【正文】 農(nóng)藥的持留性與其化學結(jié)構(gòu)密切相關(guān)l 一般來說，具有易失去電子的取代基 (如 OH、 COOH， NH2)的芳香族化合物要比具有易獲得電子的取代基 (如 NO SO3H、鹵代基 )的芳香族化合物更易于氧化代謝。表 311 部分l 有機氯殺蟲劑持留的時間長，有機磷殺蟲劑持留的時間短。一、農(nóng)藥的使用及對土壤的污染一、農(nóng)藥的使用及對土壤的污染二、農(nóng)藥在土壤中的持留性二、農(nóng)藥在土壤中的持留性l 持留時間長，控制病蟲害和雜草的效果則愈好；但對土壤和環(huán)境的污染也越嚴重?；旌吓囵B(yǎng)菌株的降解能力大大高于單個菌株的純培養(yǎng)。生長底物是能被微生物用作為唯一碳源的物質(zhì)。降解機制、代謝過程。l 由于這些化學物質(zhì)對人有致畸、致突變和致癌作用，故稱為危險性化合物（hazardous chemicals）。第六章 農(nóng)藥及其它危險性化合物的微生物降解第一節(jié) 微生物降解理論基礎(chǔ)一、概述?人工合成的化學物質(zhì)越來越多 “CAB”登記的化學物質(zhì)已經(jīng)達到 600多萬種216。l 理論上，微生物具有降解自然界產(chǎn)生的有機化合物的代謝機制，但是由于：l 新合成的化合物結(jié)構(gòu)新穎；l 微生物對這些化合物無降解機制 因此，新的化合物往往對微生物的降解表現(xiàn)出抗逆性。二、微生物群落的生物降解功能二、微生物群落的生物降解功能1. 提供特殊營養(yǎng)物質(zhì) 主要是生長因子類物質(zhì)： Stirling等人（ 1976）從環(huán)己烷上富集分離得到的微生物群落：假單孢菌屬 (Pseudomonas)諾卡氏菌屬 (Nocadia sp.)產(chǎn)生出生長素Nocadia 用甲烷生產(chǎn)單細胞蛋白CH3CH2OH抑制 CH4SCP假單孢菌生絲微菌3CH2OH該群落中的其他菌為：黃桿菌、不動小桿菌3. 改善單個微生物的基本生長參數(shù)l 微生物之間構(gòu)成了類似食物鏈的關(guān)系 如降解黑苔酚的 3種細菌之間的情況黑苔酚假單孢菌中間代謝產(chǎn)物擴展短桿菌、短小桿菌其他代謝物l 單個微生物對某種物質(zhì)無降解能力，但混合后則能夠降解該物質(zhì)。l 共酶現(xiàn)象是指一些污染物（非生長底物）不能作為微生物生長的唯一碳源，而只能在生長底物被利用時，通過微生物產(chǎn)生的酶，將該污染物轉(zhuǎn)化為不完全的氧化物。第二節(jié) 農(nóng)藥污染與微生物的作用l 第二次世界大戰(zhàn)后，化學農(nóng)藥得到迅速發(fā)展，至 1981年，全世界的農(nóng)藥制劑已達10000種以上，歸屬于 600多種化合物。l 選擇防治效果佳、持留時間短的農(nóng)藥，既可以有效防治病蟲害，又不致污染環(huán)境。l 氯代烴類殺蟲劑多穩(wěn)定地長期殘留于土壤中，如 DDT，六六六、七氯、毒殺芬等和某些除草劑，如西瑪津。l 根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)，各種有機化合物的降解性能可以排成如下順序： 脂肪酸 有機磷酸鹽 長鏈苯氧基脂肪酸 短鏈苯氧基脂肪酸 單基取代苯氧基脂肪酸 三基取代苯氧基脂肪酸 硝基苯 氯代烴類 。稻田施用五氯酚鈉后，常刺激作物產(chǎn)量的增加，這可能與它對硝化作用的抑制、減少氨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，從而延長肥效有關(guān)。 n農(nóng)藥安全系數(shù) (SC)生物學過程或微生物 草甘膦 樂果 地亞農(nóng) 莠去津 滅草隆 福美雙 威百畝土壤呼吸硝化作用氨化作用纖維素分解腐生細菌腐生真菌腐生放線菌微小藻類根瘤菌100100100100100100100100 1001 100100100100 100100100100 22 3 15 1001001001001001001001001100100 12100100100100100 100100 30 19 10 3 4 11 表 313 通過土壤微生物估計化學農(nóng)藥毒性的安全系數(shù) (SC) 四、微生物轉(zhuǎn)化農(nóng)藥的生化反應(yīng) 脫鹵作用 某些脂肪酸生物降解的起始反應(yīng)，若干氯代烴類殺蟲劑的降解也有此作用。這些化合物中的酰胺和酯鍵可被某些微生物水解。微生物作用使苯環(huán)裂解鄰苯二酚粘康酸酮己二酸琥珀酸、乙酸CO H2O縮合或共軛形成 包括將有毒分子或其一部分與另一有機化合物相結(jié)合，從而使農(nóng)藥或其衍生物失去活性。有些化合物無毒，但在降解過程中形成的中間產(chǎn)物有毒，而且有的中間產(chǎn)物能持續(xù)一定時間，從而對生態(tài)環(huán)境帶來影響。五氯苯醇 真菌病害水稻無害，被吸附防治水稻殘茬共代謝作用五氯苯醇被轉(zhuǎn)化為三氯或四氯化苯酸抑制 水稻后作植物翻耕無防治作用消效作用 一種酶促去毒作用2,4一二氯苯氧乙酸2,4二氯苯酚2,4二氯苯氧丁酸MM(植物毒素 )(對植物無毒 )六、 幾種農(nóng)藥的微生物轉(zhuǎn)化 DDT [2,2雙 (對氯苯基 ) 1,1,1三氯乙烷 ] l在土壤中，導致農(nóng)藥降解的主導因子是細菌、真菌和放線菌的代謝作用 Cl CH ClCl3CCCl3CHR2CCl3CHR2CCl3CHR2 CNCHR2CCl2CHR2 CCl3CR2Dicofol DDT DDNDDD DDECHCl2CR2CH2ClCHR2DDMUDDMSCH3CR2CH3CHR2DDNUDDNSCH2OHCHR2COOHCHR2DDA DDOHCH2R2 CHOHR2 DBNDDMCH2R COOH CR O R COOHPCPA PCBADBPCl CH C OHO Cl COHOCl CH ClCl3C降解 DDT的微生物類群l 據(jù) Brown的資料，厭氧條件下，有 10屬 23種細菌能對 DDT發(fā)生不同程度的脫氯作用。 對硫磷 (Parathion) lo,o二乙基 o(對硝基苯 )硫代磷酸酯 NO2OPSC2H5OC2H5ONH2OPSC2H5OC2H5OOHPSC2H5OC2H5ONH2HONO2HO對硫磷 氨基對硫磷o,o二乙基硫代磷酸P硝基苯 P硝基酚l 易分解，持留期短，在土壤中的半衰期僅數(shù)日。諾 卡菌屬 (Norcardia)216。枝 動 菌屬 (Mycoplana)216。 五氯苯酚（ PCP）l 防腐劑、除草劑、殺蟲劑和殺菌消毒劑l 性質(zhì)穩(wěn)定，有劇毒l 優(yōu)先控制污染物五氯苯酚（ PCP）的微生物降解第三節(jié) 有毒元素的污染與微生物作用 l 被污染的土壤和水體的有毒元素主要來自工業(yè)廢水，廢渣和垃圾。 一、有毒元素對生物致毒作用的特點：1．很低的濃度即可產(chǎn)生毒性效用 一般的有毒元素產(chǎn)生毒性的濃度范圍在 1~l0 mg/ml之間，毒性較強的金屬，如汞、鎘，產(chǎn)生毒性的濃度范圍在 ~。隨著工業(yè)廢水的排放，農(nóng)藥的應(yīng)用和煤炭，石油的燃燒，汞被不斷地引入自然環(huán)境。u可溶性 Hg2+是很毒的，但很多細菌能行