滕瑞菊，王雪梅，王　歡，魯沐心，馮麗娟（1.蘭州工業(yè)研究院甘肅蘭州70050；2.甘肅省化學(xué)試劑農(nóng)藥監(jiān)督檢驗(yàn)站甘肅蘭州70050；.西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州70070；4.甘肅省生物電化學(xué)與環(huán)境分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅　蘭州70070）

?

有機(jī)磷農(nóng)藥的降解與代謝研究進(jìn)展*

滕瑞菊1,2，王雪梅3△，王歡3，魯沐心3，馮麗娟1,2
（1.蘭州工業(yè)研究院甘肅蘭州730050；2.甘肅省化學(xué)試劑農(nóng)藥監(jiān)督檢驗(yàn)站甘肅蘭州730050；3.西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州730070；4.甘肅省生物電化學(xué)與環(huán)境分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730070）

摘要：有機(jī)磷農(nóng)藥是一類含有磷原子的有機(jī)酯類化合物，在體內(nèi)與膽堿酯酶形成磷酸化膽堿酯酶，使膽堿酯酶活性受抑制而產(chǎn)生毒性作用的一類農(nóng)藥的總稱，被廣泛使用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但是其殘留會(huì)引發(fā)各種環(huán)境污染和食物鏈累積問題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，給人類健康帶來威脅。因此，快速有效地降解有機(jī)磷農(nóng)藥顯得非常迫切，降解與代謝技術(shù)近幾年也得到了較大發(fā)展。本文介紹了有機(jī)磷農(nóng)藥的種類、毒性、降解與代謝的機(jī)理和方法，主要綜述了物理降解、化學(xué)降解和生物降解與代謝技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及最新進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：有機(jī)磷農(nóng)藥；降解；代謝

1　概述

有機(jī)磷農(nóng)藥（Organophosphorus pesticide）是一類含有磷原子的有機(jī)酯類化合物，在體內(nèi)與膽堿酯酶形成磷酸化膽堿酯酶，使膽堿酯酶活性受抑制，而產(chǎn)生毒性作用的一類農(nóng)藥的總稱。它們具有高效能，低成本，低殘留等特點(diǎn)，是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一類殺蟲劑。但其對(duì)生物體具有誘變性和致畸形，對(duì)哺乳動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的傷害尤為突出[1]，所以預(yù)防和控制有機(jī)磷農(nóng)藥長期大規(guī)模生產(chǎn)和使用導(dǎo)致的各種環(huán)境污染及食品污染就顯得非常關(guān)鍵。妥善地解決有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)使用過程中造成的環(huán)境污染和食物鏈累積問題，研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全有效的凈化措施，快速有效去除農(nóng)藥殘留，使之向毒性更小甚至無毒的方向轉(zhuǎn)化成為國內(nèi)外學(xué)者們廣泛關(guān)注和研究的方向。本文將介紹有機(jī)磷農(nóng)藥的分類與毒性，降解機(jī)理及降解與代謝方法的研究進(jìn)展。

2　有機(jī)磷農(nóng)藥的分類與毒性

世界上有機(jī)磷農(nóng)藥商品已達(dá)150多種，我國常用的有30多種。大部分有機(jī)磷農(nóng)藥不溶于水（樂果、敵百蟲除外），易溶于有機(jī)溶劑，在中性和酸性條件下穩(wěn)定，在堿性條件下易水解而失效。其品種在結(jié)構(gòu)上具有許多共性，主要有五種結(jié)構(gòu)類型：磷酸酯型（如敵敵畏、久效磷）；硫代和二硫代磷酸酯型（如對(duì)硫磷、樂果）；磷酰胺和硫代磷酰胺型（如甲胺磷、棉安磷）；焦磷酸酯型（如治螟磷）；膦酸酯和硫代膦酸酯（如敵百蟲、苯硫磷）。

根據(jù)其毒性強(qiáng)弱可分為四類：劇毒類：LD50＜10mg/kg（如甲拌磷、對(duì)硫磷、內(nèi)吸磷）；高毒類：LD50＜10～100mg/kg（如甲基對(duì)硫磷、甲胺磷氧樂果、敵敵畏）；中毒類：LD50＜100～1000mg/kg（如樂果、乙硫磷、敵百蟲、毒死蜱）；低毒類：LD50＜1000～5000mg/kg（如馬拉硫磷）。部分有機(jī)磷農(nóng)藥不易氧化、分解，也難被微生物降解，能長期在環(huán)境中滯留，有的還可能發(fā)生化學(xué)變化，轉(zhuǎn)化成為毒性更強(qiáng)、危害性更大的二次污染物，同時(shí)，殘存于植物體內(nèi)的成分可以通過食物鏈的富集作用，使食物中農(nóng)藥殘存量超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。近年來，我國陸續(xù)出臺(tái)有關(guān)措施禁止了甲胺磷、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、久效磷、磷胺、草甘膦等有機(jī)磷農(nóng)藥的生產(chǎn)與銷售；禁止甲拌磷，甲基異柳磷，內(nèi)吸磷，滅線磷，硫環(huán)磷等在蔬菜、果樹、茶葉和中草藥材上使用；禁止氧樂果在甘藍(lán)和柑橘樹上使用；從2016年12月31日起，禁止毒死蜱和三唑磷在蔬菜上使用[2]。同時(shí)，高效低毒的新型農(nóng)藥發(fā)展很快，逐步取代了一些劇、高毒品種，使有機(jī)磷農(nóng)藥的使用更安全有效。

3　有機(jī)磷農(nóng)藥的降解與代謝的機(jī)理及方法

3.1降解與代謝機(jī)理

有機(jī)磷農(nóng)藥的降解與代謝是指有機(jī)磷農(nóng)藥在光源、濃度、溫度、氧化劑、微生物、pH值等環(huán)境因素作用下，通過破壞磷脂鍵使其結(jié)構(gòu)從對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)磷大分子逐步轉(zhuǎn)化成對(duì)環(huán)境無害的CO2、PO43-、H2O等小分子的過程。其降解與代謝的過程一般分為三步[3]進(jìn)行：第一步，通過初步降解使有機(jī)磷農(nóng)藥的母體結(jié)構(gòu)消失，特性發(fā)生變化；第二步，通過次級(jí)降解使得到的產(chǎn)物不再污染環(huán)境；第三步，通過最終降解使上級(jí)降解產(chǎn)物完全轉(zhuǎn)化為CO2、PO43-、H2O等無機(jī)物。其降解方式主要有三類：以吸附、超聲波、洗滌和電離輻射等為基礎(chǔ)的物理降解；以水解，氧化分解和光降解為基礎(chǔ)的化學(xué)降解；以微生物、降解酶和工程菌等為基礎(chǔ)的生物降解與代謝[4]。

3.2物理降解

3.2.1吸附降解

土壤及水體中顆粒物的吸附作用是減少有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)環(huán)境危害的一個(gè)重要途徑。歐仕益[5]等通過對(duì)甲胺磷和敵敵畏的吸附試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：麥麩水中不溶性膳食纖維—木質(zhì)素對(duì)農(nóng)藥的吸附能力較強(qiáng)，能將農(nóng)藥劑量吸附至安全水平，降低農(nóng)藥引起的家蠅死亡率。木質(zhì)素在木本植物中占25%，因此，大量的木本植物都可以用作天然吸附劑去除污染土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留。

3.2.2洗滌和電離輻射降解

洗滌和電離輻射降解主要用來降低果蔬中的農(nóng)藥殘留，是保證果蔬食用安全的最后一道防線。劉偉森等[6]采用氣相色譜（GC）對(duì)經(jīng)過不同洗滌方法處理的娃娃菜中敵敵畏和樂果的殘留量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：超聲波水泡、清水、食用堿、洗潔精等均能不同程度的去除娃娃菜中的農(nóng)藥殘留，其中洗潔精對(duì)敵敵畏和樂果殘留的去除效果最佳，去除率分別為84.38%和76.11%。這與洗潔精既有親水基團(tuán)也有親油基團(tuán)，既能溶解脂溶性有機(jī)磷農(nóng)藥，也能溶解水溶性有機(jī)磷農(nóng)藥的性質(zhì)符合。電離輻射降解有機(jī)磷農(nóng)藥殘留快速、高效，同時(shí)兼具滅菌保鮮作用，對(duì)不同化學(xué)成分的農(nóng)藥的降解效率不同。電離輻射量與降解率的關(guān)系沒有規(guī)律可循，有些農(nóng)藥隨輻照量增加而增加，有些則相反。

3.2.3超聲波降解

超聲波降解技術(shù)是近十年發(fā)展起來的降解技術(shù)。有機(jī)磷農(nóng)藥的超聲降解機(jī)理可理解為熱機(jī)制、機(jī)械作用和超聲空化致氧化還原反應(yīng)三種作用的綜合。處于超聲場(chǎng)中的液體空化氣泡在超聲作用下在極短時(shí)間內(nèi)崩潰，空化泡崩潰的瞬間，會(huì)在其周圍極小空間范圍內(nèi)產(chǎn)生出1900～5000K高溫和超過5.065×109Pa的高壓，溫度變化率高達(dá)109K/s，并伴有強(qiáng)烈的沖擊波和時(shí)速高達(dá)400km/h的射流，這些極端環(huán)境足以將泡內(nèi)氣體和液體交界面的有機(jī)磷農(nóng)藥加熱分解，并打斷難以斷裂的化學(xué)鍵，從而促進(jìn)有機(jī)物進(jìn)行類似燃燒的化學(xué)反應(yīng)[7]。鐘愛國[8]用超聲波誘導(dǎo)降解模擬水溶液中低濃度的乙酰甲胺磷，探討了聲頻、聲強(qiáng)、輻照時(shí)間、初始濃度、溶液溫度、pH和外加亞鐵鹽或H2O2等助劑對(duì)降解效果的影響。研究結(jié)果表明：用頻率為22kHz、聲強(qiáng)80W/ cm2的超聲波輻照120min初始濃度為1.0×104mol/ L，t=30℃，pH=2.5,Fe2＋＞50mg/L,充O2至飽和條件下的乙酰甲胺磷，乙酰甲胺磷降解率達(dá)到99.3%。Golash等[9]研究了用低頻超聲降解廢水溶液中的敵敵畏的可行性試驗(yàn)，探討了聲強(qiáng)、pH、溫度、助劑等因素對(duì)降解效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：敵敵畏的降解率隨著聲強(qiáng)的增加而增大，反應(yīng)器的類型不同，降解效果影也不一樣；酸性環(huán)境下有利于降解，pH=3時(shí)降解效果最佳；溫度對(duì)敵敵畏降解效果影響不大；超聲波與Fenton試劑對(duì)于敵敵畏的降解具有協(xié)同效應(yīng)。用頻率為20kHz、聲強(qiáng)為0.34～0.68 W/mL的超聲波輻照120min濃度為20ppm、t=25℃、pH=3、FeSO4與H2O2之比為3:1的條件下的敵敵畏廢水溶液，溶液中敵敵畏的降解率可達(dá)100%。孫紅杰[10]等研究了甲胺磷農(nóng)藥廢水在超聲作用下的降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、功率、影響降解速率的因素等問題。結(jié)果表明，甲胺磷的降解率與超聲反應(yīng)時(shí)間基本呈線性關(guān)系，具有一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征；低頻范圍內(nèi)改變超聲波頻率對(duì)甲胺磷降解的影響很小；增大超聲波功率、聲強(qiáng)和變幅桿直徑，甲胺磷降解率明顯提高，變幅桿直徑為25mm時(shí)降解率可達(dá)61.7%；溶液pH值對(duì)甲胺磷的降解影響顯著，酸性條件有利于其降解；充入不同空化氣體對(duì)甲胺磷降解率的影響大小排列順序如下：空氣＞Ar＞O2＞N2。

3.3化學(xué)降解

3.3.1水解

水解反應(yīng)主要用來治理從農(nóng)藥廠排放出的含有硫代磷酸酯和磷酸酯的農(nóng)藥廢水。根據(jù)催化劑的不同分為堿性水解法和酸性水解法。水解反應(yīng)作為降解環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的最主要反應(yīng)之一，曾經(jīng)被環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器部門應(yīng)用。由于有機(jī)磷農(nóng)藥的水解發(fā)生在磷原子與有機(jī)基團(tuán)連接的單鍵結(jié)構(gòu)上，而OH-取代有機(jī)基團(tuán)的能力比H＋強(qiáng)，所以，有機(jī)磷農(nóng)藥的堿催化水解要比酸催化水解容易得多。

3.3.2高級(jí)氧化降解

高級(jí)氧化法（Advanced Oxidation processible,簡(jiǎn)稱AOPs），適合處理濃度高、毒性大、成分復(fù)雜、降解難的有機(jī)磷農(nóng)藥廢水。它克服了普通氧化法存在的問題，并以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)越來越引起人們重視。AOPs最顯著的特點(diǎn)是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，或者通過生成有機(jī)過氧化自由基后，進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO2和H2O，從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。典型的均相AOPs過程有近幾年發(fā)展起來的濕式氧化法、Fenton試劑氧化法、臭氧氧化法、超臨界水氧化等，在高pH值情況下的臭氧處理和某些光催化氧化也屬于AOPs過程。

胡克源[11]報(bào)道了用濕式氧化結(jié)合生物氧化兩步法處理有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水的研究結(jié)果。結(jié)果表明：在較緩和條件下，濕式氧化一步可去除有機(jī)磷80%～90%，有機(jī)硫90%，較大幅度降低了廢水的COD值。侯紀(jì)蓉[12]用濕式氧化法處理氧樂果廢水，有機(jī)磷除去率超過95%，有機(jī)硫除去率達(dá)到82%。Fenton試劑氧化法相對(duì)于其他高級(jí)氧化法而言，具有操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用便宜，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。陳勝斌[13]等探討了Fenton試劑（包括標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑、改性Fenton試劑、光-Fenton試劑，電-Fenton試劑及配體-Fenton試劑）降解有機(jī)物的作用機(jī)理，得出結(jié)論：Fenton試劑氧化法對(duì)一些難降解的有機(jī)物有較好的降解效果，但反應(yīng)效果受到H2O2與Fe2＋濃度、pH值、溫度等反應(yīng)條件的影響。李洪斌等[14]以草酸鐵／過氧化氫為光氧化劑，利用自制的平板型光反應(yīng)裝置對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥樂果進(jìn)行降解試驗(yàn)研究，結(jié)果表明有機(jī)磷農(nóng)藥樂果能被有效地降解。H2O2以其反應(yīng)活性強(qiáng)，反應(yīng)產(chǎn)物為無污染的H2O和O2、不產(chǎn)生二次污染、不引起廢水的鹽堿化、過量使用也不會(huì)引發(fā)污染問題等優(yōu)良性能被作為“最清潔”的化學(xué)品在高級(jí)氧化技術(shù)方面得到長足發(fā)展。方劍鋒[15]等研究了H2O2對(duì)甲胺磷、毒死蜱、久效磷的降解性能及影響因素，得到用H2O2處理的有機(jī)磷農(nóng)藥比不加時(shí)的降解率提高5～13倍的結(jié)論。

目前仍有很多學(xué)者致力于H2O2催化降解法的改進(jìn)研究。以H2O2光催化降解為依托，通過綜合各種途徑來提高H2O2的降解能力，擴(kuò)大其可降解有機(jī)污染物的范圍。O3的分解產(chǎn)物為O2，對(duì)蔬菜品質(zhì)無影響且對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，是理想的蔬菜清潔物質(zhì)。其對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的作用形式有兩種：一種是O3與有機(jī)磷農(nóng)藥的雙鍵直接發(fā)生反應(yīng)，這種反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性；另一種是O3分解產(chǎn)生羥基自由基· OH，通過OH與有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行氧化反應(yīng)，這種方式不具有選擇性。張翼[16]等通過臭氧氧化法降解模擬廢水中的有機(jī)磷農(nóng)藥發(fā)現(xiàn)，只用臭氧的去除率為78.03%；在催化劑A存在下，去除率可達(dá)到93.85%；在催化劑B存在下，去除率可達(dá)到88.35%。試驗(yàn)結(jié)果表明：在催化劑存在下，臭氧氧化法處理效果更好。國外通過將H2O2與O3或紫外光（Ultraviolet light，簡(jiǎn)稱UV-light）組合，促進(jìn)羥基自由基·OH的產(chǎn)生這一技術(shù)，治理地下水污染、凈化城市飲用水。超臨界水氧化（Supercritical Water Oxidation，簡(jiǎn)稱SCWO）技術(shù)的原理是以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì)，經(jīng)過均相的氧化反應(yīng)，將有機(jī)物快速轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2和其他無害小分子。林春綿[17,18]等研究了甲胺磷、氧樂果在超臨界水中的氧化降解。結(jié)果表明：超臨界水氧化技術(shù)能有效地降解甲胺磷，COD去除率最高可達(dá)97%以上。隨著反應(yīng)溫度的升高、壓力的增大、停留時(shí)間的延長和初始廢水濃度的增大，COD去除率也隨之提高。超臨界水氧化技術(shù)在處理各種廢水和剩余污泥方面已取得了較大的成功，其缺點(diǎn)是反應(yīng)條件苛刻和對(duì)金屬有很強(qiáng)的腐蝕性，目前許多研究者正在嘗試將催化劑引入超臨界水氧化工藝過程中。

3.4微生物降解與代謝

相對(duì)于物理、化學(xué)降解技術(shù)，以微生物降解為主的生物降解與代謝更具優(yōu)勢(shì)。在生物降解與代謝活動(dòng)中，動(dòng)物、植物和微生物都可以降解有機(jī)磷農(nóng)藥，但動(dòng)植物代謝周期長，局限性較大。而微生物降解法以其強(qiáng)大的代謝多樣性，降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境沒有二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為有效去除農(nóng)藥殘留的綠色生產(chǎn)技術(shù)。目前研究比較多的是降解菌的分離、酶促代謝及其基因工程菌。

3.4.1降解菌的分離與獲取

降解有機(jī)磷農(nóng)藥的菌群主要包括細(xì)菌和真菌。目前，獲取降解有機(jī)磷農(nóng)藥菌株的途徑主要三種：（1）直接從污染源中獲取能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的菌群。沈雨佳[19]等從農(nóng)藥廠污泥中分離到一株能以辛硫磷為唯一碳源生長的戴爾福特菌屬（Delftiasp）的細(xì)菌XSP-1；（2）通過向土壤中人為多次噴灑有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行定向培育，篩選出優(yōu)良的能降解有機(jī)磷的菌株。王永杰[20]等通過對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌地衣芽孢桿菌進(jìn)行紫外誘變育種，篩選出突變菌株P(guān)12，降解率比出發(fā)菌提高了10%。降解菌的成功分離可為尋找并通過基因克隆高效表達(dá)有機(jī)磷降解酶以及進(jìn)一步研究降解菌的協(xié)同作用對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解效果提供依據(jù)。

3.4.2有機(jī)磷的酶促降解代謝

研究表明，一些降解代謝酶往往比產(chǎn)酶微生物自身更能耐受異常的環(huán)境條件。此外，由于酶的代謝不受碳源影響，所以降解與代謝效果也遠(yuǎn)勝于微生物本身。無論是單一還是共生的微生物對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解代謝都是在酶的參與下進(jìn)行的，微生物體內(nèi)存在的各種酶都有降解代謝特定農(nóng)藥的酶系基因。降解代謝酶能夠作用于磷酯鍵部位使磷酯鍵斷裂，生成羧酸和醇，再進(jìn)一步氧化、脫氫，從而使其脫毒。因此，可以認(rèn)為微生物對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解代謝主要是酶促降解。已知的有機(jī)磷農(nóng)藥降解酶有水解酶、氧化酶、還原酶、裂解酶、磷酸變位酶等，它們單獨(dú)或協(xié)同作用于有機(jī)磷農(nóng)藥的不同位點(diǎn)，促使其鍵斷裂，實(shí)現(xiàn)脫毒[21]。其中有機(jī)磷水解酶是迄今發(fā)現(xiàn)的廣泛存在于生物體內(nèi)的唯一一種可以斷裂S-P鍵的酶，并以分解底物寬、分解條件溫和、無須輔酶等而成為最具應(yīng)用前景的一種酶[22]。艾濤[23]等從常年施用有機(jī)磷農(nóng)藥樂果的土壤中，通過富集培養(yǎng)和平板稀釋法，分離得到一株具有一定的廣譜性、較強(qiáng)降解樂果能力的真菌菌株L3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：L3在查氏培養(yǎng)基中最高能耐受6000mg/L的樂果，在28℃、pH6.0的條件下生長較好，120h對(duì)樂果、乙酰甲胺磷、辛硫磷的的降解率分別達(dá)到29.2%、65.9%和95.3%。利用一種微生物可同時(shí)產(chǎn)生多種農(nóng)藥降解酶這一特點(diǎn)，可將各種有機(jī)磷農(nóng)藥降解酶基因克隆到同一菌體內(nèi)，制成基因工程菌，使降解酶得到高效表達(dá)。

3.4.3基因工程菌構(gòu)建

工程菌就是采用生物工程技術(shù)將多種微生物的降解性基因從細(xì)菌中取出，然后組裝到一個(gè)細(xì)胞中，使這個(gè)菌株集多種微生物的降解性功能于一身，從而可以降解多種化合物的新型微生物。工程菌具有功能多、效率高和適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，同時(shí)克服了混合微生物之間的相互制約。構(gòu)建高效的基因工程菌主要是通過對(duì)有機(jī)磷水解酶進(jìn)行遺傳改造，大幅提高有機(jī)磷農(nóng)藥的降解效率。目前較為廣泛的方法有兩種：一種是將幾種有機(jī)磷降解酶的基因同時(shí)轉(zhuǎn)入到同一個(gè)表達(dá)載體，使該工程菌能夠同時(shí)編碼幾種有機(jī)磷降解酶，擴(kuò)大其對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解譜。戴青華等[24]通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)在有機(jī)磷降解菌株蒼自桿菌屬細(xì)菌的總DNA上擴(kuò)增了能降解多種有機(jī)磷農(nóng)藥的有機(jī)磷水解酶基因tpd，構(gòu)建重組質(zhì)粒ptpd，在輔助質(zhì)粒的幫助下將tpd轉(zhuǎn)移到具有強(qiáng)大代謝能力的惡臭假單胞菌中。獲得的工程菌能降解多種有機(jī)磷農(nóng)藥及芳香烴化合物，其有機(jī)磷水解酶活性較出發(fā)母體菌株提高了1倍左右，且遺傳性狀穩(wěn)定。另一種可以通過蛋白質(zhì)工程手段對(duì)活性蛋白的一個(gè)或多個(gè)氨基酸的編碼基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，使降解酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而提高酶的降解能力。Schofield[25]等將OPH基因的特定密碼子突變，篩選出高效有機(jī)磷降解突變體，結(jié)果表明載有突變OPH基因的大腸桿菌對(duì)內(nèi)吸磷的降解活性提高了177倍，對(duì)馬拉硫磷的降解活性提高了1800倍。

3.5其他農(nóng)藥降解代謝方式

除了上述各種人類積極主動(dòng)探索的降解代謝方式外，光降解對(duì)分布在大氣、水體及土壤表面的有機(jī)磷農(nóng)藥起著重要的降解作用。噴灑到農(nóng)作物表面的有機(jī)農(nóng)藥除少量被植物吸收代謝外，大部分被光解。光降解的實(shí)質(zhì)是農(nóng)藥分子化學(xué)鍵的斷裂，有直接降解和間接降解兩種方式。哺乳動(dòng)物、魚類、植物和昆蟲的體內(nèi)代謝，也會(huì)降解部分有機(jī)磷農(nóng)藥。

4　結(jié)語

除物理降解外，化學(xué)降解和生物降解代謝有機(jī)磷農(nóng)藥的降解機(jī)理均為酯鍵的斷裂。目前超聲降解有機(jī)磷農(nóng)藥污染廢水大多屬于實(shí)驗(yàn)室研究階段，實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮其合理性、經(jīng)濟(jì)性以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等，與其他降解技術(shù)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的優(yōu)化組合聯(lián)用是超聲降解技術(shù)的發(fā)展方向。AOPs雖然降解有機(jī)磷農(nóng)藥效果明顯，但其成本高且容易造成二次污染，主要作為目前比較廣泛應(yīng)用降解技術(shù)的補(bǔ)充而采用。基因工程菌在降解有機(jī)磷農(nóng)藥及生物修復(fù)中受到人們的高度重視并具廣闊的發(fā)展前景。降解菌的分離與篩選及其降解效果的研究是目前的研究熱點(diǎn)，但多種降解菌協(xié)同作用于降解目標(biāo)物的研究較少。

展望未來，充分利用細(xì)胞工程中原生質(zhì)融合技術(shù)、基因工程中基因重組技術(shù)等方法提高微生物篩選技術(shù)，獲得高效降解酶基因，建立高效降解基因庫，從遺傳學(xué)角度上對(duì)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物菌群及降解酶進(jìn)行更深入的研究，從基因水平上闡明降解酶基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)理，構(gòu)建出更高效的工程菌，提高降解菌株的降解能力，拓寬降解譜具有重要意義。對(duì)降解有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物的降解機(jī)理以及其代謝途徑，代謝產(chǎn)物的類型等進(jìn)行深入研究將為尋找快速簡(jiǎn)捷、廉價(jià)有效的去殘修復(fù)方法提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫運(yùn)光.有機(jī)磷農(nóng)藥的遺傳毒性研究[J].國外醫(yī)學(xué)，衛(wèi)生學(xué)分冊(cè),2000，06.

[2]國家禁限用農(nóng)藥名錄[Z].2014.

[3]金志剛,張彤,朱懷蘭.污染物生物降解[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,1997.

[4]裴亮,張?bào)w彬,趙楠,等.有機(jī)磷農(nóng)藥降解方法及應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].環(huán)境工程,2011,29(S1):273-277.

[5]歐仕益,高孔榮,李炎,等.麥麩膳食纖維對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附作用[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,04:317-320.

[6]劉偉森,朱珍,張興茂,等.清洗方法對(duì)蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留去除效果的研究[J].現(xiàn)代食品科技,2010,26(12): 1395-1398.

[7]程存弟.超聲技術(shù)-功率超聲及其應(yīng)用[M].西安:陜西師范大學(xué)出版社,1993.

[8]鐘愛國.功率超聲波誘導(dǎo)降解水體中乙酰甲胺磷[J].水處理技術(shù),2001,(1):47-49.

[9] Nisharg G, Parag R, Gogate. Degradation of dichlorvos con taining wastewater susing sonochemical reactors[J].Ultrason. Sonochem.,2012,19(5):1051-1060.

[10]孫紅杰,張志群.超聲降解甲胺磷農(nóng)藥廢水[J].中國環(huán)境科學(xué),2002,22(3):210-213.

[11]胡克源,李忠,王淑梅,等.濕式氧化生物氧化兩步法處理有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水[J].環(huán)境化學(xué),1990,3:13-19.

[12]侯紀(jì)蓉.濕式氧化法處理樂果廢水[J].化工環(huán)保,1999, 01:6-11.

[13]陳勝兵,何少華,婁金生,等.Fenton試劑的氧化作用機(jī)理及其應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2004,27(3):105-107.

[14]李洪斌,李志明,劉滔,等.紫外燈下草酸鐵/過氧化氫對(duì)農(nóng)藥樂果的降解試驗(yàn)研究[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（5）:29-32.

[15]方劍鋒,曾鑫年,于飛,等.過氧化氫降解有機(jī)磷農(nóng)藥的研究Ⅰ:降解性能及影響因素[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004,25(1):44-47.

[16]張翼,馬軍,胡兵,等.多相催化-臭氧氧化法處理模擬有機(jī)磷農(nóng)藥廢水[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2015,11: 51-55.

[17]張金花,劉亞光,任金平,等.環(huán)境中有機(jī)磷農(nóng)藥降解方法的研究進(jìn)展[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,34(4):37-40.

[18]林春綿,袁細(xì)寧,楊馗,等.超臨界水氧化法降解甲胺磷的研究[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2000,20(06):714-718.

[19]沈雨佳,洪源范,洪青,等.辛硫磷降解菌XSP-1的分離、鑒定及其降解特性研究[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(12):27-31. [20]王永杰,李順鵬,沈彪,等.有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌的紫外誘變育種[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),1999,5(6):635-637.

[21]石成春,郭養(yǎng)浩,劉用凱,等.環(huán)境微生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥研究進(jìn)展[J].上海環(huán)境科學(xué),2003,22(12):863-867.

[22]廖上鐵,黎小軍.有機(jī)磷水解酶及其細(xì)胞表面展示研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(4):2165-2167.

[23]艾濤,王華,溫小芳,等.有機(jī)磷農(nóng)藥樂果降解菌株L3的分離鑒定及其性質(zhì)的初步研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2006,25(5):1250-1254.

[24]戴青華,張瑞福,蔣建東,等.一株三唑磷降解菌mp-4的分離鑒定及降解特性的研究[J].土壤學(xué)報(bào),2005,42(l): 111-115.

[25] Schofield D A, Dinovo A A. Generation of a mutagenized organo-phosphorus hydrolase for the biodegradation of the organophosphate pesticides malathion and demeton-S [J]. J Appl.Microbiol.,2010,109:548-557.

通訊作者：△王雪梅，Tel:0931-7971035，E-mail:wxm98@163.com

*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.21467028)；甘肅省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（1304GKCA042）；2014年隴原青年創(chuàng)新人才扶持計(jì)劃。

中圖分類號(hào)：S482.3+3