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农药污染土壤的微生物修复研究进展摘要：近些年来农药的使用不断增多，但利用率比较低，大多数进入土壤中，给土壤带来了严重的破坏，农药污染土壤修复技术引起了研究学者的关注，而微生物种类多、分布广、活性强等特点成为了污染土壤修复的主要形式。本文介绍了农药污染土壤的状况，从微生物修复的机理，微生物的种类，微生物修复的类型以及影响因素等几个方面进行综述，并对未来微生物修复技术进行展望。关键字：农药污染；土壤；微生物修复土壤是维护我们生命的重要资源之一，是一切生物赖以生存的基础。随着经济的发展，化学农药普遍应用于农业生产活动中成了不可或缺的一部分。由于人类不合理的想土壤中投入超过自身净能力的农药，从而导致土壤环境质量下降，影响了土壤的生产力，对环境生物安全造成危害。据国家环境保护局统计，目前我国农药年产量约为40万t；我国农业防治需农药25万t，而农药的利用率只有10%20%，其余的进入农作物、土壤中【1】。江苏省武迸县检测发现，除草醚在稻草中残留全部超标，最高超标7.8倍。【2】中国部分地区DDTS含量超过中国土壤环境一级标准（50mg/kg）的占63.3%，HCHS含量超过一级标准的占33.8%。【3】 农药按防治的对象可分为杀虫剂、杀鼠剂、植物生长调节剂、杀螨剂等。我国的农药品种结构不合理，杀虫剂占农药总产量的70%，在70%杀虫剂中，有机磷杀虫剂又占70%。【4】中国环境优先检测有机污染物“黑名单”中列出的10种化学农药，其中有机磷农药就占了7种。【5】这类农药毒性巨大，可对农作物产生直接影响，如果药剂性能比较稳定，农药可长期残留在农作物中，并通过食物链不断积累，到达更高一级的生物体内，进一步的危害到动物、人类的健康，破坏生态环境,由此而造成的经济损失不容乐观。农药污染土壤的状况日趋严重，已经引起了世界各国的关注，对污染土壤的修复提上日程，成为了众多研究者的对象。 1.农药污染土壤的微生物修复农药污染土壤的修复可划分为物理修复、化学修复和生物修复。传统的物理和化学修复主要是物理、化学的方法去除土壤中的农药，这种修复技术需把大量的能量、化学药品等投入到土壤中，在去除农药的同时还有可能引起二次污染，土壤结构破坏，土壤肥力退化，运用的成本也比较高。土壤的生物修复是指利用生物的作用将土壤中的有害物质转化为无害物质，具体是指利用微生物或其他生物将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒、有害污染物降解为二氧化碳和水或其他无害物质的系统，与物理化学方法相比，被公认为是一种有效、安全、廉价和无二次污染的方法。【6】生物修复又包括植物修复和微生物修复。微生物具有种类多、繁殖快、代谢类型多、活性强、分布广泛等特点，在农药污染土壤的修复中起着重大作用，将会成为生态环境保护最有价值和最有生命力的生物治疗方法。1.1农药污染土壤的微生物修复技术的原理微生物修复技术的实质是生物降解和转化，将土壤中的污染物通过各种反应进行降解、转化成二氧化碳和水。微生物对农药的降解具有选择性，有的微生物把某种农药作为碳源和能源，不仅将农药降解，还促进了自身的生长繁殖。如鞘脂菌属将苯氧基苯甲酸作为唯一的碳源，在降解过程中菌体的浓度不断增加。【7】另一种微生物与其他有机物进行共代谢的同时分解农药，从而达到降解的目的。1.2农药污染土壤微生物的种类微生物降解农药的前提是要分离鉴定高效降解性微生物，这是农药污染土壤微生物修复的关键。国内外研究学者通过分离等方法筛选出了大批降解菌，为研究微生物降解农药污染土壤奠定了基础。实验证明，具有降解性的微生物主要有细菌、真菌、放线菌等（表1），细菌的种类繁多，在降解农药过程中占主要地位。 表1 降解农药的微生物【8-18】农 药微 生 物乙酰甲胺磷Methylobacterium sp.异丙隆Sphingobium sp.阿特拉津Arthrobacter sp.阿维菌素Burkholderia sp.苯醚甲环唑Ensifer sp.有机磷Sphingobium sp.氟铃脲甲苯甲基对硫磷氯代酰胺无机磷Rhodococcus sp.Pseudomonas sp.Stenotrophomonas sp.Paracoccus sp.Trichoderma koningiopsis1.3微生物的原位修复原位修复就是不把土壤带走，在污染源原地进行微生物修复处理，其处理的过程主要依赖于土著微生物或外来生物的降解富集能力及合适的环境条件。主要有投菌法、生物通风修复、生物强化。投菌法是通过实验培育和驯化出一些对某种污染物具有高效降解能力的菌种，将这些菌种投入到受污染的土壤中，发挥其降解的作用。生物通风修复是指在污染物土壤上打洞，向土壤中通入空气，增加土壤的通透性，为微生物提供氧气。生物强化修复是向土壤中添加氮源或营养物质，满足微生物生长和代谢的需要，提高微生物的活性。原位修复在原地进行可节省成本，缩短时间，对周围的环境影响小，而且操作也比较简单，污染物氧化安全，无二次污染，处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。【19】 1.4微生物的异位修复异位修复是指将受污染的土壤迁离原地，在异地进行微生物修复处理，主要包括土壤耕作修复，堆肥法，生物堆放法和生物反应器。由于异地修复技术受生物特性的限制，仍还不完善，需进一步的深入研究。 2.农药污染土壤微生物修复的研究对微生物的分离、筛选、降解特性的研究为其应用奠定了基础，研究人员对应用降解性微生物降解污染物尤为青睐，对微生物修复做了大量研究。倪俊等从长期经乙草胺污染的污泥中分离出一株能降解乙草胺的菌株Y-4，经鉴定为申氏杆菌属。它能有效的降解浓度为5-200mg/l的乙草胺，对丙草胺和丁草胺也有较好的降解效果。【20】戴清华等从有机磷农药污染的土壤中分离出mp-4菌，它对三唑磷的降解达到98.3%，并且进行了水稻大田试验。在试验中，三唑磷残留的去除率达到90%以上。【21】张瑞福等从Pseudaminobacter属、Alacaligenes属和Ochrobactrum属分离到有机农药降解菌，证明了许多化学农药污染的土壤中存在着种类丰富的降解性微生物。【22】3.微生物修复的影响因素 微生物降解污染物的过程受许多因素的影响，可以从微生物的降解能力、污染物的特征和环境因子三方面的主要因素进行研究。【23】3.1微生物的降解能力在农药污染土壤微生物修复技术中，起关建的是微生物，不同的微生物具有不同的降解能力，选择具有高效降解能力的菌株，对土壤微生物修复取得良好效果具有重要意义。现在大多数的微生物修复技术运用的是土著微生物，但是土著微生物生长慢，代谢活性不高。为了提高降解速率，需要人为的接种高效菌，同时微生物进行高效降解需要良好的营养，N、P适量的添加可以提高微生物降解能力。 3.2污染物的特性污染物的结构、稳定性等都会影响降解能力，污染物的结构越复杂，稳定性越好，降解性越差。污染物的浓度也会对降解性有影响，王莉等研究Methylobacterium sp.对乙酰甲胺磷的降解特性，菌株能在60h内将200mg/L的乙酰甲胺磷完全降解，当乙酰甲胺磷的浓度上升至500mg/L时，菌株对农药的降解速率受到明显的抑制。【8】3.3环境因子3.3.1温度温度是影响微生物修复技术的一个重要因素，它不仅对微生物的生长和分解产生影响，还会对污染物的物理、化学特性，结构等产生影响。微生物都有一个合适的温度，温度过高或过低都不利于微生物的生长和代谢。李荣等从受阿维菌素农药污染的土壤中分离出一株能高效降解阿维菌素的菌株AW70，这菌株在30-37的范围内降解率最好，能达到80%以上，而低温和高温对降解有一定的抑制作用。【11】3.3.2 PH值微生物一般都在中性环境中生长，但在现实环境中大多数都是偏酸或偏碱，对微生物的降解效率具有一定的影响，需要对土壤的PH值进行中和。在酸性土壤中可以加入石灰，在碱性土壤中加入HCI等都可以调节酸碱性。3.3.3水分 水是一切生命之源，水分的多少也会对微生物的降解产生影响。水分比较少的土壤，营养物质和污染物传输速率慢，对依赖水流作用力进行迁移的单细胞微生物的活性造成不利影响。【24】水分过多导致微生物缺氧，也不利于微生物的生长。4.微生物修复农药污染土壤的研究趋势微生物修复农药污染土壤已经取得了一定的研究成果，但仍需继续发展，研究的趋势主要有：（1）应加强具有高效修复能力的微生物的研究。（2）加强微生物修复技术与其他修复技术的集成，特别是与植物修复技术，植物微生物修复技术具有巨大的发展潜力，将会成为农药污染土壤修复技术的关键。（3）做大量的野外试验，将微生物修复技术应用实践。（4）研究固定化微生物用于其他类型农药有效性降解。参考文献1国家环境保护局.我国农药污染现状,存在问题及建议.环境保护.2001.6:23-242华小梅,单正军.我国农药的生产,使用状况及其污染环境因子分析.环境科学进展.3姬艳梅,王小文,梁宝翠.土壤中有机氯农药的污染状况与生态毒性研究.农业灾害研究.20124 2011年中国农药产量统计分析.今日农药.2012.25江希流.环境科学进展.1993.6(1):1-156 Alexander M. Biodegradation of chemical of environ-mental concern. science, 1981, 211:132 1387段晓芹,郑金伟.3-PBA 降解菌 BA3 的降解特性及基因工程菌构建. 环境科学.2011.18王莉,凌琪,汤利华. Methylobacterium sp. YAL-2对乙酰甲胺磷的降解特性. 应用与环境生物学报.2012,18(3): 4384439孙纪全,梁斌,黄星.Sphingobium属细菌土壤中降解异丙隆的特性.土壤学报.2011.310韩鹏,洪青,何丽娟.阿特拉津降解菌 ADH-2 的分离、鉴定及其特性研究.农业环境科学学报. 2009,28(2):406-41011李荣,管晓进.阿维菌素降解菌株 AW70 的分离鉴定及降解特性研究.土壤, 2009, 41 (4): 60761112郑金伟,何健,王哲.中国环境科学.2009,29(1):424613李荣,贾开志.敌敌畏、敌百虫高效降解菌株 DDB- 1 的分离鉴定及降解特性研究.农业环境科学学报.2007,26(2):554- 55814张隽,黄星,邱吉国.氟铃脲降解菌 FLN-1的分离鉴定及降解特性.环境科学学报.2009,29(6):179-18315冷玲,张迹,李顺鹏.甲苯降解菌JB-1的分离、鉴定与降解特性. 应用与环境生物学报.2010,16(1): 11812116许育新,冯昭中,陆鹏.甲基对硫磷降解菌 PF32的分离鉴定及其降解特性研究. 农药学学报, 2009,11(3):329-33417 张曼曼,邓春生,马金奉.多功能木霉的筛选及鉴定.农业环境科学学报,2012,31(8):1571-157518 倪盈盈,郑金伟,张隽,王保站.氯代酰胺类除草剂降解菌的分离及降解性能.19曹启民,王华等.污染土壤的微生物修复机理及研究进展J.华南热带农业大学学报, 2006, 12(1).20倪俊,沈维亮,闫新.乙草胺降解菌Y-4 的分离鉴定及降解特性研究. 农业环境科学学报.2011,30(5):946-95121戴青华,张瑞福,蒋建东,顾立锋.一株三唑磷降解菌mp-4的分离鉴定及降解特性的研究. 土壤学报.2005,42(1)22张瑞福,吴旭平,樊奔.污染土壤中有机磷农药降解菌的分离及其多样性. 生态学报.2005,26(6)23安淼,周琪,李晖.土壤污染生物修复的影响因素.2002,11(4):397-40024MORGANP.Microbiological methods for the clean up soil and groud water contaminated with halogenated organic compounds J.FEMS Microbiology Reviews,1989,63:277-300