农药及其它危险性.pptx

第六章 农药及其它危险性化合物的微生物降解;由于这些化学物质对人有致畸、致突变和致癌作用，故称为危险性化合物（hazardous chemicals）。 理论上，微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制，但是由于： 新合成的化合物结构新颖； 微生物对这些化合物无降解机制 因此，新的化合物往往对微生物的降解表现出抗逆性。;环境微生物学工作者的任务 从特定环境中分离纯化得到某些具有特定降解能力的微生物纯培养； 驯化出降解某些污染物的微生物菌株，使其降解能力更强大； 通过基因工程手段来改造微生物以使其具有特定的降解能力。;通常，任何有毒物质在混合培养条件下的速率均快于单个菌群的降解速率 为什么要研究单个的、纯化了的微生物菌株，并研究其特点？ 微生物本身的特性必须清楚：生理生化、遗传、降解能力； 降解机制、代谢过程。;二、微生物群落的生物降解功能;用甲烷生产单细胞蛋白;改善单个微生物的基本生长参数;4.对底物的协调利用;Arthrobacter sp.;5. 共代谢（co-metabolism);;6.电子转移;7. 提供一种以上初级底物利用者;第二节 农药污染与微生物的作用;二、农药在土壤中的持留性;化学农药在土壤中的持留性;表3-11;有机氯杀虫剂持留的时间长，有机磷杀虫剂持留的时间短。 氯代烃类杀虫剂多稳定地长期残留于土壤中，如DDT，六六六、七氯、毒杀芬等和某些除草剂，如西玛津。 氯代烃类农药的半衰期一般为2~5年，是危害环境的主要类型之一，我国已经停止生产。 有机磷杀虫剂虽有剧毒却很易降解，不会造成残毒的危害。;农药的持留性与其化学结构密切相关;一般来说，具有易失去电子的取代基(如-OH、-COOH，-NH2)的芳香族化合物要比具有易获得电子的取代基(如-NO2、-SO3H、卤代基)的芳香族化合物更易于氧化代谢。;根据物质结构，各种有机化合物的降解性能可以排成如下顺序：脂肪酸有机磷酸盐长链苯氧基脂肪酸短链苯氧基脂肪酸单基取代苯氧基脂肪酸三基取代苯氧基脂肪酸硝基苯氯代烃类。 ;三、农药对土壤微生物的影响;表3-12;Wainringht认为，各种除草剂，如苯氧羧酸类(2,4-D， 2甲4氯)，氯代???酸衍生物(三氯醋酸钠)，取代脲类(敌草隆，灭草隆、利谷隆、草不隆、莠谷隆)，三莠氯苯类(西玛津，阿特拉津、扑灭净、扑草净)等的常规用量对腐生真菌、细菌和放线菌的数量和种类组成都没有明显的影响，但取代脲类和三氮苯类能抑制藻类的发育。 ;酚类除草剂(五氯酚钠、二硝基磷甲酚)对土壤真菌、硝化细菌和好氧纤维分解菌有抑制作用，对其它腐生细菌没有明显影响。稻田施用五氯酚钠后，常刺激作物产量的增加，这可能与它对硝化作用的抑制、减少氨态氮的转化，从而延长肥效有关。 ;安全系数(SC)：能使某类微生物数量下降50％的化学农药的浓度(LC50)和实际使用浓度（ mg/kg土）之比。 系数愈大愈安全，系数愈小愈易造成药害。系数小于1时，对各类土壤微生物都有抑制作用。 ;生物学过程 或微生物;四、微生物转化农药的生化反应 ;3、酰胺及酯的水解 许多农药是无机酸类的脂，如磷酸酯类杀虫剂(对硫磷，马拉硫磷)，或是酰胺类，如苯胺类除草剂。这些化合物中的酰胺和酯键可被某些微生物水解。 4、氧化作用 微生物通过氧化酶的作用，使分子氧进入有机分子或进入带有芳香环的有机分子。这样可以插入一个羟基形成一种环氧化物。 ;5、还原作用;6、环裂解 芳香环在微生物产生的双加氧酶的作用下，使环裂开。;7、缩合或共轭形成 包括将有毒分子或其一部分与另一有机化合物相结合，从而使农药或其衍生物失去活性。 ;1、去毒作用 经微生物作用后变有毒为无毒。通常与矿化作用联系，但有的化合物即使没有矿化，只是部分降解，甚至仅经共代谢作用除去个别基团，也可变有毒为无毒。 ;2．活化作用 经微生物作用后变无毒为有毒或使有毒物质毒性加剧。有些化合物无毒，但在降解过程中形成的中间产物有毒，而且有的中间产物能持续一定时间，从而对生态环境带来影响。;3、结合 通过复合或加成作用，使微生物的代谢产物与农药结合，形成更复杂的物质，如氨基酸、有机酸、甲基或其它基团加在作用底物上。通常是去毒作用，但有例外。 ;4、改变毒性谱 一类具有生态意义的转化作用，它能将对某一类生物有毒的物质转化成影响另一类生物的产物。;五氯苯醇;5、消效作用 一种酶促去毒作用;六、 几种农药的微生物转化;CCl3;降解DDT的微生物类群;放线菌 厌氧条件下，链霉菌(Streptomyces)和诺卡氏菌(Norcar