摘要：綜述了在環(huán)境中降解農(nóng)藥的微生物種類、微生物降解農(nóng)藥的機(jī)理、在 自然 條件下 影響 微生物降解農(nóng)藥的因素及農(nóng)藥微生物降解 研究 方面的新技術(shù)和新 方法 。文章認(rèn)為，在農(nóng)藥的微生物降解研究中，應(yīng)重視自然狀態(tài)下微生物對(duì)農(nóng)藥的降解過(guò)程，分離構(gòu)建應(yīng)由天然的微生物構(gòu)成的復(fù)合系，利用微生物復(fù)合系進(jìn)行堆肥或把堆肥 應(yīng)用 于被污染的環(huán)境是消除農(nóng)藥污染的一個(gè)有效方法。

關(guān)鍵詞：微生物 生物降解 農(nóng)藥降解 農(nóng)藥

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的第一次“綠色革命”為人類的糧食安全做出了重大貢獻(xiàn)，其中作為主要技術(shù)之一的農(nóng)藥為糧食的增產(chǎn)起到了重要的保障作用。因?yàn)檗r(nóng)藥具有成本低、見(jiàn)效快、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)，因而在世界各國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用，但農(nóng)藥的過(guò)分使用產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。僅1985年，世界的農(nóng)藥產(chǎn)量為200多萬(wàn)t[1];在我國(guó)，僅1990年的農(nóng)藥產(chǎn)量就為22.66萬(wàn)t[2]，其中甲胺磷一種農(nóng)藥的用量就達(dá)6萬(wàn)t[3]�；瘜W(xué)農(nóng)藥主要是人工合成的生物外源性物質(zhì)，很多農(nóng)藥本身對(duì)人類及其他生物是有毒的，而且很多類型是不易生物降解的頑固性化合物。農(nóng)藥殘留很難降解，人們?cè)谑褂棉r(nóng)藥防止病蟲草害的同時(shí)，也使糧食、蔬菜、瓜果等農(nóng)藥殘留超標(biāo)，污染嚴(yán)重，同時(shí)給非靶生物帶來(lái)傷害，每年造成的農(nóng)藥中毒事件及職業(yè)性中毒病例不斷增加[3～6]。同時(shí)，農(nóng)藥廠排出的污水和施入農(nóng)田的農(nóng)藥等也對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，破壞了生態(tài)平衡，影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù) 發(fā)展 ，威脅著人類的身心健康。農(nóng)藥不合理的大量使用給人類及生態(tài)環(huán)境造成了越來(lái)越嚴(yán)重的不良后果，農(nóng)藥的污染 問(wèn)題 已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，加強(qiáng)農(nóng)藥的生物降解研究、解決農(nóng)藥對(duì)環(huán)境及食物的污染問(wèn)題，是人類當(dāng)前迫切需要解決的課題之一。

這些農(nóng)藥殘留廣泛分布于土壤、水體、大氣及農(nóng)產(chǎn)品中，難以利用大規(guī)模的工程措施消除污染。實(shí)際上，在自然界主要依靠微生物緩慢地進(jìn)行降解，這是依靠自然力量、不產(chǎn)生二次污染的理想途徑。但自然環(huán)境復(fù)雜多變，影響著農(nóng)藥生物降解的可否和效率。近年隨著對(duì)農(nóng)藥殘留污染問(wèn)題的重視， 科學(xué) 家們對(duì)農(nóng)藥生物降解進(jìn)行了大量的研究，但許多問(wèn)題需要進(jìn)一步探明。本文整理出了近年來(lái)對(duì)農(nóng)藥生物降解的研究進(jìn)展，提出存在的問(wèn)題，建議有效的研究途徑，旨在為加強(qiáng)農(nóng)藥的生物降解研究、解決農(nóng)藥對(duì)環(huán)境及食物的污染問(wèn)題提供依據(jù)。

1 農(nóng)藥的微生物降解研究進(jìn)展

1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要使用的農(nóng)藥類型

當(dāng)前農(nóng)業(yè)上使用的主要有機(jī)化合物農(nóng)藥如表1所示。其中，有些已經(jīng)禁止使用，如六六六、滴滴涕等有機(jī)氯農(nóng)藥，還有一些正在逐步停止使用，如有機(jī)磷類中的甲胺磷等。

表1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用農(nóng)藥種類簡(jiǎn)表[7]

類 型 農(nóng) 藥 品 種

有機(jī)磷：敵百蟲、甲胺磷、敵敵畏、乙酰甲胺磷、對(duì)硫磷、雙硫磷、樂(lè)果等

殺蟲劑 有機(jī)氮：西維因、速滅威、巴沙、殺蟲脒等

有機(jī)氯：六六六、滴滴涕、毒殺芬等

殺螨劑 螨凈、殺螨特、三氯殺螨砜、螨卵酯、氯殺、敵螨丹等

除草劑 2，4－D、敵稗、滅草靈、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等

殺菌劑 甲基硫化砷、福美雙、滅菌丹、敵克松、克瘟散、稻瘟凈、多菌靈、葉枯凈等

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 矮壯素、健壯素、增產(chǎn)靈、赤霉素、縮節(jié)胺等

人們發(fā)現(xiàn)，在自然生態(tài)系統(tǒng)中存在著大量的、代謝類型各異的、具有很強(qiáng)適應(yīng)能力的和能利用各種人工合成有機(jī)農(nóng)藥為碳源、氮源和能源生長(zhǎng)的微生物，它們可以通過(guò)各種謝途徑把有機(jī)農(nóng)藥完全礦化或降解成無(wú)毒的其他成分，為人類去除農(nóng)藥污染和凈化生態(tài)環(huán)境提供必要的條件。

1.2 降解農(nóng)藥的微生物類群

土壤中的微生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類等[8，9]，它們中有一些具有農(nóng)藥降解功能的種類。細(xì)菌由于其生化上的多種適應(yīng)能力和容易誘發(fā)突變菌株，從而在農(nóng)藥降解中占有主要地位[8]。一在土壤、污水及高溫堆肥體系中，對(duì)農(nóng)藥分解起主要作用的是細(xì)菌類，這與農(nóng)藥類型、微生物降解農(nóng)藥的能力和環(huán)境條件等有關(guān)，如在高溫堆肥體系當(dāng)中，由于高溫階段體系內(nèi)部溫度較高(大于50 ℃)，存活的主要是耐高溫細(xì)菌，而此階段也是農(nóng)藥降解最快的時(shí)期。通過(guò)微生物的作用，把環(huán)境中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無(wú)毒無(wú)害或毒性較小的其他物質(zhì)[10，11]。通過(guò)許多科研工作者的努力，已經(jīng)分離得到了大量的可降解農(nóng)藥的微生物(見(jiàn)表2)。不同的微生物類群降解農(nóng)藥的機(jī)理、途徑和過(guò)程可能不同，下面簡(jiǎn)要介紹一下農(nóng)藥的微生物降解機(jī)理。

1.3 微生物降解農(nóng)藥的機(jī)理

目前 ，對(duì)于微生物降解農(nóng)藥的研究主要集中于細(xì)菌上，因此對(duì)于細(xì)菌代謝農(nóng)藥的機(jī)理研究得比較清楚。

表2 常見(jiàn)農(nóng)藥的降解微生物[11，12]

農(nóng) 藥	降 解 微 生 物
甲胺磷	芽孢桿菌、曲霉、青霉、假單胞桿菌、瓶型酵母
阿特拉津（AT）	煙曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠鐮刀菌、粉紅色鐮刀菌、尖孢鐮刀菌、斜臥鐮刀菌、微紫青霉、皺褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假單胞菌、紅球菌、諾卡氏菌
幼脲3號(hào)	真菌
敵殺死	產(chǎn)堿桿菌
2，4－D	假單胞菌、無(wú)色桿菌、節(jié)桿菌、棒狀桿菌、黃桿菌、生孢食纖維菌屬、鏈霉菌屬、曲霉菌、諾卡氏菌、
DDT	無(wú)色桿菌、氣桿菌、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、埃希氏菌、假單胞菌、變形桿菌、鏈球菌、無(wú)色桿菌、黃單胞菌、歐文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤桿菌、產(chǎn)氣氣桿菌、鐮孢霉菌、諾卡氏菌、綠色木霉等
丙體六六六	白腐真菌、梭狀芽孢桿菌、埃希氏菌、大腸桿菌、生孢梭菌等
對(duì)硫磷	大腸桿菌、芽孢桿菌
七 氯	芽孢桿菌、鐮孢霉菌、小單孢菌、諾卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、鏈球菌
敵百蟲	曲霉菌、鐮孢霉菌
敵敵畏	假單胞菌
狄氏劑	芽孢桿菌、假單胞菌
艾氏劑	鐮孢霉菌、青霉菌
樂(lè) 果	假單胞菌
2,4,5-T	無(wú)色桿菌、枝動(dòng)桿菌

細(xì)菌降解農(nóng)藥的本質(zhì)是酶促反應(yīng)[13～15]，即化合物通過(guò)一定的方式進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，然后在各種酶的作用下，經(jīng)過(guò)一系列的生理生化反應(yīng)，最終將農(nóng)藥完全降解或分解成分子量較小的無(wú)毒或毒性較小的化合物的過(guò)程。如莠去津作為假單胞菌ADP菌株的唯一碳源，有3種酶參與了降解莠去津的前幾步反應(yīng)。第一種酶是A tzA，催化莠去津水解脫氯的反應(yīng)，得到無(wú)毒的羥基莠去津，此酶是莠去津生物降解的關(guān)鍵酶;第二種酶是A tzB，催化羥基莠去津脫氯氨基反應(yīng)，產(chǎn)生N-異丙基氰尿酰胺;第三種酶是A tzC，催化N-異丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和異丙胺。最終莠去津被降解為CO2和NH3[16]。微生物所產(chǎn)生的酶系，有的是組成酶系，如門多薩假單胞菌DR-8對(duì)甲單脒農(nóng)藥的降解代謝，產(chǎn)生的酶主要分布于細(xì)胞壁和細(xì)胞膜組分[5];有的是誘導(dǎo)酶系，如王永杰等 [17]得到的有機(jī)磷農(nóng)藥廣譜活性降解菌所產(chǎn)生的降解酶等。由于降解酶往往比產(chǎn)生該類酶的微生物菌體更能忍受異常環(huán)境條件，酶的降解效率遠(yuǎn)高于微生物本身，特別是對(duì)低濃度的農(nóng)藥，人們想利用降解酶作為凈化農(nóng)藥污染的有效手段。但是，降解酶在土壤中容易受非生物變性、土壤吸附等作用而失活，難以長(zhǎng)時(shí)間保持降解活性，而且酶在土壤中的移動(dòng)性差[8]，這都限制了降解酶在實(shí)際中的應(yīng)用�，F(xiàn)在許多試驗(yàn)已經(jīng)證明，編碼合成這些酶系的基因多數(shù)在質(zhì)粒上，如2，4-D的生物降解，即由質(zhì)粒攜帶的基因所控制[18]。通過(guò)質(zhì)粒上的基因與染色體上的基因的共同作用，在微生物體內(nèi)把農(nóng)藥降解。因此，利用分子生物學(xué)技術(shù)，可以人工構(gòu)建“工程菌”來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)人類利用微生物降解農(nóng)藥的愿望。

1.3.1 微生物在農(nóng)藥轉(zhuǎn)化中的作用

(1)礦化作用 有許多化學(xué)農(nóng)藥是天然化合物的類似物，某些微生物具有降解它們的酶系。它們可以作為微生物的營(yíng)養(yǎng)源而被微生物分解利用，生成無(wú)機(jī)物、二氧化碳和水。礦化作用是最理想的降解方式，因?yàn)檗r(nóng)藥被完全降解成無(wú)毒的無(wú)機(jī)物，如石利利等 [19]研究了假單胞菌DLL-1在水溶液介質(zhì)中降解甲基對(duì)硫磷的性能及降解機(jī)理后指出，DLL-1菌可以將甲基對(duì)硫磷完全降解為NO2-和NO3-。

(2)共代謝作用 有些合成的化合物不能被微生物降解，但若有另一種可供碳源和能源的輔助基質(zhì)存在時(shí)，它們則可被部分降解，這個(gè)作用稱為共代謝作用，這一作用最初是由Foster等[12]提出來(lái)的。如門多薩假單胞菌DR-8菌株降解甲單脒產(chǎn)物為2,4-二甲基苯胺和NH3，而DR-8菌株不能以甲單脒作為碳源和能源而生長(zhǎng)，只能在添加其他有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)作為碳源的條件下降解甲單脒，且降解產(chǎn)物未完全礦化，屬于共代謝作用類型[5]。關(guān)于共代謝的機(jī)理，現(xiàn)在還存在爭(zhēng)論。由于共代謝作用而推動(dòng)的頑固性人工合成化合物的降解一般進(jìn)行的較慢，而且降解程度很有限，參與共代謝作用的微生物不能從中獲得碳源和能源，但是自然界中還是廣泛存在著大量的具有共代謝功能的微生物，它們可以降解多種類型的化合物。共代謝作用在農(nóng)藥的微生物降解過(guò)程中發(fā)揮著主要的作用[5，17，20]。

1.3.2 微生物降解農(nóng)藥的生化反應(yīng)[10，12]

氧化反應(yīng) 微生物體內(nèi)的氧化反應(yīng)包括：羥化反應(yīng)(芳香族羥化、脂肪族羥化、N-羥化);環(huán)氧化;N-氧化;P-氧化;S-氧化;氧化性脫烷基、脫鹵、脫胺。

還原反應(yīng) 還原反應(yīng)包括硝基還原、還原性脫鹵、醌類還原等。

水解反應(yīng) 一些酯、酰胺和硫酸酯類農(nóng)藥都有可以被微生物水解的酯鍵，如對(duì)硫磷、苯胺類除草劑等。

縮合和共軛形成 縮合包括將有毒分子或一部分與另一有機(jī)化合物相結(jié)合，從而使農(nóng)藥或其衍生物物失去活性。

應(yīng)該指出，在微生物降解農(nóng)藥時(shí)，其體內(nèi)并不只是進(jìn)行單一的反應(yīng)，多數(shù)情況下是多個(gè)反應(yīng)協(xié)同作用來(lái)完成對(duì)農(nóng)藥的降解過(guò)程，如好氧條件下鹵代芳烴的生物降解，其鹵素取代基的去除主要通過(guò)兩個(gè)途徑發(fā)生：在降解初期通過(guò)還原、水解或氧化去除鹵素;生產(chǎn)芳香結(jié)構(gòu)產(chǎn)物后通過(guò)自發(fā)水解脫鹵或β-消去鹵化烴[6]。

1.4 影響微生物降解農(nóng)藥的因素

1.4.1 微生物自身的影響

微生物的種類、代謝活性、適應(yīng)性等都直接影響到對(duì)農(nóng)藥的降解與轉(zhuǎn)化[21,22]。很多試驗(yàn)都已經(jīng)證明，不同的微生物種類或同一種類的不同菌株對(duì)同一有機(jī)底物或有毒金屬的反應(yīng)都不同[5，17，23，24]。另外，微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)和被馴化的能力，通過(guò)一定的適應(yīng)過(guò)程，新的化合物能誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生相應(yīng)的酶系來(lái)降解它，或通過(guò)基因突變等建立新的酶系來(lái)降解它[10]。微生物降解本身的功能特性和變化也是最重要的因素。

1.4.2 農(nóng)藥結(jié)構(gòu)的影響

農(nóng)藥化合物的分子量、空間結(jié)構(gòu)、取代基的種類及數(shù)量等都影響到微生物對(duì)其降解的難易程度[25～28]。一般情況下，高分子化合物比低分子量化合物難降解，聚合物、復(fù)合物更能抗生物降解[10];空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的比結(jié)構(gòu)復(fù)雜的容易降解[24]。陳亞麗等 [22]在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，凡是苯環(huán)上有-OH或-NH2的化合物都比較容易被假單胞菌WBC-3所降解，這與苯環(huán)的降解通常先羥化再開(kāi)環(huán)的原理一致。Potter等 [29]在小規(guī)模堆肥條件下研究了多環(huán)芳烴的降解后指出，2-4環(huán)的芳烴比5-6環(huán)的芳烴容易降解。

自然界中的微生物通�？梢越到馓烊划a(chǎn)生的有機(jī)化合物，如木質(zhì)素、纖維素物質(zhì)等，從而促進(jìn)地球的物質(zhì)循環(huán)和平衡。但目前的環(huán)境污染物大多是人工合成的自然界中本身不存在的生物異源有機(jī)物質(zhì)，其中一些是對(duì)人類具有致畸、致突變和致癌作用，往往對(duì)微生物的降解表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗性，其原因可能是這些化合物進(jìn)入自然界的時(shí)間比較短，單一的微生物還未進(jìn)化出降解此類化合物的代謝機(jī)制。盡管某些危險(xiǎn)性化合物在自然界中可能會(huì)經(jīng)自然形成的微生物群體的協(xié)同作用而緩慢降解，但這對(duì)微生物世界來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。微生物通過(guò)改變自身的信息獲得降解某一化合物的能力的過(guò)程是緩慢的，與目前大量使用的人工合成的生物異源物質(zhì)相比，依靠微生物的自然進(jìn)化過(guò)程顯然不能滿足要求，因此長(zhǎng)期以往將會(huì)造成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的失衡[6]。因此，研究一些可以使微生物群體在較短的時(shí)間內(nèi)獲得最大降解生物異源物質(zhì)能力的方法非常重要和迫切。

1.4.3 環(huán)境因素的影響

環(huán)境因素包括溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)、氧、底物濃度、表面活性劑等[10，30～33]。劉志培等 [34]研究了甲單脒降解菌的分離篩選;程國(guó)鋒等 [23]研究了微生物降解蔬菜殘留農(nóng)藥;鈔亞鵬等 [15]研究了甲基營(yíng)養(yǎng)菌WB-1甲胺磷降解酶的產(chǎn)生和部分純化及性質(zhì)。他們所研究的微生物或其產(chǎn)生的酶系都有一個(gè)適宜的降解農(nóng)藥的溫度、pH及底物濃度，這與Thomas 等 [31]、Donna Chaw 等[26]的研究結(jié)果一致。莫測(cè)輝等 [24]指出，堆肥中微生物降解多環(huán)芳烴的活性與氧的濃度和水分含量密切相關(guān)，當(dāng)堆肥中氧的含量小于18%、水分含量大于75%時(shí)，堆肥就從好氧條件轉(zhuǎn)化為厭氧條件，進(jìn)而影響多環(huán)芳烴的降解效果。Hundt 等 [30]調(diào)查了biaryl化合物在土壤中和堆肥中被細(xì)菌Ralstonia和Pickettii的降解和礦化情況。在土壤水分適宜的條件下，非離子型表面活性劑吐溫80可增強(qiáng)微生物對(duì)biaryl類化合物的利用率，如聯(lián)苯、4-氯聯(lián)苯。Kastner等 [35]認(rèn)為，在堆肥與被多環(huán)芳烴污染的土壤混合的情況下，堆肥中有機(jī)基質(zhì)含量對(duì)于農(nóng)藥降解的作用要大于堆肥中生物的含量對(duì)于農(nóng)藥降解的作用;營(yíng)養(yǎng)對(duì)于以共代謝作用降解農(nóng)藥的微生物更加重要，因?yàn)槲⑸镌谝怨泊x的方式降解農(nóng)藥時(shí)，并不產(chǎn)生能量，須其他的碳源和能源物質(zhì)補(bǔ)充能量[12]。對(duì)于好氧微生物來(lái)說(shuō)，在好氧條件下可以降解農(nóng)藥，而在厭氧條件下降解效果不好;而對(duì)于厭氧微生物來(lái)說(shuō)，情況可能正相反。也有研究指出在好氧條件下，有的厭氧細(xì)菌也可以代謝一些化合物[6]。

1.5 農(nóng)藥微生物降解的新技術(shù)和新方法

1.5.1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用

20世紀(jì)后半葉是分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科迅速發(fā)展的時(shí)期，各種不同的生物學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn);同時(shí)在21世紀(jì)初，生物信息學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等新的學(xué)科迅速興起。這一切都為人工創(chuàng)造“超級(jí)農(nóng)藥降解菌”提供了必要的條件。因此，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行目的性的人工組裝“工程菌”成為有魅力的發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，因?yàn)槲⑸锝到廪r(nóng)藥的本質(zhì)是酶促反應(yīng)，所以，有人直接提取微生物合成的酶系來(lái)離體進(jìn)行農(nóng)藥等有機(jī)化合物污染物的降解研究[15]。

1.5.2 多菌株復(fù)合系的構(gòu)建及應(yīng)用

以往研究農(nóng)藥的生物降解偏重于用單一微生物菌株的純培養(yǎng)[17，23]，現(xiàn)在已經(jīng)證明，單一菌株的純培養(yǎng)效果不如混合培養(yǎng)。因?yàn)閱蝹�(gè)微生物不具備生物降解所需的全部酶的遺傳合成信息，而且它們?cè)陔y降解化合物中馴化的時(shí)間不足以進(jìn)化出完整的代謝途徑，同時(shí)許多純培養(yǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，在生物降解過(guò)程中會(huì)有毒性中間物質(zhì)積累，因此徹底礦化通常需要一個(gè)或一個(gè)以上的營(yíng)養(yǎng)菌群(如發(fā)酵-水解菌群、產(chǎn)硫菌群、產(chǎn)乙酸菌群及產(chǎn)甲烷菌群等)。一種微生物降解一部分，經(jīng)過(guò)數(shù)種微生物的接力作用和協(xié)同作用，經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)將有毒化合物完全礦化，微生物的群體作用更能抵抗生物降解中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)[6]。筆者等利用菌種間協(xié)同關(guān)系構(gòu)建的復(fù)合系不僅高效率分解木質(zhì)纖維素，而且菌種組成長(zhǎng)期穩(wěn)定，不易被雜菌污染[36，37]，在此基礎(chǔ)上賦予農(nóng)藥分解功能的復(fù)合系對(duì)多種農(nóng)藥具有強(qiáng)烈的分解能力，其作用機(jī)理有待作進(jìn)一步的細(xì)致工作。關(guān)于混合培養(yǎng)中的微生物群落的代謝協(xié)同作用，至少可以將微生物群落分為7種：(1)提供特殊營(yíng)養(yǎng)物;(2)去除生長(zhǎng)抑制物質(zhì);(3)改善單個(gè)微生物的基本生長(zhǎng)參數(shù)(條件);(4)對(duì)底物協(xié)調(diào)利用;(5)共代謝;(6)氫( 電子 )轉(zhuǎn)移;(7)提供一種以上初級(jí)底物利用者[6]。另外，分子生態(tài)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用證明，目前人類能夠分離純化的微生物種類及其有限，甚至自然界中99%的微生物目前無(wú)法純培養(yǎng)[38]，因而只有培育復(fù)合系才能包含這些重要而無(wú)法純培養(yǎng)的微生物種類。

2 研究 中存在的 問(wèn)題

雖然農(nóng)藥殘留的微生物降解研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，而且也有了一些 應(yīng)用 的實(shí)例，但研究大多局限在實(shí)驗(yàn)室中，農(nóng)藥降解菌完全走出實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用中還有一段路要走。農(nóng)藥微生物降解的問(wèn)題主要有以下幾方面。

2.1 單一菌株的純培養(yǎng)問(wèn)題

以往的研究主要集中在單一菌株的純培養(yǎng)上，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)獲得純培養(yǎng)的菌株，然后研究它的特性、降解機(jī)理等。然而這一 方法 完全不符合實(shí)際情況， 自然 狀態(tài)下，是多種微生物共存，通過(guò)微生物之間的共同作用把農(nóng)藥降解。農(nóng)藥殘留往往存在于土壤、農(nóng)副產(chǎn)品、廢棄物等復(fù)雜環(huán)境中，即使在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一株菌的降解活性再大，到了這種復(fù)雜條件下可能無(wú)法生存或起不到期望的作用。

2.2 環(huán)境條件對(duì)微生物降解農(nóng)藥的 影響

外部環(huán)境對(duì)微生物生長(zhǎng)和對(duì)農(nóng)藥的降解影響很大，如環(huán)境的溫度、水分含量、pH、氧含量等，而自然環(huán)境中這些因素變化很大，這直接影響到微生物對(duì)農(nóng)藥的降解。如何克服環(huán)境的影響從而充分發(fā)揮目標(biāo)微生物的作用是需要解決的重大問(wèn)題。

2.3 微生物降解目標(biāo)化合物對(duì)降解的影響

目標(biāo)化合物的濃度是否能使微生物生長(zhǎng)，另外，農(nóng)藥污染環(huán)境的化合物組分很不穩(wěn)定，波動(dòng)很大，這給以工程措施微生物降解農(nóng)藥化合物帶來(lái)困難。

2.4 微生物與被降解物接觸的難易程度

被農(nóng)藥污染的環(huán)境有土壤、空氣、水體及蔬菜瓜果等，對(duì)于土壤和水體的污染，微生物很容易與污染物接觸，從而發(fā)揮它們的降解功能。但是，對(duì)于被農(nóng)藥污染的食品來(lái)說(shuō)，利用微生物降解殘留的農(nóng)藥很難，因?yàn)槲⑸餆o(wú)法與存在于物體內(nèi)部的殘留農(nóng)藥接觸，無(wú)法發(fā)揮它們的作用，而只能降解殘留在物體表面的部分。這種限制需要人們盡快解決，從而擴(kuò)大微生物降解農(nóng)藥的應(yīng)用范圍。

2.5 微生物的適應(yīng)性問(wèn)題

所接種的微生物能否適應(yīng)污染的環(huán)境，這不僅包括上述提到的物理環(huán)境，還涉及到生物之間的關(guān)系。接種到環(huán)境中的微生物受到抑制物的影響，或者受到包括捕食者在內(nèi)的土著微生物的影響，甚至受到拮抗作用而不能生長(zhǎng)等，這些都可以造成接種的微生物不能成為優(yōu)勢(shì)菌從而失去對(duì)農(nóng)藥的降解作用。構(gòu)建多菌株復(fù)合系，具有穩(wěn)定性和抗污染性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但即使是多菌混合培養(yǎng)的復(fù)合系也同樣存在能否成為優(yōu)勢(shì)群體的問(wèn)題。

3 堆肥法消除污染物

現(xiàn)代 城市生活垃圾、有機(jī)固體廢棄物、污泥中含有大量的有機(jī)污染物及重金屬，農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物中也含有大量的殘留農(nóng)藥及其由于利用污水灌溉等可能導(dǎo)致的其他污染物。而堆肥法是消除這些污染，使有機(jī)固體廢棄物無(wú)害化、資源化和產(chǎn)業(yè)化的有效途徑之一。在堆肥過(guò)程中，通過(guò)堆肥體系中微生物的降解作用和揮發(fā)、瀝濾、光解、螯合和絡(luò)合等非生物方法消除污染物。堆肥法消除污染物主要有：(1)將被污染的物質(zhì)或污染物與堆肥原料一起堆制處理;(2)將污染物質(zhì)與堆制過(guò)的材料混合后進(jìn)行二次堆制;(3)在被污染的土壤中添加堆肥產(chǎn)品，利用堆肥中的微生物消除土壤污染[39]。所以，堆肥法既可以消除污染，又可得到高質(zhì)量的堆肥產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境污染治理和農(nóng)業(yè)的可持續(xù) 發(fā)展 意義重大。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者在此方面做了大量研究且取得了一定的進(jìn)展[26，40～43]。

將人工構(gòu)建微生物的復(fù)合體系，接種到農(nóng)藥污染土壤中，或利用活性的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥來(lái)改良已經(jīng)被污染的土壤是一個(gè)好辦法，因?yàn)榛钚远逊蕛?nèi)含有復(fù)合的微生物體系，在污染的土壤環(huán)境中更容易成為優(yōu)勢(shì)菌群。這就涉及到復(fù)合系的構(gòu)建，微生物復(fù)合系的構(gòu)建需要傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的方法相結(jié)合。從已有的堆肥體系中和已經(jīng)污染了的土壤環(huán)境中分別富集培養(yǎng)微生物，得到土著微生物的復(fù)合系和堆肥菌復(fù)合系，然后進(jìn)行復(fù)合微生物體系內(nèi)部各個(gè)組分的特性、功能和多樣性研究。菌株的抗藥性鑒定，再把各個(gè)有功能的組分重新復(fù)合，組成一個(gè)新的復(fù)合體系，這一復(fù)合系不僅具有強(qiáng)有力的功能，又更能適應(yīng)土著環(huán)境。直接應(yīng)用復(fù)合系治理土壤污染，或者利用復(fù)合系生產(chǎn)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥來(lái)改良土壤。

4 結(jié) 語(yǔ)

很多研究已經(jīng)證明，在農(nóng)藥污染的一些環(huán)境中誘導(dǎo)出天然的降解農(nóng)藥的微生物，那么是否可以采取一些條件控制措施，充分調(diào)動(dòng)這些土著微生物的作用，盡量采用原位生物修復(fù)，而不用人為地接種微生物，這值得進(jìn)一步探討和研究。

參考 文獻(xiàn)

1 楊光啟，侯祥麟，時(shí) 鈞，等. 中國(guó) 大百科全書(化工卷)，北京、上海：中國(guó)大百科全書出版社，1987

2 韓熹萊，錢傳范，陳馥衡，等.中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全書(農(nóng)藥卷)，北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993

3 阮少江，劉 潔，趙永芳，等. 微生物降解甲胺磷農(nóng)藥的進(jìn)展.寧德師專學(xué)報(bào)，2000，12(3)：177～180

4 Wagrowsk D M，Hites P A.Polycycle aromatic hydrocarbon accumulation in urban，suburban and rural vegetation.Environ Sci Technol，1997，31: 279～282

5 王保軍，劉志培，楊慧芳. 甲單脒農(nóng)藥的微生物降解代謝 研究 . 環(huán)境 科學(xué) 學(xué)報(bào)，1998，18(3)：298～302

6 陳 堅(jiān).環(huán)境生物技術(shù).北京:中國(guó)輕 工業(yè) 出版社，1999.279～319

7 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)院.植物保護(hù)手冊(cè)(第七分冊(cè)) 農(nóng)藥.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1982

8 虞云龍，樊德方，陳鶴鑫. 農(nóng)藥微生物降解的研究現(xiàn)狀與繁殖策略. 環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1996，4(3)：28～36

9 馬　瑛，張甲耀，管筱武，等.原毛平革菌堆肥處理有害廢棄物的可行性. 環(huán)境科學(xué)，1999，20(6)：67～70

10 孔繁翔，尹大強(qiáng)，嚴(yán)國(guó)安.環(huán)境生物學(xué). 北京：高等 教育 出版社，2000.211～230

11 鄭金來(lái)，李君文，晁福寰.常見(jiàn)農(nóng)藥降解微生物研究進(jìn)展及展望.環(huán)境科學(xué)研究，2001，14(2)：62～64

12 陳文新.土壤和環(huán)境微生物學(xué).北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1990.234～248

13 Sabaté J，Grifool M，ViňM，et al.Isolation and characterization of a 2- methyphenantherne utilizing bacterium:Identification of ring cleavage metabolites. Appl Microbil Biotechnol，1999，52: 704～712

14 鈔亞鵬，趙永芳，劉斌斌，等.甲基營(yíng)養(yǎng)菌WB-1甲胺磷降解酶的產(chǎn)生、部分純化及性質(zhì). 微生物學(xué)報(bào)，2000，40(5)：523～527

15 阮少江，劉 潔，王銀善，等. 微生物酶催化甲胺磷降解機(jī)理初探. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然 科學(xué)版)，2000，46(4)：471～474

16 張宏軍，崔海蘭，周志強(qiáng)，等.莠去津微生物降解的研究進(jìn)展.農(nóng)藥學(xué)報(bào)，2002，4(4)：10～16

17 王永杰，李順鵬，沈 標(biāo)，等.有機(jī)磷農(nóng)藥廣譜活性降解菌的分離及其生理性研究.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，22(2)：42～45

18 崔中立，李順鵬.化學(xué)農(nóng)藥的微生物降解及其機(jī)制.江蘇環(huán)境 科技 ，1998，3：1～5

19 石利利，林玉鎖，徐亦鋼，等.DLL-1菌對(duì)甲基對(duì)硫磷農(nóng)藥的降解作用及其降解機(jī)理. 農(nóng)村 生態(tài)環(huán)境，2002，18(3):26～29

20 沈東升，徐向陽(yáng)，馮孝善.微生物共代謝在氯代有機(jī)物生物降解中的作用. 環(huán)境科學(xué)，1994，15(4)：84～87

21 Juteau P，Larocque R，Rho D，et al.Analysis of the relative abundance of different types of bacteria capable of toluene degradation in a compost biofilter. Appl Microbil Biotechnol，1999，52: 863～868

22 陳亞麗，張先恩，劉 虹，等.甲基對(duì)硫磷降解菌假單胞菌WBC-3的篩選及降解性能的研究.微生物學(xué)報(bào)，2002，42(2)：490～497

23 程國(guó)鋒，李順鵬，沈 標(biāo)，等.微生物降解蔬菜殘留農(nóng)藥研究. 應(yīng)用 與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1998，4(1)：81～84

24 莫測(cè)輝，蔡全英，吳啟堂，等. 城市污泥與玉米秸稈堆肥中多環(huán)芳烴(PAHs)的研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2001，17(5): 73～77

25 Deschênes L，Lafrance P，Villeneuve J P，et al.Adding sodium dodecyl sulfate and Psedomonas aeruginosa UG2 biosurfactants inhibits polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation in a weathered creosote-contaminated soil.Appl Microbil Biotechnol，1996，46: 638～646

26 Donna Chaw，Ulrica Stoklas.Cocomposting of cattle manure and hydrocarbon contaminated flare pit soil.Compost Science and Utilization，2001，9(4)：322～335

27 李國(guó)學(xué)，孫 英. 高溫堆肥對(duì)六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的降解作用研究. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，2000，19(3): 141～144

28 莫測(cè)輝，蔡全英，吳啟堂，等.城市污泥與稻草堆肥中多環(huán)芳烴的研究，環(huán)境化學(xué). 2002，21(2)：132～138

29 Potter C L，Glaser J A，Chang L W，et al. Degradation of polynuclear armotic hydrocarbons under bench-scale compost conditions.Environmental Science and Technology，1999，33(10)： 1717～1725

30 Hundt k，Wagner M，Becher D，et al. Effect of selected environmental factors on degradation and mineralization of biaryl compounds by bacterium ralstonia pickettii in soil and compost. Chemosphere，1998，36(10)：2321～2335

31 Thomas R A P，Macaskie L E. The effect of growth conditions on the biodegradation of acid mine drainage waters by a naturally-occurring mixed microbial culture.Appl Microbil Biotechnol，1998，49：202～209

32 Tan N C G，Prenafeta-Boldú F X，Opsteeg J L，et al.Biodegradation of azo hyes in coculture of anaerobic granular sludge with aerobic aromatic amine degrading enrichment culture. Appl Microbil Biotechnol，1999，51：865～871

33 Zhangtang Yu，William W Mohn.Isolation and characterization of htermophilic bacteria capable of degrading dehydroabietic acid.Can J. Microbiol，1999，45：513～519

34 劉志培，賈省芬，楊慧芳.甲單脒降解菌的分離篩選.微生物學(xué)通報(bào)，1995，22(5)：285～288

35 Kastner M，Mahro B.Microbial degradation of polycycle aromatic hydrocarbons in soils affected by the organic matrix of compost.Applied Microbiology and Biotechnology， 1996，44(5)：668～675

36 崔宗均，李美丹，樸 哲，等.一組高效穩(wěn)定纖維素分解菌MC1的篩選及功能.環(huán)境科學(xué)，2002，23(3)：36～39

37 Harruta S，Cui Z，Huang Z.Construction of a stable microbial community with high cellulose-degradation ability.Applied Microbiol Biotechnology，2002，59：529～534

38 Amann R I，Ludwig W，SchlEiffer K H.Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation.Microbiol Rew，1995，59：143～146

39 李國(guó)學(xué)，張福鎖. 固體廢棄物堆肥化與有機(jī)復(fù)混肥生產(chǎn). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.164～186

40 Kauatner M，Mahro B.Microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils affected by the orgnic matix 0f compost.Appl Microbil Biotechnol，1996，44：668～675

41 Filippi C，Bedini S，Levi-Minzi R，et al. Cocomposting of olive oil mill by-productis: Chemcial and mocrodiological evaluations.Compost Science and Utilization，2002，10(1)：63～71

42 Fang M，Wong M H，Wong J W C.Digestion activity of thermophilic bacterial isolated from ash-amended sewage sludge compost.Water，Air and Soil Pollution，2001，126：1～12

43 莫測(cè)輝，蔡全英，吳啟堂，等.城市污泥及其堆肥施用對(duì)通菜中有機(jī)污染物的累積效應(yīng). 環(huán)境科學(xué)，2002，23(5)：52～56