【正文】 用農(nóng)藥的半衰期表示，也可以用消失 75%~100% 的時(shí)間表示。l 選擇防治效果佳、持留時(shí)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(fēng)險(xiǎn)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(xué)農(nóng)藥得到迅速發(fā)展，至 1981年，全世界的農(nóng)藥制劑已達(dá)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(dú)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(shí)，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(xì)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(gè)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(xì)菌之間的情況黑苔酚假單孢菌中間代謝產(chǎn)物擴(kuò)展短桿菌、短小桿菌其他代謝物l 單個(gè)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(gè)菌群的降解速率速率均快于單個(gè)菌群的降解速率 為什么要研究單個(gè)的、純化了的微生物為什么要研究單個(gè)的、純化了的微生物菌株，并研究其特點(diǎn)？菌株，并研究其特點(diǎn)？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(jī)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(jī)化合物的代謝機(jī)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(jī)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(xiǎn)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(xué)物質(zhì)越來越多 “CAB”登記的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到 600多萬種216。 每周以 6000種的速度增加；216。l 由于這些化學(xué)物質(zhì)對人有致畸、致突變和致癌作用，故稱為危險(xiǎn)性化合物（hazardous chemicals）。l 環(huán)境微生物學(xué)工作者的任務(wù)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(qiáng)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(jī)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(gè)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(gè)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(gè)菌株的純培養(yǎng)。l 統(tǒng)計(jì)顯示，我國農(nóng)藥的使用量已達(dá) 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(shí)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(yán)重。u化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的持留性化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的持留性1. 取決于農(nóng)藥的化學(xué)特性：容易分解的農(nóng)藥，在土壤中的持留時(shí)間短；性質(zhì)穩(wěn)定的則持留時(shí)間長。表 311 部分l 有機(jī)氯殺蟲劑持留的時(shí)間長，有機(jī)磷殺蟲劑持留的時(shí)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(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)農(nóng)藥的持留性與其化學(xué)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(shí)間，微生物分析和化學(xué)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(xì)菌和好氧纖維分解菌有抑制作用，對其它腐生細(xì)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(xué)農(nóng)藥的濃度 (LC50)和實(shí)際使用濃度（ mg/kg土）之比。系數(shù)小于 1時(shí)，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(jī)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(jìn)入有機(jī)分子或進(jìn)入帶有芳香環(huán)的有機(jī)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(fù)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(fù)雜的物質(zhì)，如氨基酸、有機(jī)酸、甲基或其它基團(tuán)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(gè)脫氯作用最活躍的細(xì)菌：假單孢菌 6個(gè)種，黃單孢菌、歐文氏菌各 4個(gè)種；u其它細(xì)菌：芽孢桿菌 3個(gè)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