小规模堆肥研究了多环芳烃的降解问题，并指出5-6环的芳烃要比2-4环的难降解的多。同时，存在于土壤中的活性酶备受有机磷农药的制约，且随着外界环境的改变抑制程度也会发生变化，不同种类的有机磷农药对酶的制约也不一样，相应地，有机磷农药对酶的活性的不仅有刺激性，且各不相同。至此，酶对众多农药展现出不同的降解活性。

除此以外，微生物的生存与生活也深受外部环境的影响，继而一定程度上削弱了微生物的降解能力及影响了其代谢活性。归纳起来这些因素是温度、水分、酸碱度、营养状况、底物浓度、氧气量、表面活性剂等。

4 结语

新形势下，随着科学技术的卓越发展，尤其是微生物技术的日新月异，有机磷农药的微生物降解已经取得了可喜可贺的成绩，而且新生的降解酶、降解微生物与生物工程的有机结合，微生物对有机磷农药的降解作用将会大大增强。不过，不能忽视的是竭尽所能地使微生物发挥对农药的降解作用，继而达到微生物经济、高效率地降解有机磷农药是当务之急。

参考文献：

[1]吴翔，甘炳成.微生物降解有机磷农药的研究新进展[J].湖南农业科学，2010（19）.

[2]王晓辉，杜利平，赵丽霞.有机磷农药微生物降解研究新进展[J].河北工业科技，2008（06）.

[3]张婵，廖晓兰.有机磷农药的微生物降解技术研究进展[J].广西农业科学，2010（01）.

[4]刘建利.微生物降解有机磷农药污染的研究进展[J].湖南农业科学，2010（19）.

[5]杨柳，陈少华，赵川，等.新技术在农药微生物降解中的应用[J].生物技术通报，2010（03）.