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农药污染土壤的生物修正技能

时间:2021-08-30 16:38:06 来源:千亿国际娱乐官网 作者:千亿国际平台下载 浏览量:

  现在,越来越多的人以为使用活的生物体对农药污染土壤进行修正是一种十分安全可靠的办法。本文将从动物修正技能、植物修正技能和生物修正技能这三个方面来深入分析农药污染土壤的生物修正技能,以供参阅。

  土壤中的一些大型土生动物如蚯蚓和某些鼠类,能吸收或富集土壤中的残留农药,并经过其自身的代谢效果,把部分农药分解为低毒或无毒产品。动物对某种毒物的堆集及代谢契合一级动力学,某种农药经某种动物体内的代谢,有必定的半衰期,一般经过5—6个半衰期后,动物堆集农药到达极限值,意味着动物对土壤中污染农药的去除效果已完结。一同,土壤中还生计着丰厚的小型动物种群,如线虫纲、弹尾类、稗螨属、蜈蚣目、蜘蛛目、土蜂科等,均对土壤中的污染农药有必定的吸收和富集效果,能够从土壤中带走部分农药。

  因为人们忧虑工厂化出产微生物的安全性和应用到环境中再次引起另一种办法的污染,一种人们遍及能够承受的、愈加安全可靠的生物修正办法——植物修正技能已成为研讨的热门。植物修正技能是使用植物的一起功用,并可和根际微生物协同效果,然后能够发挥生物修正的更大效能。作为一种高效的生物修正途径正在遭到越来越多的注重。植物修正的机理首要包含直接吸收、根际微域对有机污染物的降解等。

  土壤环境中的有机污染物能够直接被植物吸收。有机污染物进入植物体内,有的自身形状、 性质不发生改动,贮存于植物安排中,这称之为植物提取;有的在植物成长代谢活动中发生不同程度的转化或降解,被转化成对植物无害的物质贮存在植物安排中。如Raveton的研讨结果标明,玉米苗72h可将吸收的95%的阿特拉津转化为代谢产品,而在逝世植株中,吸收 量的80%仍为母体化合物。Burken从扶植于含阿特拉津的土壤和沙石中的杨树的根、茎和叶中提到了阿特拉津母体及6种代谢产品,并发现培育80d后,母体化合物占符号量的比率分别为:土壤中50%以上,杨树根系38%左右,叶片中10%左右;且跟着培育时刻的延伸,叶片中代谢产品的比率显着上升。Solanum nigrum的毛根能够吸收PCB,并能够使72%的PCB降解,其间二氯联苯的代谢产品为单羟基二氯联苯,单氯联苯的代谢产品为单羟基氯代联苯和双羟基氯代联苯。别的,有机污染物被植物根部吸收后,能够凭借植物的共质体、质外体或共质体-质外体联合途径向地上部运送。如杂交杨树从土壤中吸收的TNT中,75%被固定在根系,转移到叶部的量也可高达10%。一部分有机污染物被植物吸收后,能够彻底被降解并终究被矿化成二氧化碳和水。如杂交杨树可有用吸收四氯乙烯(TCE),并且能够把它降解成三氯乙醇、氯代酮,终究降解成二氧化碳。

  根际是植物根系直接影响的土壤规模,在植物的成长过程中,逝世的根系和根的掉落物是微生物的养分来历,一同根系旺盛的代谢效果能够开释一些物质进入到土壤中,包含土壤酶、糖类、醇类和酸类物质,Moser等研讨标明,植物每年开释的这类物质可达植物总光合效果的10%—20%,它们与掉落的根冠细胞等一同为根区的微生物供给重要的养分物质,促进了根区微生物的成长和繁衍。因为根系的交叉,使根际的通气条件、水分情况和温度均比根际外的土壤更有利于微生物的成长,另一方面,植物又可将大气中的氧气经叶、茎传输到根中,分散到根际周围缺氧的底质中,构成了氧化的微环境,影响好氧微生物的成长和活性。研讨标明,植物根区微生物显着比空白土壤中的微生物数量和品种多,假单孢菌属、黄杆菌属、产碱菌属和土壤杆菌属的根际效应十分显着。这些添加的微生物能够添加环境中的农药等有机物的降解,Henner等研讨标明,根际环境能够加快许多农药以及三氯乙烯的降解。阿特拉津的矿化与土壤中有机碳的含量有直接关系。植物根上有菌根菌的成长,菌根菌与植物构成共生效果,具有一起的降解途径,能够代谢某些不能被自生细菌降解的有机物。植物根际是一个能降解土壤中污染物的生物活泼区,研讨者针对植物宿主的正确挑选、必要的植根办法和有关的微生物群落,进行了归纳研讨。植物根际-微生物体系的彼此促进效果将是进步污染土壤植物修正才能的一个活泼范畴。

  微生物的农药降解效果分为酶促降解效果和非酶促降解效果。酶促降解效果表现为:榜首,微生物以农药或其分子中某部分作为动力和碳源,部分微生物能以某种农药为仅有碳源或氮源。有些能被微生物当即使用,有的则不能当即使用,需先经发生特别酶解后再使农药降解。第二,微生物经过共代谢效果使农药降解。许多研讨标明,因为某些化学农药的结构杂乱,单一的微生物不能使其降解,需靠二种或二种以上的微生物一起代谢降解。此范畴是现在研讨的热门。第三,去毒代谢效果。微生物不是从农药中获取养分或动力,而是开展了为维护自身生计的解毒效果。非酶促降解效果:微生物活动使pH发生变化而引起农药降解,或发生某些辅佐因子或化学物质参加农药的转化,如脱卤效果、脱烃效果、胺及酯的水解、复原效果、环裂解等。许多顽固性农药的好氧/厌氧生物降解途径现已被说明,美国Minnesota大学的生物降解与生物催化数据库收集了农药等化合物的139条代谢途径、910个反响、577 种酶、328个微生物条目、247条生物转化规则、50个有机功用群,其间包含了许多农药的微生物降解代谢途径和酶类,像对硫磷、阿特拉津、2,4-D、4-硝基酚、四氢呋喃、S-三嗪、 DDT等农药的代谢途径和降解机制现已被具体列出。

  农药自身的性质,尤其是内部化学键、浓度、水溶性、分子极性、生物可使用性、化合物的吸附性和环境因子(温度、盐度、pH、土壤类型、氧化复原电位、养分物质)等是影响农药生物降解和修正的首要要素。微生物对环境污染物的修正能否终究完成不仅仅依赖于其降解才能自身,并且依赖于污染物的生物可使用性以及细菌与土著微生物之间的竞争才能等其他要素。添加污染物的溶解性和生物可使用性是生物学办法进行成功修正的必要条件。土壤中农药的降解功率还与土壤中微生物活性关系密切,而土壤中微生物的活性又受多种要素影响,如农药浓度、土壤理化特性、有机物品种和含量、微生物区系组成等。

  以上介绍的生物修正办法均是在好氧的环境中进行,事实上,关于农药污染的土壤,厌氧条件下的修正技能也具有很大的潜力。如有机氯农药在厌氧的条件下降解速度反而更快,能够使用厌氧微生物对有机氯污染的土壤进行修正。生物修正技能作为一种有用的环境管理办法,在管理土壤污染方面的效果已越来越杰出。为了进一步进步生物修正功率,又开展了许多辅佐技能,如使用计算机作为辅佐工具来设计最佳的修正环境,猜测微生物成长动态和污染物降解动力学;植物根际-微生物体系遭到注重,期望经过植物根际来改进微生物的生计环境,然后加强其成长代谢来促进污染土壤的原位修正;人们测验经过基因工程的手法选育出高效菌株,以进步农药污染土壤的修正。