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農(nóng)藥在土壤中的降解途徑范文第1篇

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù)環(huán)境保護(hù)前景規(guī)劃

1.我國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

目前我國(guó)由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，使得水污染日益加劇，水資源嚴(yán)重短缺，全國(guó)600多個(gè)城市中已有一半城市缺水，農(nóng)村則有8000萬人和6000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴(yán)重，耕地面積銳減，近10年來每年流失的土壤總量達(dá)50億t，土地荒漠化日益加劇；森林覆蓋面積下降，草場(chǎng)退化，每年減少森林面積達(dá)2500萬畝；人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅，疾病發(fā)病率急劇上升。因此，加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工的工作重點(diǎn)。

2.現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱。現(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國(guó)和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較，生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。

生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長(zhǎng)期污染問題，同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，經(jīng)常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與經(jīng)常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。

3.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上。

3.2污染土壤的生物修復(fù)

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是：通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸镏校箖烧咄瑫r(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

3.4化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲劑約80%會(huì)殘留在土壤中，非凡是氯代烴類農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來人們一直在尋找更為安全有效的辦法，而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。

所謂生物農(nóng)藥是指由生物體產(chǎn)生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質(zhì)總稱，它們多是生物體的代謝產(chǎn)物，主要包括微生物殺蟲劑、農(nóng)用抗生素制劑和微生物除草劑等。人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經(jīng)毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強(qiáng)桿狀病毒的毒性；將能干擾害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中，形成重組桿狀病毒并使其表達(dá)出相關(guān)激素，以破壞害蟲的激素平衡，干擾其正常的代謝和發(fā)育從而達(dá)到殺死害蟲的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]孔繁翔.環(huán)境生物學(xué).北京：高等教育出版社，2000

農(nóng)藥在土壤中的降解途徑范文第2篇

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)地位于汩羅市桃林林場(chǎng)及汩羅市郊小洲湖稻田。桃林林場(chǎng)地處汨羅江北，位于湖南省汨羅市桃林寺鎮(zhèn)境內(nèi)，介于東經(jīng)113°03′15″～113°06′19″，北緯28°55′52″～28°58′18″之間。南北縱長(zhǎng)4.49km，東西橫跨4.97km，土地總面積386.7hm2。桃林國(guó)有林場(chǎng)地處丘崗地區(qū)，地勢(shì)平緩，海拔55～80m，坡度一般在10°以下，土壤為第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的紅壤，pH值5.5～6.5，土層深度大于80cm，土壤腐殖質(zhì)含量較少，土壤肥力中等。該地域?qū)儆诖箨懶詽駶?rùn)季風(fēng)氣候，具有“春溫多變、寒流頻繁、熱量豐富、無霜期長(zhǎng)、夏秋多旱、四季分明”的特點(diǎn)，年平均溫度16.9℃，年平均降雨量1353.6mm，年平均雨日152d，年平均相對(duì)濕度81%，無霜期263d。選擇的試驗(yàn)區(qū)位于林場(chǎng)內(nèi)的土里塘和汩字區(qū)。兩區(qū)外側(cè)為半圍合的丘崗林地，中間是低洼的山塘和稻田。土里塘的林地是針闊混交林，無人為干擾措施，汩字區(qū)林地是濕地松人工林，每年4月每畝林地施40kg鈣鎂磷肥、20kg碳銨、500g溴氰菊酯，6月施750mL草苷膦，12月施40kg鈣鎂磷肥。小洲湖稻田是試驗(yàn)對(duì)照區(qū)。該區(qū)位于汩羅市郊，北依汩羅江，地處北緯28°50′，東經(jīng)113°03′。土壤母質(zhì)為河流沉積物，質(zhì)地為沙壤質(zhì)土壤。海拔29m，屬湖洲平原。

1.2實(shí)驗(yàn)方法農(nóng)藥殘留分析樣（土樣、水樣、植物樣）保存于-20℃環(huán)境中，保存期不超過3天；微生物分析樣及待測(cè)水樣保存在4℃環(huán)境中；土壤有機(jī)質(zhì)待測(cè)樣須陰干、磨細(xì)過100目篩，保存待測(cè)；土壤pH待測(cè)樣須陰干過10目篩；水樣pH值不能保存，立即測(cè)定。按照五點(diǎn)采樣法采取土樣，同時(shí)在稻田、山塘及灌溉溝渠采取水樣，在稻田中采取稻根、稻莖樣。農(nóng)藥殘留的分析利用液相色譜法[7]；土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定利用外加熱—重鉻酸鉀氧化法；水體有機(jī)質(zhì)含量利用高錳酸鉀氧化法；土壤及水體微生物活度測(cè)定利用二乙酸熒光素（FDA）水解法；pH測(cè)定利用電極法。

1.3數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析利用相關(guān)分析法分析農(nóng)藥殘留量與環(huán)境因子的關(guān)系，探明環(huán)境因子對(duì)農(nóng)藥殘留量的影響。使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同系統(tǒng)的農(nóng)藥殘留研究表明，農(nóng)藥殘留在人體內(nèi)長(zhǎng)期蓄積滯留會(huì)引發(fā)慢性中毒[8]，嚴(yán)重危害人體健康。表1為不同生態(tài)系統(tǒng)土壤農(nóng)藥殘留情況。松—稻系統(tǒng)林地土壤中敵敵畏、百菌清、三唑酮、甲氰菊酯指標(biāo)無檢出，而草甘膦、溴氰菊酯含量較高，其中草甘膦含量達(dá)45100μg/kg；在混—稻復(fù)合系統(tǒng)的林地七種農(nóng)藥殘留皆無檢出，這與林地有無施用農(nóng)藥及不同農(nóng)藥的穩(wěn)定性有關(guān)。松—稻系統(tǒng)與混—稻系統(tǒng)比較，稻田土壤中敵敵畏、百菌清、三唑酮、溴氰菊酯、甲氰菊酯含量?jī)烧咧g差異都不顯著（P＞0.05），而克百威及草甘膦含量前者顯著高于后者（P＜0.05），這可能與前者林地中的草甘膦、克百威隨徑流進(jìn)入稻田有關(guān)。與對(duì)照比較，殺蟲劑類的敵敵畏、溴氰菊酯和甲氰菊酯及除草劑類的草甘膦在水稻土表層的殘留較低，平均降幅在25.2%～83.3%之間；殺菌劑類的百菌清、三唑酮農(nóng)林系統(tǒng)稻田土壤含量較高，平均增幅在35.8%～42.4%之間。與混—稻復(fù)合系統(tǒng)一樣，對(duì)照稻田系統(tǒng)土壤中也沒有檢出克百威成分。

2.2不同系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)含量及微生物活度農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,林地土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯低于稻田土壤；混—稻復(fù)合系統(tǒng)較之于松—稻復(fù)合系統(tǒng)，林地土壤有機(jī)質(zhì)含量低20%，而稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量相近。與對(duì)照稻田系統(tǒng)比較，農(nóng)林系統(tǒng)稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量平均提高29.8%，差異顯著（P＜0.05），這可能與稻田的利用方式和稻田質(zhì)地有關(guān)系。不同農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)林地土壤微生物活度差異顯著（P＜0.05），其中混交林地比濕地松林地高48.1%，而兩系統(tǒng)稻田土壤微生物活度相近，且均顯著高于林地土壤。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)與洲湖平原對(duì)照稻田系統(tǒng)比較，前者高于后者，平均增幅31.7%。土壤微生物活度與土壤有機(jī)質(zhì)的關(guān)系在不同地塊有差異。稻田土壤微生物活度與有機(jī)質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)（P=0.053，R=0.700，n=8），而在濕地松林地和針闊混交林地土壤微生物活度均與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)（P＜0.01）。其原因在于不同地塊土壤有機(jī)質(zhì)組成及性質(zhì)有差別，在稻田土壤中有機(jī)質(zhì)主要來源于水稻秸桿、屬于芳香度較低的富里酸，容易被土壤微生物分解，故相近環(huán)境背景下的稻田土壤微生物活度越高，其分解的有機(jī)質(zhì)量越多，留存的有機(jī)質(zhì)量越低，表現(xiàn)為兩者間的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在針闊混交林地和濕地松林地，土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于林木凋落物，且以針葉凋落物為主，其中闊葉凋落物形成的有機(jī)質(zhì)芳香度較低易于分解，針葉凋落物形成的有機(jī)質(zhì)芳香度較高不易分解，土壤微生物活度越高，留存土壤中的高芳香度有機(jī)質(zhì)相對(duì)量越多，故兩者關(guān)系表現(xiàn)為正相關(guān)。

2.3不同系統(tǒng)土壤農(nóng)藥殘留與影響因子的關(guān)系在濕地松林地土壤檢出了百克威、草甘膦和溴氰菊酯殘留成分（表2），三種農(nóng)藥殘留量與土壤有機(jī)質(zhì)含量分別呈不顯著、極顯著、顯著正相關(guān)，說明濕地松林地中土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)該三類農(nóng)藥吸附作用強(qiáng)；此外，林地中土壤微生物活度也與該三種農(nóng)藥呈極顯著、顯著、顯著正相關(guān)，表明通過微生物作用促進(jìn)芳香度較高的有機(jī)質(zhì)含量增加，從而有利于吸附三種殘留的農(nóng)藥。在農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的稻田土壤中，土壤有機(jī)質(zhì)與土壤殘留農(nóng)藥的關(guān)系與濕地松林地不同（表2），土壤有機(jī)質(zhì)含量與敵敵畏殘留量不相關(guān)，與克百威呈不顯著負(fù)相關(guān)，與其余五種農(nóng)藥殘留量呈不顯著正相關(guān)，表明稻田土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)藥成分的吸附作用比濕地松林地土壤有機(jī)質(zhì)弱，原因可能在于稻田土壤有機(jī)質(zhì)芳香度低、易于被微生物分解，從而充當(dāng)農(nóng)藥分解共代謝過程中微生物的能量來源，導(dǎo)致吸附作用降低。土壤微生物活度與敵敵畏、克百威呈不顯著正相關(guān)，而與其余五種農(nóng)藥殘留量均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。敵敵畏的穩(wěn)定性受熱、土壤酸堿度影響大，故受有機(jī)質(zhì)、微生物活度影響較小；克百威在水田中與芳香度較低的富里酸類有機(jī)質(zhì)結(jié)合容易隨水遷移，故它與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈不顯著負(fù)相關(guān)，又由于稻田有機(jī)質(zhì)含量與微生物活度呈負(fù)相關(guān)，因此它與微生物活度呈正相關(guān)。其余五種農(nóng)藥受理化因子影響較小，它們的降解主要受土壤微生物影響，因此微生物活動(dòng)增強(qiáng)能加快它們的降解，其關(guān)系表現(xiàn)為顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

3結(jié)論

（1）農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)稻田土壤農(nóng)藥殘留量低于對(duì)照平原稻田系統(tǒng)，源于兩個(gè)層面的機(jī)制：土壤層面是農(nóng)林系統(tǒng)稻田土壤微生物對(duì)殘留農(nóng)藥的降解能力強(qiáng)于平原稻田土壤；空間層面則是農(nóng)林系統(tǒng)周圍被森林屏蔽從而阻隔農(nóng)業(yè)病蟲進(jìn)入，減少農(nóng)藥施用量，從而從源頭上降低了農(nóng)藥殘留土壤的機(jī)率。（2）濕地松林、針闊混交林地土壤有機(jī)質(zhì)芳香度較高，與稻田土壤比較不利于微生物生命活動(dòng)，導(dǎo)致以生物因子為主要降解途徑的土壤殘留農(nóng)藥在土壤中積累；另外，其中芳香度較高的土壤有機(jī)質(zhì)利于吸附各類有機(jī)農(nóng)藥。

4討論

農(nóng)藥在土壤中的降解途徑范文第3篇

關(guān)鍵詞：污染土壤 微生物修復(fù) 修復(fù)機(jī)理

土壤污染已經(jīng)成為全球性的重要環(huán)境問題之一，對(duì)于土壤污染處理而言，傳統(tǒng)物理及化學(xué)修復(fù)技術(shù)的最大弊端是污染物去除不徹底，導(dǎo)致二次污的發(fā)生，從而帶來一定程度的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)危害。而生物修復(fù)技術(shù)主要是利用生物有機(jī)體，尤其是微生物的降解作用將污染物分解并最終去除，具有快速，安全，費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)。因此．被稱為環(huán)境友好替代技術(shù)[1]。利用微生物對(duì)不同污染類型土壤進(jìn)行生物修復(fù)已經(jīng)成為微生物研究的熱點(diǎn)之一，學(xué)者們努力研究微生物菌種以及生物修復(fù)條件[2-3]。以下分別對(duì)石油污染、化學(xué)農(nóng)藥污染、重金屬污染的土壤微生物修復(fù)和采礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、微生物修復(fù)概念及原理

1.微生物修復(fù)概念

微生物修復(fù)是指利用天然存在的或所培養(yǎng)的功能微生物群，在適宜環(huán)境條件下，促進(jìn)或強(qiáng)化微生物代謝功能，從而達(dá)到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質(zhì)的生物修復(fù)技術(shù)。微生物修復(fù)的實(shí)質(zhì)是生物降解，即微生物對(duì)物質(zhì)(特別是環(huán)境污染物)的分解作用。它與傳統(tǒng)的分解在本質(zhì)上是一樣的，但又有分解作用所沒有的新特征(如共代謝作用、降解質(zhì)粒等)，因此可視為是分解作用的擴(kuò)展和延伸[4]。由于微生物個(gè)體小、繁殖快、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異，所以可隨環(huán)境變化產(chǎn)生新的自發(fā)突變株，也可能通過形成誘導(dǎo)酶產(chǎn)生新的酶系，具備新的代謝功能以適應(yīng)新的環(huán)境，從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物微生物對(duì)土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、水解反應(yīng)和聚合反應(yīng)等。

首次記錄實(shí)際使用生物修復(fù)是在1972年，于美國(guó)賓夕法尼亞州的Ambler清除管線泄露的汽油。1989年，美國(guó)阿拉斯加海域受到大面積石油污染以后才首次大規(guī)模應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)[5]。除美國(guó)外，歐洲各國(guó)、加拿大等在生物修復(fù)方面也有很大的發(fā)展。

2.可用于生物修復(fù)的微生物類群

根據(jù)來源不同可以把起作用的微生物分為3類：土著微生物，外來微生物和基因工程菌(GEM)[6]。目前在實(shí)際的生物修復(fù)工程中應(yīng)用的大多是土著微生物，土著微生物無論在數(shù)量上還是在降解潛力上都是巨大的。當(dāng)土著微生物由于種種原因不能用來作為修復(fù)污染土壤菌種時(shí)，就需要在污染的土壤中接種一些高效的外來微生物。實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)驗(yàn)條件下，30℃時(shí)每克土壤接種10個(gè)PCP降解菌，可以使PCP的半衰期(T1/2)從2周降到l天。近年來，由于生物工程技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建更高效的修復(fù)污染土壤的基因工程菌引起了人們極大的興趣。目前生物修復(fù)正朝著構(gòu)建能夠快速降解某些特定污染物的工程菌的方向發(fā)展，科學(xué)家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中，創(chuàng)造出了具有多種降解功能的超級(jí)微生物[7]。

3.微生物修復(fù)的機(jī)理

微生物修復(fù)污染的土壤必須具備2個(gè)方面的條件：一是土壤中存在著多種多樣的微生物，這些微生物能夠適應(yīng)變化了的環(huán)境，具有或產(chǎn)生酶，具備代謝功能，能夠轉(zhuǎn)化或降解土壤中難降解的有機(jī)化合物，能夠轉(zhuǎn)化或固定土壤中的重金屬；二是進(jìn)入土壤的有機(jī)化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單小分子化合物的可能性，進(jìn)入土壤的重金屬具有微生物轉(zhuǎn)化或固定的可能性[8]。只有具備了上述2方面的條件，微生物修復(fù)才有實(shí)現(xiàn)的可能。

受污染的土壤中有機(jī)物和重金屬除小部分是通過物理、化學(xué)作用被稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)及氧化、還原、中和而遷移轉(zhuǎn)化外，主要是通過微生物的作用將其降解轉(zhuǎn)化和固定的，因此，在生物修復(fù)中首先應(yīng)考慮適宜微生物的來源。其次，微生物的代謝活動(dòng)需在適宜的環(huán)境條件下才能進(jìn)行，而受有機(jī)物和重金屬污染土壤的條件往往較為惡劣，因此我們必須人為提供合適的環(huán)境條件以強(qiáng)化微生物對(duì)污染土壤的修復(fù)作用。

二、影響微生物修復(fù)的環(huán)境因素

1.營(yíng)養(yǎng)

微生物的生長(zhǎng)需要維持一定量的C：N：P比例，需要多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及某些微量營(yíng)養(yǎng)元素。許多研究者[9-10]對(duì)微生物修復(fù)的最佳生態(tài)條件建議指出，C：N：P最佳比值為100：10：1。在環(huán)境脅迫下，微生物維持生存可能需要更多的能量。如重金屬可引起脫氫酶活性下降，脫氫酶活性與土壤有機(jī)碳之比可作為確定向重金屬污染的土壤中添加營(yíng)養(yǎng)的重要參考指標(biāo)。

2.電子受體

微生物氧化還原反應(yīng)的最終電子受體包括溶解氧、有機(jī)物分解的中問產(chǎn)物和無機(jī)酸根(如硫酸根、硝酸根和碳酸根等)。土壤中污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度極大地影響微生物作用的速度和程度。研究表明，好氧條件有利于大多數(shù)有機(jī)物和重金屬污染物的微生物降解和轉(zhuǎn)化。充分的氧氣供給是微生物修復(fù)重要的一環(huán)[11]。受污染的土壤中的溶解氧(DO)往往會(huì)消耗殆盡，造成缺氧環(huán)境，而不利于好氧微生物的降解和轉(zhuǎn)化作用。許多研究者[12-13]對(duì)微生物修復(fù)的最佳生態(tài)條件建議指出：在單因子實(shí)驗(yàn)條件下，氧代謝最適水平為溶解氧>0.2mg／L和10％最低空氣填充孔隙空間，厭氧代謝最適水平包括O2。的體積百分?jǐn)?shù)

3.電子供體

大量基質(zhì)的降解需要有電子受體的充分供應(yīng)。當(dāng)被修復(fù)主體的溶氧耗盡時(shí)，必須采取人工供氧的辦法以增加電子供體――氧氣。此外，在緊急情況下也可向污染環(huán)境中投加雙氧水，過氧化鈣等產(chǎn)氧劑以及添加硝酸鹽、硫酸鹽類電子受體，它們都能暫時(shí)改變環(huán)境中的厭氧生境以發(fā)揮好氧微生物對(duì)污染物的氧化分解作用。

4.共代謝基質(zhì)

微生物不能依靠某種有機(jī)物生長(zhǎng)不一定意味著這種污染物能夠抵抗微生物的攻擊，因此當(dāng)存在其他底物時(shí)，這種污染物就會(huì)通過共代謝(Cometabolism)作用而生物降解。所謂共代謝是指某些難降解的有機(jī)化合物，通過微生物的作用能被改變化學(xué)結(jié)構(gòu)，但并不能被用作碳源和能源，微生物必須從其他底物獲取大部或全部的碳源和能源。許多微生物都有共代謝的能力，各種各樣的底物都可能被利用，其降解反應(yīng)可能涉及除氧化作用外的各種反應(yīng)。資料表明[9]，在厭氧條件下，DDT的降解過程也經(jīng)受了共代謝作用過程，其共代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可被好氧微生物降解。

三、微生物修復(fù)技術(shù)類型

原位修復(fù)不需要將土壤挖走，直接向污染土壤中投加N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和供氧。這種方法不僅操作簡(jiǎn)單、成本低、而且不破壞植物生長(zhǎng)所需要的土壤環(huán)境，污染物氧化安全、無二次污染、處理效果好，是一種高效、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可承受的清潔技術(shù)。原位修復(fù)的主要方法有投菌法、生物通氣法、生物培養(yǎng)法等。投菌法是直接向污染土壤中投入高效降解菌，同時(shí)提供微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。生物培養(yǎng)法是定期向土壤中投加過氧化氫和營(yíng)養(yǎng)物，滿足土壤微生物的代謝，將污染物充分礦化成二氧化碳和水。以上兩種方法在生物修復(fù)中實(shí)際應(yīng)用較多，尤其在重金屬、石油、農(nóng)藥污染土壤的微生物修復(fù)方面已有一定的應(yīng)用，但需要借人大量外源菌才能迅速開始生物降解。生物通氣法是在污染的土壤上打上幾口深井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣強(qiáng)行排人土壤中，然后抽出，土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物就隨之去除了。在通入空氣時(shí)，加入一定量的氨氣，可為土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。該方法可應(yīng)用在石油污染的土壤上，為土壤中的微生物提供充足的電子受體，強(qiáng)化對(duì)石油污染物的氧化降解作用。

異位修復(fù)是把污染土壤挖出進(jìn)行集中生物降解。它的方法主要有預(yù)制床法、堆制法及生物反應(yīng)器法等。預(yù)制床法是在平臺(tái)上鋪上沙子和石子，將污染的土壤以15cm～30cm厚度平鋪在上，并加入營(yíng)養(yǎng)液和水，必要時(shí)加入表面活性劑，定期翻動(dòng)充氧，以滿足土壤微生物對(duì)氧的需求，處理過程中流出的滲濾液，即時(shí)回灌于土層上，以徹底清除污染物。該方法在PCP、雜酚油、石油、農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)中已獲得了一些成功的案例。堆制法是將污染土壤與有機(jī)廢棄物(如木屑、秸稈、樹葉)、糞便等混合起來，使用機(jī)械或壓力系統(tǒng)充氧，同時(shí)加入石灰以調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)過一段時(shí)間依靠堆肥過程中的微生物作用來降解土壤中有機(jī)污染物。生物反應(yīng)器法是把污染的土壤移到生物反應(yīng)器，加水混合成泥漿，調(diào)節(jié)適宜的pH值，同時(shí)加入一定量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和表面活性劑，底部鼓人空氣充氧，滿足微生物所需氧氣的同時(shí)，使微生物與污染物充分接觸，加速污染物的降解。該方法的修復(fù)效率較高，但它的處理成本也相對(duì)較高。

四、幾種受污染土壤的微生物修復(fù)

1.受農(nóng)藥污染土壤的微生物修復(fù)

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)民使用農(nóng)藥的量越來越多，由此而造成的危害也越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年使用50多萬噸農(nóng)藥。這些農(nóng)藥主要包括殺蟲劑、殺菌劑和除草劑等，多是有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)硫農(nóng)藥，這些農(nóng)藥對(duì)土壤硝化作用呼吸作用和固氮作用均會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)的或永久性的影響，因?yàn)樵谑┯棉r(nóng)藥時(shí)，不管采取什么方式大部分農(nóng)藥都會(huì)落入土壤中，同時(shí)附著在作物上的那一部分農(nóng)藥以及漂浮在空氣中的農(nóng)藥也會(huì)因風(fēng)吹落人土壤。另外，使用浸種、拌種等施藥方式更是將農(nóng)藥直接混入到土壤中，所以，土壤中的農(nóng)藥污染是相當(dāng)嚴(yán)重的，已引起土壤生產(chǎn)力和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的明顯下降。實(shí)驗(yàn)證明，環(huán)境中農(nóng)藥的清除主要靠細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢桿菌屬、棒桿菌屬、諾卡氏菌屬等降解；五氯硝基苯可被鏈霉菌屬，諾卡氏菌屬等降解；敵百蟲可被曲霉、青霉等降解。殘留于土壤內(nèi)的農(nóng)藥，經(jīng)過種種復(fù)雜的轉(zhuǎn)化、分解，最終將農(nóng)藥分解為二氧化碳和水。如果將土壤進(jìn)行高壓滅菌或采用抑菌劑處理，農(nóng)藥在土壤中的降解速度就會(huì)降低、甚至停止。研究表明，在未經(jīng)消毒的土壤中，除草劑“敵草隆”的降解速度明顯高于用熏蒸消毒的土壤。前者，6周內(nèi)敵草隆降解近半；后者，僅降解1／10。微生物降解農(nóng)藥的方式有2種，一種是以農(nóng)藥作為唯一碳源和能源，或作為唯一的氮源物質(zhì)，此類農(nóng)藥能很快被微生物降解，如除草劑一氟樂靈，它可作為曲霉屬的唯一碳源，所以很易被分解；另一種是通過共代謝作用，共代謝指微生物利用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的同時(shí)將污染物分解代謝成無害物質(zhì)，從而達(dá)到降解目的。其具體表現(xiàn)為：(1)依靠環(huán)境提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。例如，只有在蛋白質(zhì)類物質(zhì)存在時(shí)，直腸梭菌才能降解666；(2)依靠其它微生物的協(xié)同作用。例如，鏈霉菌和節(jié)桿菌可協(xié)作降解農(nóng)藥二嗪農(nóng)的嘧啶環(huán)，兩菌單獨(dú)存在則均不能作用；(3)需有誘導(dǎo)物存在。如，只有經(jīng)正庚烷誘導(dǎo)后，銅綠假單胞菌才能產(chǎn)生羥基化酶，使鏈烷羥基化為相應(yīng)的醇。再如，放線菌淺灰鏈霉菌在磺酰脲類除草劑存在的情況下，也可產(chǎn)生誘導(dǎo)性的共代謝，發(fā)生羥基化，去烷基化或去酯化反應(yīng)。進(jìn)一步對(duì)脫細(xì)胞提取液進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，放線菌淺灰鏈霉菌脫細(xì)胞提取液是依靠NAD(P)H進(jìn)行磺酰脲類代謝，結(jié)果表明在淺灰鏈霉菌中存在著誘導(dǎo)性的、依賴細(xì)胞色素P。的磺酰脲代謝系統(tǒng)。在磺酰脲類除草劑存在下，放線菌淺灰鏈霉菌細(xì)胞中可溶性細(xì)胞色素P的量大大提高，這是由于一種主要的P4。形態(tài)出現(xiàn)，這種形態(tài)的P4在用除草劑處理過后，數(shù)量增加，而且水解酶活性也加強(qiáng)[14]。

2.受重金屬污染土壤的微生物修復(fù)

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，每年有大量工業(yè)和城市垃圾作為有機(jī)肥進(jìn)入農(nóng)業(yè)土壤中。這些垃圾往往含有較多的重金屬元素，如汞、銅、鋅、鎳、鉛、鉻等，這些金屬離子作為微量元素是。生物代謝所必需的，然而超過一定濃度時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致土壤微生物大量下降和活性降低，尤其對(duì)土壤中有益微生物如自生固氮菌等影響更為明顯。所以，重金屬污染已日益成為威脅人類健康的、影響人類生活質(zhì)量的一種全球性的環(huán)境公害。重金屬對(duì)人的毒性作用常與它的存在狀態(tài)有密切的關(guān)系。一般地說，金屬存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物可以對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行固定、移動(dòng)或轉(zhuǎn)化，改變它們?cè)谕寥乐械沫h(huán)境化學(xué)行為，可促進(jìn)有毒、有害物質(zhì)解毒或降低毒性，從而達(dá)到生物修復(fù)的目的。重金屬污染土壤的微生物修復(fù)原理主要包括生物富集(如生物積累、生物吸著)和生物轉(zhuǎn)化(如生物氧化還原、甲基化與去甲基化以及重金屬的溶解和有機(jī)絡(luò)合配位降解)。研究表明，許多微生物，包括細(xì)菌、真菌和藻類可以生物積累和生物吸著環(huán)境中的多種重金屬。一些微生物，如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類，能夠產(chǎn)生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的陰離子基團(tuán)，與重金屬離子形成絡(luò)合物。如，Bargagli在Hg礦附近土壤中分離得到很多高級(jí)真菌，一些菌根種和所有腐殖質(zhì)分解菌都能積累Hg達(dá)到100 mg／kg土壤干重。汞所造成的污染最早受到關(guān)注汞的微生物轉(zhuǎn)化主要包括三個(gè)方面：無機(jī)汞的甲基化；無機(jī)汞還原成Hg-；甲基汞和其它有機(jī)汞化合物裂解并還原成Hg-。包括梭菌、脈孢菌假單胞菌等和許多真菌在內(nèi)的微生物具有甲基化汞的能力。能使無機(jī)汞和有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞的微生物有銅綠假單胞菌、金黃色葡萄糖菌、大腸埃希氏菌等。微生物對(duì)其它重金屬也具有轉(zhuǎn)化能力，硒、鉛錫、鎘、砷、鋁、鎂、鈀、金、鉈也可以甲基化轉(zhuǎn)化。還有研究表明，土壤中分布著多種可以使鉻酸鹽和重鉻酸鹽還原的微生物，如產(chǎn)堿菌屬、芽孢桿菌屬、棒桿菌屬、腸桿菌屬、假單胞菌屬和微球菌屬等，這些菌能將高毒性的Cr6+轉(zhuǎn)化為低毒性的Cr3+[15]。

3.受石油污染土壤的微生物修復(fù)

烴類化合物包括烷烴、烯烴、炔烴、苯、甲苯、二甲苯等多種復(fù)雜芳香烴，是石油的主要組成成分，是重要的工業(yè)原料，同時(shí)又是燃料與能源。因?yàn)檫@些物質(zhì)(尤其是多環(huán)芳烴)能夠致癌、致基因突變、致畸，所以在石油的開采、運(yùn)輸、貯藏和加工過程中，由于意外事故或管理不當(dāng)，排放到農(nóng)田、地下水后，往往也會(huì)造成土壤的污染，影響土壤的通透性、降低土壤質(zhì)量、阻礙植物根系的呼吸與吸收、破壞植被，從而直接影響人類的生產(chǎn)和生活。許多學(xué)者就石油污染物(尤其是烴類化合物)的微生物代謝機(jī)制進(jìn)行了研究。從烴類污染土壤的生物處理系統(tǒng)中分離到的各類優(yōu)勢(shì)微生物均具有解脂酶活性，有解脂酶活性的菌株，就有降解石油烴的能力。添加優(yōu)勢(shì)真菌，可以提高生物處理烴類污染土壤的效果。在受烴類污染的土壤中，利用石油烴為碳源的細(xì)菌較多，真菌數(shù)量較少。細(xì)菌雖數(shù)量較多，但類群沒有真菌豐富。細(xì)菌以革蘭氏陰性桿菌為優(yōu)勢(shì)，其中以動(dòng)膠菌屬為主，其次是黃桿菌屬，革蘭氏陽性桿菌以芽孢桿菌為主。真菌以毛霉菌屬，小克銀漢菌屬占優(yōu)勢(shì)，其次是鐮刀菌屬、青霉菌屬、曲霉菌屬，酵母菌屬最弱。放線菌以鏈霉菌為優(yōu)勢(shì)[16-17]。真菌和細(xì)菌降解石油烴類化合物可形成具有不同立體構(gòu)型的中間產(chǎn)物。真菌將石油烴類化合物降解成反式二醇，而細(xì)菌幾乎總是將之降解為順式二醇[18]。

4.礦山修復(fù)地的修復(fù)

礦山廢棄地是指在采礦活動(dòng)中所破壞的未經(jīng)一定處理而尢法使用的土地。十壤結(jié)構(gòu)破壞，養(yǎng)分流失，植被喪失是礦山廢棄地的共同特征，尾礦廠的廢渣、酸性廢水及矸石堆自然產(chǎn)生的大氣污染是周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染源，因此對(duì)礦山廢棄地進(jìn)行土壤改良和生態(tài)恢復(fù)就顯得十分重要[19]。在廢棄地系統(tǒng)中，植物可利形態(tài)的氮素來源干有機(jī)質(zhì)的分解、土壤中氮微生物的固氮作用以及降雨中的NO3和NH3。束文圣等的研究表明根瘤菌對(duì)鋅的耐性最大，其ECl0值和EC50 (Effective concentraiton to reduce by l0％and50％)最高，分別超過300 mg／L和600 mg／L[20]。

礦藏開采、冶煉廠等使用后的土地的復(fù)墾與再利用一直比較困難，閃為這類土地不但污染嚴(yán)重，而且土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)都發(fā)生了很大變化，根本不適于作物生長(zhǎng)。但菌根可在修復(fù)該類土壤中發(fā)揮特殊作用。NoydRK等把菌根真菌根內(nèi)球囊霉(Glomusintraradices)；匠明球囊霉(Glomusclaroideum)接種到牧草，成功地恢復(fù)了礦渣地的植被，達(dá)到了修復(fù)和復(fù)墾的目的。韓桂云等在霍林河露天煤礦脆弱生態(tài)地帶的生態(tài)修復(fù)中，應(yīng)用菌根生物技術(shù)，發(fā)現(xiàn)供試的菌根菌劑中OIOA和B菌劑對(duì)貧瘠和滲透率低的土壤條件表現(xiàn)出較強(qiáng)的調(diào)控能力。泥巖氯化對(duì)其理化條件雖能有所改善，但氯和磷聚集使幼成活時(shí)間甚短[21]。

五、結(jié)語與展望

從目前來看，微生物修復(fù)是最具發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)技術(shù)，人們?cè)谖⑸锊牧稀⒔到馔緩揭约靶迯?fù)技術(shù)研發(fā)等方面取得了一定的研究進(jìn)展，并展示了一些成功的修復(fù)案例。但是針對(duì)復(fù)雜的污染土壤生態(tài)系統(tǒng)，每種微生物修復(fù)技術(shù)不僅要克服自身原有的不足，而且還需要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和解決在修復(fù)過程中出現(xiàn)的新現(xiàn)象和新問題。如：引入外源微生物的條件與原則問題；生物修復(fù)過程中微生物的適應(yīng)性機(jī)制與影響因素的研究問題；有機(jī)污染物降解過程中的次生污染物問題等。還有，今后還需在以下幾個(gè)方面展開深入研究：如，繼續(xù)篩選和馴化新的降解菌株；進(jìn)一步解析典型污染物降解基因的結(jié)構(gòu)、功能與調(diào)控機(jī)制，闡明降解過程的分子生物學(xué)機(jī)理；解決復(fù)合污染土壤的修復(fù)問題；利用土地翻耕、農(nóng)藝措施、添加物質(zhì)、高效微生物、植物修復(fù)、季節(jié)更替等創(chuàng)造現(xiàn)場(chǎng)的修復(fù)條件構(gòu)建出一套合理可行的污染土壤田問修復(fù)工程技術(shù)等等。總之，相信隨著科學(xué)的發(fā)展，大規(guī)模利用微生物降解土壤污染物、治理環(huán)境污染不久將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

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農(nóng)藥在土壤中的降解途徑范文第4篇

關(guān)鍵詞：環(huán)保工程；生物技術(shù)；應(yīng)用；處理

中圖分類號(hào)： O434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、在環(huán)保工程中運(yùn)用生物技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

垃圾廢棄物是一種較為常見的污染物，我們利用生物技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，能夠讓其分子結(jié)構(gòu)改變，生物能對(duì)發(fā)生降解的各種產(chǎn)物和副產(chǎn)物進(jìn)行重新利用，從而使環(huán)境污染程度得到降低，同時(shí)也將這些廢棄物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變?yōu)榭衫觅Y源。

污染物經(jīng)過發(fā)酵工程技術(shù)處理后，其最終轉(zhuǎn)化物大部分是甲烷氣體、氮?dú)狻⑺O2等穩(wěn)定物質(zhì)，處理的過程是直接處理的，減少轉(zhuǎn)移的次數(shù)，降低重復(fù)污染的發(fā)生，因此，生物技術(shù)能夠安全、有效的治理環(huán)境污染。

在利用酶促反應(yīng)處理污染物的過程中，用到的酶是一種活性蛋白質(zhì)，在常溫常壓和中性條件下進(jìn)行的，這就使得大多數(shù)的生物技術(shù)可以快速的在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。它具有一定的優(yōu)點(diǎn)：第一，操作比較簡(jiǎn)單；第二，成本比較低；第三，發(fā)生反應(yīng)的條件比較簡(jiǎn)單；第四，反應(yīng)過程較為穩(wěn)定；第五，效果比較好。這些方面的優(yōu)點(diǎn)使生物技術(shù)得以在環(huán)保工程中進(jìn)行普遍應(yīng)用。

二、生物技術(shù)在環(huán)保工程中的運(yùn)用

1、生物膜法處理廢氣方式

生物膜法的處理原理：在對(duì)氣體與液體的擴(kuò)散時(shí)，需要將空氣中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，需要將氣化的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成液化的物質(zhì)，而其中的媒介主要以填料氣為主。在固體與液體進(jìn)行擴(kuò)散的過程中，需要對(duì)其中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行改變，將其由液體的方式變成出現(xiàn)在填料表層的物質(zhì)，這種廢氣處理法我們稱之為生物膜法。之后再生物進(jìn)行氧化反應(yīng)的時(shí)候，出現(xiàn)在填料表層的生物膜需要將與凈化的空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，與此同時(shí)還會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

具體的處理流程：首先，相關(guān)工作人員需要將臭氣從通風(fēng)管中抽進(jìn)洗塔，在洗塔中對(duì)氣體進(jìn)行處理，并且對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理。之后再將臭氣抽入生物過濾塔，借由微生物的凈化能力對(duì)氣體進(jìn)行進(jìn)化，微生物所凈化的物質(zhì)就是空氣中存在的有害物質(zhì)。之后再將已經(jīng)凈化的空氣使用風(fēng)機(jī)進(jìn)行排空。

微生物的生長(zhǎng)需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。首先，在洗滌泵中需要提供充足的水源，之后將水從洗滌塔的頂部噴出，使得水與經(jīng)過洗滌的污染物一同流入到儲(chǔ)水箱中，以便對(duì)水資源進(jìn)行循環(huán)利用。第二，通過噴淋泵為微生物提供必要的干凈水源，在過濾塔中，空氣與液體得到了充分的逆時(shí)針流動(dòng)，為微生物提供了必要的生長(zhǎng)養(yǎng)分，以促進(jìn)微生物的更好生長(zhǎng)，此外還需要為微生物提供一些必要的養(yǎng)分，這就要求相關(guān)工作人員定期在儲(chǔ)水池中投入一些營(yíng)養(yǎng)液。

2、生物修復(fù)污染土壤

對(duì)土壤造成的污染主要是重金屬，我們用生物技術(shù)對(duì)其修復(fù)。主要是利用生物作用將重金屬進(jìn)行凈化，降低其毒性。由于生物的作用，在土壤中，重金屬的具體化學(xué)形態(tài)得到了改變，毒性降低，因此不能在土壤中進(jìn)行移動(dòng)擴(kuò)散，生物的吸收以及代謝使重金屬得到了消減以及凈化和固定。同時(shí)在污染土壤的生物修復(fù)過程中，使得土壤有機(jī)質(zhì)的含量增加，微生物變得更有活性，土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)得到改善，能夠抵抗外部因素的侵蝕，防止水土流失，沙漠化的發(fā)生。

3、廢水的生物凈化

生物技術(shù)處理廢水具體方法是利用微生物的生命活動(dòng)過程對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，從而使廢水達(dá)到凈化的目的。根據(jù)水體自凈的原則，利用微生物的催化作用和代謝活性，好氧或厭氧分解和轉(zhuǎn)化污水中的污染物后，配合物理、化學(xué)方法使污水得到凈化。研究證實(shí)，活性污泥法與生物膜法是目前應(yīng)用最廣的污水處理技術(shù)。自活性污泥于1912年在英國(guó)試驗(yàn)成功并投入使用以來，廢水生物處理方法已經(jīng)走過了百年歷程。而隨著水污染狀況的不斷惡化，隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境對(duì)我們提出了更高的要求。而生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)是一種新興的廢水處理生物技術(shù)。

所謂生物膜法，它是一種借助某些固體物表面的生物膜（或附著的微生物）來實(shí)現(xiàn)有機(jī)污水處理的生物技術(shù)。污水處理生物膜法的工作原理為：生物膜把附著在水層的有機(jī)物吸附牢固有機(jī)物經(jīng)好氣層的好氣菌被分解有機(jī)物流入?yún)挌鈱佑袡C(jī)物經(jīng)厭氣被分解流動(dòng)水層沖掉老化的生物膜新的生物膜生長(zhǎng)出來污水凈化完成。總體而言，污水處理生物膜法具備如下優(yōu)越性：對(duì)水質(zhì)變動(dòng)、水量變動(dòng)、水溫變動(dòng)具有極強(qiáng)的適應(yīng)性；污水處理效果相當(dāng)理想，同時(shí)具備極強(qiáng)的硝化功能；污泥量較活性污泥法小25%，同時(shí)極易實(shí)現(xiàn)固液分離；動(dòng)力費(fèi)用較低。所謂生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)，它是一種以植物與微生物等生命活動(dòng)為載體，以轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化降解水中污染物為實(shí)現(xiàn)過程，以凈化水體、創(chuàng)造滿足生物生息的環(huán)境、重建和恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)為最終目的的生物技術(shù)。總體而言，生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)具備諸多優(yōu)越性，比如工程造價(jià)低廉、運(yùn)行成本低、處理效果好、耗能低、無需向水體投放藥劑、可與景觀及綠化環(huán)境有效結(jié)合等，其目前已被認(rèn)定為水體富營(yíng)養(yǎng)化治理與水體污染治理的發(fā)展方向。

4、消除化學(xué)農(nóng)藥污染

使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行殺蟲，農(nóng)藥殺蟲劑大部分會(huì)殘留在土壤中，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)會(huì)積累毒害。近年來，使用生物技術(shù)降解農(nóng)藥殘留，消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染受到了人們的廣泛的關(guān)注。基因工程技術(shù)的運(yùn)用原理是：一些微生物能夠?qū)r(nóng)藥進(jìn)行降解，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)這些微生物做改造，將它們的生化反應(yīng)途徑進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)較好的降解以及消毒的效果，從而避免各種負(fù)面效應(yīng)的產(chǎn)生。所以，要對(duì)生物農(nóng)藥進(jìn)行推廣。生物體自身經(jīng)過代謝活動(dòng)之后，會(huì)產(chǎn)生一些物質(zhì)，這些物質(zhì)不僅能除雜草，還能避免各種病蟲害的發(fā)生。

5、有機(jī)固體廢棄物的生物處理

有機(jī)固體廢棄物是一種含水率

6、消除白色污染

廢棄塑料長(zhǎng)時(shí)間化解不了，嚴(yán)重污染了環(huán)境。就目前情況來看，我國(guó)有著比較多的廢棄塑料，它們?cè)谕寥乐袣埓妫瑫?huì)對(duì)作物產(chǎn)量造成極大的影響，同時(shí)也影響了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境。因此，要采取各種有效措施對(duì)白色污染進(jìn)行治理。利用生物技術(shù)降解塑料的研究得到了人們的廣泛認(rèn)可。主要的原理是：挑選出能夠?qū)λ芰线M(jìn)行降解的相關(guān)微生物，對(duì)它們進(jìn)行改造，將其制作成相應(yīng)的降解菌，另外還能將克隆降解基因分離出來，這樣之后，在微生物中導(dǎo)入這種基因，從而在一定條件作用下使廢棄塑料得到快速的降解。

結(jié)束語

眾所周知，生態(tài)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)人類生存與發(fā)展的必要條件，但因受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)與人口壓力的影響，我國(guó)生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出急劇惡化的趨勢(shì)，其中“廢氣、廢水、固體廢棄物”污染已經(jīng)成為制約人類社會(huì)進(jìn)步的致命因素。由此可見，把生物技術(shù)引入環(huán)保工程領(lǐng)域，切實(shí)提高我國(guó)環(huán)境保護(hù)與環(huán)境治理力度意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]米紅霞.試析生物技術(shù)在環(huán)保工程中的運(yùn)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，09：139.

[2]韓濤.農(nóng)業(yè)種植中生物技術(shù)的推廣及應(yīng)用[J].農(nóng)民致富之友，2014，18：160.

農(nóng)藥在土壤中的降解途徑范文第5篇

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，主要是通過使用人工合成的有機(jī)農(nóng)藥進(jìn)行病蟲害防治，這對(duì)于不斷增長(zhǎng)糧食和果蔬生產(chǎn)無疑是作用巨大。但如果使用不當(dāng)，就會(huì)污染環(huán)境，人類遭受農(nóng)藥的危害大多是通過進(jìn)食被農(nóng)藥污染的食品造成的。

化學(xué)農(nóng)藥的重要危害是化學(xué)農(nóng)藥在糧食和果蔬上未完全降解的殘留物對(duì)人畜的直接毒害，食用農(nóng)藥殘留特別是有機(jī)磷農(nóng)藥殘留嚴(yán)重超標(biāo)的糧食和果蔬，會(huì)直接危及人體的神經(jīng)系統(tǒng)和肝腎等重要器官，甚至引起急性中毒而致死。長(zhǎng)期食用受污染的糧食、果蔬，殘留農(nóng)藥在人體內(nèi)蓄積到一定程度后，會(huì)導(dǎo)致一些慢性疾病，如癌癥、動(dòng)脈硬化、心血管病、胎兒畸形、死胎、早夭、早衰等疾病。

一、農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥殘留問題是隨著農(nóng)藥大量生產(chǎn)和廣泛使用而產(chǎn)生的。到目前為止，世界上化學(xué)農(nóng)藥年產(chǎn)量近200萬噸，約有1000多種人工合成化合物被用作殺蟲劑、殺菌劑、殺藻劑、除蟲劑、落葉劑。這些農(nóng)藥的大量施用，造成一些農(nóng)藥污染問題，對(duì)人體健康形成了威脅。

目前使用的農(nóng)藥，有些在較短時(shí)間內(nèi)可以通過生物降解成為無害物質(zhì)，而一些有機(jī)氯類農(nóng)藥卻難以降解，是殘留性強(qiáng)的農(nóng)藥。農(nóng)藥可能進(jìn)入糧食、蔬菜、水果、魚、蝦、肉、蛋、奶中，造成食物污染，危害人的健康。

糧食、果蔬農(nóng)藥殘留超標(biāo)，人在農(nóng)藥中毒后會(huì)出現(xiàn)頭暈、頭痛、腹痛、食欲減退、視覺模糊、惡心、嘔吐、多汗等癥狀，重度中毒者還會(huì)出現(xiàn)胸部有擠壓感、肌肉顫抖等，嚴(yán)重的可出現(xiàn)脈博、呼吸加快及潛質(zhì)昏迷癥狀。同時(shí)殘留農(nóng)藥在人體內(nèi)蓄積，超過一限度后會(huì)導(dǎo)致一些慢性疾病。

二、農(nóng)藥殘留和污染

各類農(nóng)藥并非都有殘留毒性問題，同一類型不同品種的農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的危害也不一樣。農(nóng)藥的不同加工形式對(duì)農(nóng)藥在作物表面上的鋪展和覆蓋能力，對(duì)噴出的藥液（或藥粉）能否穩(wěn)定地粘著在作物表面上，以及對(duì)農(nóng)藥能否穿透植物表面角質(zhì)層又不致很快散失等都會(huì)產(chǎn)生影響，從而使農(nóng)藥對(duì)作物污染的程度產(chǎn)生差異。此外，農(nóng)藥的不同劑型在土壤中流失、滲漏和吸附的物理性質(zhì)并不相同，因而它們?cè)谕寥乐械臍埩裟芰σ灿胁町悺?/p>

農(nóng)藥污染主要是有機(jī)氯農(nóng)藥污染、有機(jī)磷農(nóng)藥污染和有機(jī)氮農(nóng)藥污染。人從環(huán)境中攝入農(nóng)藥主要是通過飲食。植物性食品中含有農(nóng)藥的原因，一是藥劑的直接沾污，農(nóng)作物直接使用農(nóng)藥制劑后，滲透性農(nóng)藥主要粘附在糧食、果蔬等作物表面，內(nèi)吸性農(nóng)藥可進(jìn)入農(nóng)作物體內(nèi)，使作物產(chǎn)生藥物殘留。糧食、果蔬等食品儲(chǔ)藏期間為防止蟲害，抑制成長(zhǎng)而使用農(nóng)藥也可能造成農(nóng)藥殘留。二是環(huán)境中農(nóng)藥殘留被一些生物攝取或通過其他方式吸入后累計(jì)于體內(nèi)，造成農(nóng)藥的高濃度儲(chǔ)存，再通過食物鏈轉(zhuǎn)移至另一生物，經(jīng)過食物鏈的逐級(jí)富集后，若食用該類生物性食品，通過食物鏈和生物濃縮可使生物體內(nèi)的農(nóng)藥殘留提高至幾千倍，甚至幾萬倍，進(jìn)而影響人體健康。

三、農(nóng)藥污染的廣泛性

為了防治植物病蟲害，全球每年有幾百萬噸化學(xué)農(nóng)藥被噴灑到自然環(huán)境中。每年使用的農(nóng)藥，實(shí)際發(fā)揮效能的僅很少，大部分都散逸于土壤、空氣及水體之中。環(huán)境中的農(nóng)藥在氣象條件及生物作用下，在各環(huán)境要素間循環(huán)，造成農(nóng)藥在環(huán)境中重新分布，使其污染范圍極大擴(kuò)散，致使大氣、水體、土壤和生物體內(nèi)都含有農(nóng)藥及其殘留。我國(guó)是世界農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國(guó)，且以使用殺蟲劑為主，致使不少地區(qū)土壤、水體及糧食、蔬菜、水果中農(nóng)藥的殘留量大大超過國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境、生物及人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

四、農(nóng)藥分類及危害

所謂農(nóng)藥是指在農(nóng)作物生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售及加工過程中，用于防止有害生物和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的藥物。目前，實(shí)際生產(chǎn)和使用的農(nóng)藥品種上千種，絕大多數(shù)為化學(xué)合成藥物，大體分為兩類。

（一）有機(jī)農(nóng)藥

可分為有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)氮農(nóng)藥、有機(jī)硫農(nóng)藥、有機(jī)金屬農(nóng)藥，以及含硝基、酰胺、腈基、均三氮苯等基團(tuán)的有機(jī)農(nóng)藥。我國(guó)使用的有機(jī)氯農(nóng)藥主要是六六六和 DDT。這些化合物性質(zhì)穩(wěn)定，在土壤中降解一半所需的時(shí)間為幾年甚至十幾年。它們可隨徑流進(jìn)入水體，隨大氣飄移至世界各地，然后又隨雨雪降到地面。

（二）無機(jī)農(nóng)藥

無機(jī)農(nóng)藥應(yīng)用的品種已經(jīng)很少。在一些地區(qū)使用的無機(jī)農(nóng)藥主要是含汞殺菌劑和含砷農(nóng)藥。汞制劑一般性質(zhì)穩(wěn)定，毒性較大，在土壤和生物體內(nèi)殘留問題嚴(yán)重，目前我國(guó)及許多國(guó)家已禁止使用。亞砷酸類化合物對(duì)植物毒性大，曾被用作毒餌以防治地下害蟲。，但因防治面窄、藥效低等原因，而被有機(jī)殺蟲劑所取代。

五、減少糧食和果蔬農(nóng)藥殘留的有效途徑

（一）加強(qiáng)管理，健全和完善農(nóng)藥使用標(biāo)準(zhǔn)

為確保廣大消費(fèi)者吃上放心食品，呼吁有關(guān)部門實(shí)施流通領(lǐng)域食品準(zhǔn)入制度，由有關(guān)部門采取監(jiān)督和抽查的方式對(duì)糧店、蔬菜、水果批發(fā)市場(chǎng)，售前是否存在農(nóng)藥殘留量進(jìn)行檢測(cè)。

（二）限制高毒性、高殘留農(nóng)藥的使用范圍

由于新陳代謝和人體自身所具有的免疫力，一般食用了有農(nóng)藥殘留的糧食、果蔬，不會(huì)立即有反映，但如果食用了“甲胺磷”、“1059”等禁用劇毒農(nóng)藥的糧食和果蔬，人體內(nèi)硝酸鹽就會(huì)變成亞硝酸鹽，成為致癌物質(zhì)，這種積累性中毒對(duì)人體危害極大，這種農(nóng)藥嚴(yán)禁使用。

（三）提倡使用無公害農(nóng)藥

逐漸淘汰傳統(tǒng)劇毒農(nóng)藥，使用高效、無毒、無殘留、無污染的無公害農(nóng)藥，從根本上杜絕農(nóng)藥殘留，保障食品的安全性。

（四）采取科學(xué)方法去除糧食、果蔬中的農(nóng)藥殘留