【正文】 用農(nóng)藥的半衰期表示，也可以用消失 75%~100% 的時間表示。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 作用巨大，風險猶存。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 一類降解除草劑 Fermon(N,N二甲基 N苯基脲 )的微生物群落，包括 3種 Corynforms菌、 1種假單孢菌和一種產(chǎn)堿菌 (Alicaligenes sp.)，它們均能夠單獨降解 Fermon。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。Arthrobacter sp.u殺蟲劑二嗪噥的降解二嗪噥Streptomyces sp. Arthrobacter sp. Streptomyces sp.被降解5. 共代謝（ cometabolism)l 共代謝是指生長底物和非生長底物共酶的現(xiàn)象。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 通常，任何有毒物質(zhì)在混合培養(yǎng)條件下的通常，任何有毒物質(zhì)在混合培養(yǎng)條件下的速率均快于單個菌群的降解速率速率均快于單個菌群的降解速率 為什么要研究單個的、純化了的微生物為什么要研究單個的、純化了的微生物菌株，并研究其特點？菌株，并研究其特點？1. 微生物本身的特性必須清楚：生理生化、微生物本身的特性必須清楚：生理生化、遺傳、降解能力；遺傳、降解能力；2. 降解機制、代謝過程。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。 多數(shù)對生物具有毒害作用。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。 每周以 6000種的速度增加；216。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）。l 環(huán)境微生物學工作者的任務l 從特定環(huán)境中分離純化得到某些具有特定降解能力的微生物純培養(yǎng)；l 馴化出降解某些污染物的微生物菌株，使其降解能力更強大；l 通過基因工程手段來改造微生物以使其具有特定的降解能力。降解機制、代謝過程。u除草劑茅草枯的降解 混合菌株的降解率比單個菌株的降解率高 20% 。生長底物是能被微生物用作為唯一碳源的物質(zhì)。l 兩種緊密結(jié)合的產(chǎn)甲烷菌群落（methanobacillus omelianski）：CH3CH2OH CH3COOH + H2產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌CO2 + H2 CH4產(chǎn)產(chǎn) 甲甲 烷烷 菌菌7. 提供一種以上初級底物利用者l 有一種以上初始利用者存在，每個初始利用者都能完全代謝底物?；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)。l 統(tǒng)計顯示，我國農(nóng)藥的使用量已達 50~60萬 t/a。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。u化學農(nóng)藥在土壤中的持留性化學農(nóng)藥在土壤中的持留性1. 取決于農(nóng)藥的化學特性：容易分解的農(nóng)藥，在土壤中的持留時間短；性質(zhì)穩(wěn)定的則持留時間長。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。l 氯代烴類農(nóng)藥的半衰期一般為 2~5年，是危害環(huán)境的主要類型之一，我國已經(jīng)停止生產(chǎn)。l農(nóng)藥的持留性與其化學結(jié)構(gòu)密切相關(guān)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。 三、農(nóng)藥對土壤微生物的影響l 與農(nóng)藥本身的特性有關(guān)；l 受土壤 — 氣候條件，農(nóng)作物種類，土壤耕作，施肥技術(shù)、采樣的方法和時間，微生物分析和化學分析等因子的影響 。 l 酚類除草劑 (五氯酚鈉、二硝基磷甲酚 )對土壤真菌、硝化細菌和好氧纖維分解菌有抑制作用，對其它腐生細菌沒有明顯影響。 l 安全系數(shù) (SC)： 能使某類微生物數(shù)量下降 50％的化學農(nóng)藥的濃度 (LC50)和實際使用濃度（ mg/kg土）之比。系數(shù)小于 1時，對各類土壤微生物都有抑制作用。 脫烴作用 發(fā)生在某些有烴基連接在氮、氧或硫原子上的農(nóng)藥 (如三氯苯類和甲胺類 )。 酰胺及酯的水解 許多農(nóng)藥是無機酸類的脂，如磷酸酯類殺蟲劑 (對硫磷，馬拉硫磷 )，或是酰胺類，如苯胺類除草劑。 氧化作用 微生物通過氧化酶的作用，使分子氧進入有機分子或進入帶有芳香環(huán)的有機分子。 還原作用NO2 NH2對硫磷 氨基對硫磷M還原醌類 酚類M還原M還原生成 硫醇環(huán)裂解 芳香環(huán)在微生物產(chǎn)生的雙加氧酶的作用下，使環(huán)裂開。 去毒作用 經(jīng)微生物作用后變有毒為無毒。 五、微生物轉(zhuǎn)化農(nóng)藥的方式五、微生物轉(zhuǎn)化農(nóng)藥的方式 2．活化作用 經(jīng)微生物作用后變無毒為有毒或使有毒物質(zhì)毒性加劇。2,4DB(2,4二氯苯氧丁酸 ) (無毒 )2,4 D （一種除草劑）微生物結(jié)合 通過復合或加成作用，使微生物的代謝產(chǎn)物與農(nóng)藥結(jié)合，形成更復雜的物質(zhì)，如氨基酸、有機酸、甲基或其它基團加在作用底物上。 改變毒性譜 一類具有生態(tài)意義的轉(zhuǎn)化作用，它能將對某一類生物有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成影響另一類生物的產(chǎn)物。u14個脫氯作用最活躍的細菌：假單孢菌 6個種，黃單孢菌、歐文氏菌各 4個種；u其它細菌：芽孢桿菌 3個種，無色桿菌、產(chǎn)氣氣桿菌 (Aerobacteraerogenes)、根癌土壤桿菌(Agrobacterinm tumefaciens)、巴斯德梭菌 (Clostridium pasterianum)和密西根棒桿