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摘 要农药的大量使用,增加了环境中的有毒元素,是造成土壤环境污染的重要原因,它能通过食物链的作用,直接或间接地危害人类的生命和健康.采用光生物降解的方法,可降解不同形态的中的农药含量,与此同时,采用生物修复的方法也可减少土壤的农药污染,增加土壤有机肥的含量,以便更好地保护土壤.

关 键 词农药；光生物；降解；生物修复

中图分类号X132；X592文献标识码A文章编号1007-5739（2012）19-0218-03

1农药污染状况

随着农业病虫害的增多,农药的使用量也与日剧增.我国20世纪末农药的投放量如表1所示[1].与化肥相比,农药具有毒性大、不易降解的特性,对水环境和生态系统影响更为恶劣,客观上造成我国水域环境及生态环境污染的日趋严峻.

2光生物降解农药

2.1光降解土壤中农药

2.1.1有机氯类农药.太阳光曝晒可增强土壤中有机氯类农药的降解：DDT可转化为DDE.γ-BHC的光解符合一级动力学方程,其降解常数随土壤有机质含量增加而降低；当有机碳含量不变时,光解常数随铁含量增加而提高,低有机碳含量土壤中,Fe2O3对γ-BHC有明显的催化作用.

2.1.2有机磷类农药.研究表明,土壤黏粒含量和土壤湿度是影响有机磷类农药光解的主要因素.光解速率随黏粒含量减少而增大；土壤湿度对光解速率影响随农药品种和土壤类型不同差异较大,湿土壤明显有利于氟乐灵的光解.土壤的有机质含量对光解速率影响不明显.

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2.1.3有机氮类农药.阿特拉津除草剂在粒度较小的土壤中光解速率较大,光解深度也较大；阿特拉津的光解速率在湿土壤中大于在干土壤中；土壤的pH值对其光解速率也有影响,即酸性和碱性土壤均可促进阿特拉津的光解,在中性左右的土壤中,它的光解速率会有一个最小值.另外,土壤中腐殖酸和表面活性剂的存在均会增加阿特拉津的光解速率.

2.1.4菊酯类农药.光分解对拟除虫菊酯类农药在表土中的消解起了重要作用.在田间条件下它们能被阳光迅速降解,因此它们几乎不存在从土壤迁移转化.氯氰菊酯等3种农药在0.5～1.0mm粒径范围的土壤中光解速率最大,在0.10～0.25mm粒径范围内光解速率最小,说明其合适的通气孔隙有利于农药在土壤中光解.

2.2微生物降解土壤中农药

现代农业应用的农药是根治病、虫害的最有效的方法之一,但农药能长时间地残留在环境中,并随食物链移动,产生生态毒害作用.土壤是农药在环境中的贮藏库和集散地.农药进入土壤后,可以被淋溶、蒸发、吸附和降解.土壤中农药的生物降解是农药转化和解毒的主要途径.

农药的生物降解受土壤温度、含水量、pH值、有机质等多种因素的影响.有的农药既可在厌氧条件下降解,又可在好氧条件下降解；有些农药则仅能在其中之一条件下进行降解.

现已明确参与农药降解与代谢的微生物有：一是细菌类.如极毛杆菌、黄杆菌、农杆菌、棒状杆菌、芽孢杆菌、芽孢梭菌.二是真菌类.如交链孢、曲霉、芽枝霉、镰刀霉、小从壳属、青霉属.三是放线菌类.如小单孢属、诺卡氏菌和链霉属.

土壤中的农药微生物代谢不同于矿化作用,也不同于动物代谢.微生物对农药的代谢除使农药被氧化或还原而降解外,它们还将农药作为营养或获得能源的物质.如在厌氧条件下很容易分解γ-BHC和α-BHC的契形梭菌,能将BHC的这2种异构体分解为γ-4氯环乙烯和α-4氯环乙烯而获得本身生长所需能源.但不论是细菌、真菌还是放线菌,其主要代谢反应或途径都是大致相同的,即为β-氧化作用、乙醚裂解作用、环氧化作用和脱卤素作用等.此外,只有微生物才能裂解芳香环类农药.

2.2.1有机氯农药.有机氯农药在土壤中较难降解,但还是可以缓慢降解的.这类农药虽然在厌氧和好氧条件下均能进行微生物降解,但在厌氧条件下降解速度更快.例如：DDT在厌氧条件下,微生物能使之脱氯变为DDD,或是脱氢脱氯变为DDE.DDD和DDE都可以进一步氧化为DDA.DDD、DDE的毒性虽比DDT低得多,但仍有慢性毒性.DDT在好氧条件下分解很慢.

与DDT相比,BHC（丙体666）比较容易降解.如前述,厌氧条件下,微生物很容易分解γ-BHC和α-BHC,使之成为本身的能源.胡荣桂[2]研究表明,稻田在淹水条件下,84d后土壤中微生物对γ-BHC可降解98.4%,不淹水的稻田中微生物对γ-BHC只能降解34.5%.因此,有人提出,以加水的方法来促进微生物对旱地BHC的降解.

其他的有机氯农药,如艾氏剂、异艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、氯丹等是环境中最稳定的农药,因此其降解的速度非常缓慢.

2.2.2有机磷农药.有机磷农药在土壤中很易降解,既能直接水解和氧化,也能被微生物分解,其降解速度随土壤温度、湿度和酸碱度增高而加快.如马拉硫磷可以水解,也可在绿色木霉和极毛杆菌属作用下分解,反应产物可彻底降解为磷酸盐、硫酸盐和碳酸盐等.

其他的有机磷农药,如对硫磷、甲基对硫磷和乙基对硫磷,能被枯草杆菌降解,所含的硝基被还原为氨基.有些微生物能使对硫磷水解为P-硝基酚,将其中的毒害成分降解为无毒物质.

2.2.3菊酯类农药.拟除虫菊酯类杀虫剂是一类结构类似天然除虫菊的人工合成农药.这类农药急性、慢性的毒性都低,降解慢,除了氰戊菊酯等个别品种外,对人畜和环境较安全.

菊酯类农药在土壤表层,能被阳光迅速降解,在土层1cm以下主要为生物降解.表2列出了3种菊酯类农药在不同土壤中降解的半衰期[3].

2.3光生物降解植物中农药

水系中在阳光辐射下藻类可引发产生H2O2、′O2、O2-等活性氧物质,经过光化学反应又可生成氢氧自由基OH和RO2、R等有机自由基.这些活性物质,对农药具有强烈地氧化、分解作用,最终可将有机污染物分解为二氧化碳和水.处于这种水系的待降解农作物,通过吸附作用、生物富集作用、自身的呼吸作用等,将上述活性自由基物质吸收于植物体内,这些活性物质则可将植物体中的农药残留逐渐氧化、分解.例如,对BHC农药,则可使其产生脱氯反