有机磷农药的微生物降解

有机磷农药的降解综述摘要：农药是环境中重要的污染物，农药污染严重危害人类健康。

近年来，对农药降解方面的研究越来越多，尤其是在一些难降解、高残留、高毒的有机磷农药降解方面。

该文综述了近年来在有机磷农药降解方面的研究进展，并提出农药降解研究领域的发展趋势和未来工作的展望。

关键词：农药微生物降解有机磷农药有机磷农药主要是用于杀虫剂领域，尤其是在我国的杀虫剂领域中，有机磷农药更是有着举足轻重的地位。

世界有机磷类杀虫剂的产量占整个杀虫剂产量的1/3以上，年销售额在30亿美元以上，而我国的有机磷杀虫剂产量则占整个杀虫剂总量的70%以上[1]。

虽然它的大量使用提高了作物的产量, 但对环境造成一定的危害，而且对人体存在着急性中毒的危险[ 2]。

因此, 了解有机磷农药的特性，研究有机磷农药的降解具有重要的现实意义。

1有机磷农药性质有机磷农药是含磷的有机化合物,根据磷原子的电子构型可知形成化合物时3d 空轨道可参与成键, 形成含d-Pπ配键的5 价磷化合物,因此,有机磷农药的种类十分繁多。

现世界上有机磷农药的种类达 150多种[ 3] 。

有机磷农药一般分为四类 :磷酸酯类、硫代磷酸酯类、硫代膦酸酯类、硫代磷酰胺类。

有机磷农药是醇类与磷酸结合的酯类化合物，或者是磷酸与其它有机酸结合而成的酸酐类化合物，常含有三个磷酯键，所以又被称为磷酸三酯，所有的有机磷农药都含有P=O或P=S基团[4]。

2 有机磷农药的非生物降解2.1 农药的化学降解进入土壤中的农药在有氧或无氧的情况下就会发生氧化．还原反应，例如特丁磷、甲拌磷、异丙胺磷和涕灭威在土壤氧气充足时候很快氧化：对硫磷、杀螟磷、氯硝醚在厌氧条件下能很快分解[5]。

农药的氧化-还原反应是与土壤中的氧化还原电位密切相关的。

当土壤透气性好时,其Eh高，有利于氧化反应进行，反之则利于还原反应进行。

单甲脒在好氧条件下在水稻土中的半衰期为3．69 d，而在厌氧条件下期半衰期为5．56 d，说明单甲脒在厌氧条件下比在好氧条件下降解慢[6]。

微生物降解有机磷农药甲胺磷的研究[摘要]对培养的华丽曲霉菌种降解甲胺磷的效果进行了研究，并对不同条件下的降解情况进行了讨论。

实验结果表明，当甲胺磷浓度一定时，华丽曲霉菌种的用量在80 kg/hm2时降解的效果最好。

当农药浓度在2．00-300mg/kg范围内，华丽曲霉菌均有明显的强降解作用。

同时也对华丽曲霉菌种降解甲胺磷的代谢机制进行了推测。

[关键词]甲胺磷降解有机磷农药(Organophosphates简称OPS)一直国内外广泛生产和使用的农药产品，其产品已达上百种。

国内广泛使用的约有30种，其中80％以上是剧毒农药如甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、敌敌畏等。

甲胺磷是其中用量最大，用途广泛的一种水溶性的广谱杀虫、杀蜗剂。

化学名称为：O，S－甲基胺基硫代磷酸酯。

结构式见下图所示。

该农药具有胃毒、触杀和内吸作用可用于防治水稻、棉花、玉米等作物的多种害虫。

甲胺磷的结构式尽管甲胺磷农药属非持久性农药，却由于其在我国使用而广、频繁量大，易在土壤、水体中短时间内积累，已超过一般微生物的净化能力，必然会对环境产生污染，对人、畜构成潜在的威胁，在某些环境条件下也会有较长的残存期并在动物体内产生蓄积作用。

我国近10年来发生的农药中毒事故大多数集中于高毒有机磷农药，尤其是甲胺磷。

因此，甲胺磷已成为我国优先检测的10种农药品种之一。

能分解甲胺磷的微生物系有细菌、放线菌、酵母、霉菌、藻类等，尤以细菌为多。

许多科研工作者对此作了大量的研究，筛选出能够降解甲胺磷的一些菌种。

从甲胺磷的结构来看，可能降解甲胺磷微生物有以下几种情况：①能以甲胺磷为唯一碳源和能源生长的矿化菌。

由于甲胺磷为C1化合物，因此这类菌必为甲基营养菌。

而矿化菌又可分为：(a)不能利用甲胺磷作唯一氮源；(b)能利用甲胺磷作唯一氮源；②不能利用甲胺磷为碳源和能源生长，但辅加其它可利用碳源后，可降解甲胺磷的共代谢菌其又可分为；(c)不能利用甲胺磷为碳、氮源；(d)能利用甲胺磷为唯一氮源。

1微生物降解有机磷农药有机磷农药（organophosphorus pesticides，OPs）是农药中很重要的一类，具有高效的杀虫能力，为增加粮食生产、防治疾病传播作出了巨大贡献。

但是，有机磷农药的生产、运输和大量使用对生态环境中其他非靶标生物乃至土壤、水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严重，尤其是果蔬等农产品中的农药残留通过食物链在生物体内富集对人类造成严重危害更不容忽视。

有机磷农药污染降解技术可分为热降解、光降解、化学降解和生物降解。

生物降解（biodegra-dation）是通过生物的作用将农药分解为无毒或低毒小分子化合物，并最终降解为水、CO2和矿物质的过程。

相对于物理、化学降解技术，生物降解具有高效、彻底、无二次污染的优势，20世纪40年代后已经成为研究热点。

作物本身、微生物都能够降解有机磷农药残留，但植物的降解很缓慢，周期很长，微生物由于其强大的代谢多样性，在有机磷农药残留降解中具有更大的优势。

2有机磷农药降解酶微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。

所谓酶促反应是指微生物以胞内酶或分泌的胞外酶直接作用于农药，经过一系列生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。

而非酶促形式指的是微生物通过代谢改变农药的环境离子浓度、pH等物理、化学性质，从而间接促使降解农药的过程。

酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物本身含降解农药的酶系基因，或本身虽无该酶系基因，但是经诱导或环境存在选择压，基因发生重组或改变产生了新的降解酶系。

20世纪80年代，Munnecke等发现有机磷农药降解酶比产生这类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，如来源于假单胞菌的降解酶在10%的无机盐、1%的有机溶剂、50℃下都能保持高活性，而该酶的产生菌在同样的条件下却不能生长，而且，酶的降解效果远远胜于微生物本身，特别是对低浓度的农药更有效。

因此，人们的思路从应用微生物菌体净化农药污染转向利用有机磷农药降解酶。

有机磷农药的微生物降解摘要：现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。

针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。

关键词：有机磷农药微生物微生物源酶降解中图分类号：x592 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-089-02自1960年以来，众多国家开始限制、禁止使用有机氯农药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生的负面效应也日益突显，其不仅污染了水资源，而且致使残留在众多农产品中的农药严重超标，食品污染现象十分严重，最终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与可持续发展。

至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微生物降解问题备受世人关注，探究如何充分发挥微生物对降解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。

1 降解有机磷农药的微生物品种概述当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。

现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。

真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。

颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。

当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。

因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。

目前已经分离出的细菌有：芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。

例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/l的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。

有机磷农药的微生物降解技术金潇，颜冬云，秦文秀（青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071）摘要：有机磷农药的微生物降解技术具有成本低、不产生二次污染等优点，逐渐为人们所关注。

为此，介绍了微生物降解的生物种类，并对其获得方法、降解机理、影响因素及基因工程菌的构建与应用等方面的研究进展进行了综述。

关键词：有机磷农药；微生物降解；影响因素；基因工程菌中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1006－060X（2011）09－0093－05Technology of Microbial Degradation for Organophosphorus PesticidesJIN Xiao,YAN Dong-yun,QIN Wen-xiu(College of Chemical Engineering and Environmental Sciences,Qingdao University,Shandong266071,PRC)Abstract:Technology of microbial degradation organophosphorus pesticides has gradually gathered significant environmental concerns for its low cost and no-secondary pollutions.This paper mainly introduced the biological species for microbial degradation,and the advances in obtaining methods of degrading microorganisms,degrading mechanism, influencing factors,construction and application of genetic engineering strains were summarized.Key words:organophosphorus pesticides;microbial degradation;influencing factor;genetic engineering strains有机磷农药（Organophosphorus pesticides，Ops）是一种在环境中广泛使用的杀虫剂，具有高效、广谱等优点，自20世纪60年代以来，逐渐取代了有机氯农药。

有机磷农药的微生物降解研究进展摘要：有机磷农药的广泛和大量使用给环境带来了越来越多的危害，作为有机磷农药的主要降解方式之一，微生物降解发挥着重要的作用。

从有机磷农药降解微生物的种类、降解机理和途径、影响微生物降解有机磷农药的因子、微生物降解有机磷农药的途径,并探讨有机磷农药微生物降解的发展趋势和研究展望。

关键词：微生物降解有机磷农药研究展望前言：农药是确定农业稳定,丰产或者不缺产的重要生产资料。

但农药一方面残留在农产品中,对人体有害?另一方面,在环境中不断积累,带来了日益严重的环境与生态问题。

农药的负面效应很多,但总体来说仍是功大于过,而且在未来农业可持续发展战略中,农药将继续挥作用。

因此现在摆在我们面前的问题是如何尽可能降低农药的负面效应【1】。

有机磷农药的降解主要有生物降解、光化学降解、化学降解等方式,其中生物降解的作用占重要地位。

生物降解特别是微生物降解被认为是一种有效的措施,利用微生物或微生物产品来降解污染物的生物修复方法具有无毒、无残留、无二次污染等优点,是消除和解毒高浓度的农药残留的一种安全、有效、廉价的方法。

自20世纪60年代有机氯农药在世界范围内受到限制，随之是有机磷农药的发展，到目前有机磷农药已成为应用广泛、品种最多的农药。

有机磷农药容易降解，对环境的污染及对生态系统的危害和残留没有有机氯农药那么普遍和突出，且具有药效高、品种多、防治范围广、成本低、选择作高、药害小、在环境中降解快、残毒低等优点。

它的降解一直是国内外学者研究的热门方向。

1、有机磷农药的生产和使用现状随着科技的发展和进步，对农药的需求在一定程度上有所减少，但有机磷等农药在农业上的生产与应用仍占据重要地位。

目前,包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂在内，世界上的有机磷农药已达150 多种，中国使用的有机磷农药有30 余种。

按照毒性大小常分为 3 大类：1.剧毒类，如甲拌磷、内吸对硫磷、保棉丰、氧化乐果等；2.高毒类，如甲基对硫磷、二甲硫吸磷、敌敌畏、亚胺磷等；3.低毒类，如敌百虫、乐果、氯硫磷、乙基稻丰散等。

微生物降解有机磷农药的研究进展独孤求败(师范大学)摘要：综述有机磷农药降解微生物的种类、降解机理及代谢途径、有机磷降解酶、降解酶基因克隆与表达等研究现状，并探讨有机磷农药微生物降解的发展趋势关键词：有机磷农药；微生物降解；农药残留；降解菌。

农药作为一种重要的生产资料，在农业生产中得到普遍应用，最为广泛的是有机磷农药，包括杀虫剂、除草剂和杀菌剂等。

目前，我国生产200多种农药，年产量近1000多万吨，其中有机磷农药约占总产量80%。

其中作为当今农药中的主要类别的有机磷农药如甲胺磷，甲基对硫磷，对硫磷，甲基异柳磷，久效磷，乐果，氧化乐果，甲拌磷，杀扑磷等为代表的高毒农药，一直在国内广泛生产和使用。

有机磷农药作为有机氯农药的取代物，具有药效高、品种多、防治范围广、成本低、选择作用高、药害小、在环境中降解快、残毒低等优点。

有机磷农药作为一类高效、广谱的杀虫剂，促进了农业生产的迅速发展，但其具有抑制胆碱酯酶活力，使乙酰胆碱大量蓄积，产生类似胆碱能激动剂的作用，使中毒者表现流涎、腹泻、震颤、肌束颤动等症状，严重者可死亡；且有机磷农药具有烷基化作用[4]，可能会对动物有致癌、致畸、致突变作用。

随着环保意识的增强，有机磷农药的污染问题[13]益引起人们的重视。

研究表明，利用微生物及其降解酶是消除农药污染的有效途径。

[5-6]１有机磷农药降解微生物的筛选与种类。

有机磷农药降解微生物的筛选方法较多，目前最常用的方法是从长期遭受农药污染的土壤或水体中采集样品，经富集培养、平板划线等操作，分离得到单菌落；然后经驯化培养，或紫外化学诱变等方法获取高效降解菌株；或通过细胞工程、基因工程等技术手段构建工程菌株。

目前已经分离出多种有机磷农药降解微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等[7-8]，其中，以细菌的种类最多。

且根据资料显示，有机磷农药降解细菌大多属于假单胞菌属，如假单胞菌可降解甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏以及甲拌磷等多种农药，表明假单胞菌在农药降解中占有重要地位；真菌也具有卓越的农药降解能力，如青霉属真菌可降解对硫磷、马拉硫磷、地虫磷以及敌百虫等多种农药；藻类降解有机磷农药的研究报道较少，但藻类的农药降解能力正在日益引起人们的重视，如小球藻可有效地去除污水中的有机物质，包括农药、烷烃、酚类以及邻苯二甲酸酯等，且小球藻还含有丰富的叶绿素、叶黄素和其他类胡萝卜素、丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素以及必需氨基酸等[9]。

微生物降解有机磷农药的研究进展作者：学号：班级：摘要：本文综述了近年来有关降解有机磷农药的微生物种类，影响降解的因子，降解有机磷农药的机理的前沿研究进展。

关键字：有机磷农药微生物降解研究展望降解机理农药是农业生产中一种重要的生产资料，在农业生产中得到广泛的应用，对于提高作物产量，减少病虫害有着十分重要的作用。

而有机磷农药作为一种广谱农药，具有药效好、防治范围广、成本低、选择作用高等优点成为目前世界上应用最为广泛、品种最多的农药。

但是，随着有机磷农药的广泛使用，大量农药进入环境，对土壤、水体都造成严重污染，并通过食物链在动物人体体内蓄积，从而致畸、致癌、致免疫力下降，对人体健康构成威胁。

所以如何对土壤、水体中的残余有机磷农药进行降解和消毒，阻断其进入食物链进而危害人体健康具有十分重要的现实意义。

下面，笔者将会对近年来微生物降解有机磷农药的研究进展进行简要论述。

1有机磷农药的种类和危害目前，包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂在内，世界上的有机磷农药已有150多种，在中国使用的有30余种。

按毒性大小可分为三大类：(1)剧毒类，如甲拌磷、内吸磷对硫磷等(2)高毒类，如甲基对硫磷、二甲硫吸磷，敌敌畏等(3)低毒类，如敌百虫、乐果、乙基稻丰散等。

有机磷农药具有烷基化作用, 进入生物体后可与体内的胆碱酯酶结合, 形成较稳定的磷酰化胆碱酯酶, 使胆碱酯酶失去活性, 丧失对乙酰胆碱的分解能力, 造成体内乙酰胆碱的蓄积, 引起神经传导生理功能的紊乱, 使动物和人体产生中毒症状, 甚至引起死亡。

2 降解有机磷农药微生物种类生态系统中存在大量的微生物，因为它们具有种类多、分布广、易变异、生化适应力强等特点而一直为众多的研究污染治理的学者所关注。

自然界中存在许多细菌、真菌、放线菌和藻类等微生物都对有机磷农药有降解能力。

其中, 细菌由于其生化的多种适应能力以及易诱发突变菌株, 在降解有机磷农药的微生物中占有重要地位, 因对细菌的研究较为深入; 真菌因其卓越的降解有机磷农药能力正逐渐引起重视, 但总体上发展不如细菌; 而放线菌和藻类的研究则相对较少。

有机磷农药的研究及其生物降解机理引言：随着现代农业的发展，化学农药的使用量逐年增加。

其中有机磷农药以其高效、广谱、低毒性等特点得到了广泛的应用。

然而，有机磷农药带来的环境和健康风险也变得越来越显著。

研究有机磷农药的生物降解机理对于保护生态环境和人类健康具有重要意义。

一、有机磷农药的研究1、有机磷农药的种类有机磷农药是指含有磷酸酯结构的农药，根据其结构可分为三类：甲基磷酸酯类、氨基磷酸酯类和硫代磷酸酯类。

常见的有机磷农药有敌敌畏、马拉硫磷、毒死蜱、针孔、甲基对硫磷等。

2、有机磷农药的作用机理有机磷农药的作用机理是通过抑制胆碱酯酶，使神经递质乙酰胆碱在突触间隙内积聚，导致神经传递的阻断和产生毒害作用。

有机磷农药具有高效、广谱、光稳定性好等特点，因此广泛应用于农业生产中。

3、有机磷农药的环境和健康风险有机磷农药对环境和人类健康都有一定的风险。

有机磷农药在土壤中寿命较长，可能会对土壤生态系统产生负面影响，同时也会对大气、水和生物产生污染。

此外，有机磷农药对人类健康也存在潜在危害，如长期接触可能引起中毒和各种疾病。

二、有机磷农药的生物降解机理1、有机磷农药的降解途径有机磷农药的降解主要受到环境因素和微生物的影响。

有机磷农药首先在土壤、水体等环境中进行初步降解，经过一系列酶催化作用，逐步分解为简单的代谢产物，最终形成无机磷酸盐和二氧化碳等无害物质。

其中微生物降解是主要的降解途径。

2、微生物的降解机理微生物降解有机磷农药的主要机理是通过酶催化作用，将有机磷农药中的磷氧键断裂，分解成不同的代谢产物。

这一过程包括激活过程、切割过程和降解过程三个步骤。

激活过程：微生物将有机磷农药与特定的酶结合，激活有机磷农药的磷氧键。

切割过程：酶将激活的有机磷农药切割成较小的分子，进一步提高其生物降解性。

降解过程：微生物在降解过程中通过一系列代谢途径，将有机磷农药分解成无害的代谢产物。

三、有机磷农药的生物降解研究进展1、生物降解菌株的筛选生物降解研究中，首先需要筛选出具有生物降解功能的菌株。