微生物降解農(nóng)藥殘留技術(shù)分析

摘 要 農(nóng)藥的使用在農(nóng)業(yè)中是必不可少的，對(duì)于大面積的蔬菜種植基地都有噴灑藥物，這樣致使土壤和生活用水當(dāng)中都?xì)埩粲修r(nóng)藥的存在，對(duì)人們的健康帶來不利的影響。生物界當(dāng)中存在能夠降解農(nóng)藥殘留的微生物，因此，對(duì)此方面的微生物研究就成為當(dāng)今的熱點(diǎn)，本文對(duì)自然界中能夠降解農(nóng)藥殘留的微生物進(jìn)行技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞 農(nóng)藥 農(nóng)業(yè) 微生物 技術(shù)分析

一、引言

價(jià)格低、增產(chǎn)效果顯著、方便快捷是農(nóng)藥的標(biāo)志性特點(diǎn)，正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面得到廣泛的使用，一直延續(xù)至今。隨著帶來的一個(gè)嚴(yán)重問題—農(nóng)藥的殘留產(chǎn)生了。生活當(dāng)中使用的化學(xué)農(nóng)藥大多數(shù)是有毒的，不易被分解的特性，這樣在它大量使用過程當(dāng)中會(huì)使得糧食、瓜果蔬菜之類存在農(nóng)藥殘留，甚至?xí)r(nóng)藥大量超標(biāo)，嚴(yán)重威脅人的生命健康。但隨著研究發(fā)現(xiàn)，在自然界當(dāng)中存在能夠降解或轉(zhuǎn)化農(nóng)藥殘留的微生物，這一重大的發(fā)現(xiàn)使得這類型的微生物成為研究的重點(diǎn)，大量的學(xué)者對(duì)這些微生物的種類，降解過程，以及結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的研究。

二、技術(shù)分析

1、定義以及類型

狹義生物降解指的是自然界本身存在和人為生產(chǎn)的有機(jī)物被某些需氧型微生物破壞或者礦化作用，隨著研究的深入以及其它微生物的發(fā)現(xiàn)，生物降解的定義也在深化和廣義，但是大都數(shù)的生物降解都是微生物作用，因此也被稱為微生物降解。

目前被人類發(fā)現(xiàn)的能夠降解農(nóng)藥殘留的微生物有以下幾種：細(xì)菌、真菌、放線菌等，這些微生物大都能夠在土壤中直接獲取，培養(yǎng)。其中細(xì)菌具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，且能夠誘發(fā)產(chǎn)生突變使得細(xì)菌類型的微生物在農(nóng)藥降解微生物中占據(jù)主角。

2、微生物降解原理及技術(shù)

微生物分解或轉(zhuǎn)化其它物質(zhì)大都數(shù)是通過酶促作用和非酶促作用完成這一過程，農(nóng)藥殘留的降解同樣是通過這種方式。酶促反應(yīng)（Enzyme catalysis）又稱酶催化或酵素催化作用，指的是由酶作為催化劑進(jìn)行催化的化學(xué)反應(yīng)。微生物體內(nèi)的農(nóng)藥降解酶促反應(yīng)就是通過一系列酶的作用，通過多種反應(yīng)把農(nóng)藥分解或者轉(zhuǎn)化其它更小分子，這些分子的毒性已經(jīng)減弱甚至無毒（表1）。

常見的微生物降解法主要包括活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、廢水的厭氧及需氧生物處理法等，但這些方法都存在自身局限性，有的甚至能產(chǎn)生二次污染，因此新的微生物降解技術(shù)也在這樣的背景下誕生了。主要的有：固定化微生物技術(shù)、生物整治技術(shù)、基因工程菌的構(gòu)建等。

（1）固定化微生物技術(shù)。微生物降解農(nóng)藥的過程實(shí)質(zhì)上就是一些列的酶促反應(yīng)，從理論上來說，我們降解農(nóng)藥殘留只要保證在反應(yīng)過程中參與其中的酶一直保持活性，那么農(nóng)藥殘留的問題最終會(huì)得到解決。固定化微生物技術(shù)就能滿足這種條件。它是通過采用化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或酶局限在一定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可重復(fù)利用。這種技術(shù)還有高效菌種，污泥產(chǎn)量少，二次污染小等特點(diǎn)。

（2）基因工程技術(shù)在農(nóng)藥降解中的應(yīng)用。眾所周知，微生物能夠降解某些成分農(nóng)藥，是由于它們有能夠降解的酶，這些在本質(zhì)上來說，是由于微生物體內(nèi)存在對(duì)應(yīng)的基因，這些基因就是它們能夠降解農(nóng)藥的關(guān)鍵。我們可以通過現(xiàn)在生物技術(shù)對(duì)生物進(jìn)行“手術(shù)”，來達(dá)到我們的目的?；蚋慕M，重組，拼接技術(shù)。通過基因重組和拼接技術(shù)使微生物在降解農(nóng)藥方面的效率更高，與此同時(shí)，改進(jìn)后的微生物體內(nèi)的酶活性也能夠得到提高。1994 年，美國(guó)科學(xué)家 Stemmer 等介紹了在試管內(nèi)模擬達(dá)爾文進(jìn)化的先進(jìn)技術(shù) DNA 改組（DNA shuf-fling），該技術(shù)的特點(diǎn)是：降解酶的活性大大提高?，F(xiàn)在這個(gè)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到農(nóng)藥降解方面了。

（3）構(gòu)建多菌株復(fù)合體系。隨著現(xiàn)在農(nóng)藥的種類以及效果的多樣化，使用的過程當(dāng)中不再局限于某一種內(nèi)型的農(nóng)藥，而多數(shù)的微生物只能夠某一類型農(nóng)藥或一類型中的一部分，這就需要多類型的微生物共同協(xié)作，完成農(nóng)藥的降解，即多菌種復(fù)合體。多菌種復(fù)合體系能夠更好的適應(yīng)環(huán)境，在復(fù)雜成分的農(nóng)藥中有更多的優(yōu)勢(shì)，脫穎而出，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)。

三、結(jié)語

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及生物技術(shù)的飛速發(fā)展，相信在未來對(duì)于農(nóng)藥殘留問題有更加先進(jìn)的解決辦法，上面所提到的方法也會(huì)不斷的得到優(yōu)化和改進(jìn)，更優(yōu)秀的微生物降解農(nóng)藥殘留技術(shù)也會(huì)隨著研究者的研究而涌現(xiàn)。

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（作者單位：江漢大學(xué)文理學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)部）