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甲胺磷农药残留的微生物降解的研究

武晓炜

  中国土地辽阔,是农业大国,农药的生产和使用量较大。农药残留污染问题异常突出。农药的大量使用带来了负面影响,尤其是有机磷农药,在自然界进化中不存在大量针对性的降解微生物,降解作用远远小于喷洒量,大量使用导致了“3R”(残留residue、害物再猖獗resurgence、害物抗药性resistance),其中甲胺磷农药的残留危害最大。加强其微生物降解的研究,对采取有效措施消除污染、净化环境具有重要的现实意义。本文对甲胺磷的降解做了如下研究。1.菌种选育及紫外诱变筛选高产菌株。从长时间、高农药污染的土壤中筛选甲胺磷降解菌,得到细菌一株命名为S-2,经北京微生物所初步鉴定为假单胞菌。该菌株为革兰氏阴性菌,短杆状,在琼脂培养基上表面较硬、光滑,不产色素,可以利用葡萄糖、蔗糖和麦芽糖,不可利用果糖和乳糖,对甲胺磷的耐受浓度可达2000mg/L,最适甲胺磷浓度为1000 mg/L,它可以利用甲胺磷做氮源,且酶解甲胺磷效果较好,所选S-2菌对初始浓度为0.1%的甲胺磷6天可降解65%。另外S-2对乐果有一定的降解效果,对DDV、对硫磷几乎不能降解。本实验还选出两株酵母菌S-5、S-6,效果也较好。提高降解效率的手段大体包括两部分:其一是获得性能优良的高产菌株;其二是配以优良的发酵工艺、条件等外部因素。由于前者起着决定性的作用,因此有必要对其进行深入的研究。本文采用紫外线作为诱变剂进行诱变育种。通过死亡率确定诱变剂量。得到在30W紫外灯照射距离为35cm的情况下,照射时间为55s。性能较好的诱变菌性能稳定性较差,本实验只得到了一株S-232相对较稳定,继代结果表明S-232降解农药的能力比S-2降提高了8~9%。2.最佳发酵条件优化及混合发酵。不同的微生物对培养基有不同的要求,初始碳源、氮源对微生物发酵的影响最大,本文通过对S-2发酵的初始碳源、氮源和pH值做正交试验得到在碳源:氮源=6:4的情况下,pH=7.0时降解效果最好。在这三个因素中,碳源的影响最大说明碳源是S-2降解甲胺磷的营养源瓶颈。S-2发酵的各最佳单一因素为:最佳温度为30℃,最佳pH为6.7,专性好氧。目前,有关甲胺磷微生物降解的报道均为单一微生物单独作用于甲胺磷实现其降解作用。本文从筛选出的菌株中挑选三株,以不同的比例配比共同降解甲胺磷,取得了更好的效果。这在同类文献中未见报道。3.降解机理的初步研究。到目前为止,对微生物代谢甲胺磷的途径、产物及有关的酶系所知甚少。本文对S-2降解甲胺磷的途径进行了进一步研究,得出了S-2体内具有降解甲胺磷的酶类,初步断定:S-2可由代谢产生酸性磷酸酶,主要在胞外降解甲胺磷。S-2在甲胺磷诱导的情况下,这些降解酶类可大量聚积。用诱导过的菌液降解甲胺磷比未经诱导的快了两天左右。S-2降解酶切断甲胺磷的N—P键,并利用—NH_2作氮源,是S-2降解甲胺磷的一条重要途径。另外,S-2具有酸性磷酸酶能切断甲胺磷的P—O键,生成无机磷,但是含量不高。选用刘爱国先生的农药降解模型:C(t)=C_0/(1+at~r) (a>0);带入参数得到各变量:C_0=1.165;a=0.276;r=1.222;半衰期为2.86天。……   
[关键词]:微生物发酵;生物降解;突变;降解机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2005年