有機磷降解劑對生菜農殘降解效果分析

潘玉娟，尹芳，張無敵，周肸，黃體珺，曾錦，牛行天，柳靜

(云南師范大學能源與環境科學學院，云南昆明650500)

在我國，有機磷農藥占所有使用農藥的80%以上［1］。有機磷農藥是有毒農藥中最普通的種類，雖然它的大量使用提高了作物產量，但通過對有機磷農藥的毒性研究發現，有機磷農藥具有烷基化作用，能對動物和人體產生毒害，而且會對環境造成一定的危害［2］。國內外環境學家和農藥學家進行了大量有關環境中有機磷農藥的降解研究工作，有機磷農藥降解技術近幾年有了較大發展［3］。

農藥殘留降解的方法主要有生物降解［4－5］、化學降解［6－7］、光化學降解［8］、超聲波降解［9－10］、洗滌劑降解［11－12］、電離輻射降解［13］等。隨著生物技術的不斷發展，微生物降解有機磷農藥技術得到充分肯定。酶制劑往往比生產這類酶的原菌體微生物對環境的適應性更強，用微生物或酶制劑制品來消減農藥污染的生物降解法顯出廣闊的應用前景。有機磷農藥酶制劑主要是水解酶類。有機磷酶制劑通過切斷有毒物質中表達毒性的、不溶于水的大分子的分子鍵(例如:P－O鍵、P－F鍵、P－S鍵、P－CN鍵)，使之成為無毒的、溶于水的小分子。由于不同有機磷農藥的取代基不同，因此一種有機磷酶制劑往往能降解多種有機磷農藥［13］。該試驗通過測量不同pH的紫莖澤蘭制酶、秸稈酶制劑對生菜處理前后生菜中樂果濃度的變化值，探究酶制劑對蔬菜中的有機磷的降解作用。

目前定量測量有機磷的方法有色譜檢測法以及各種色譜連用技術［14］。由于氣相色譜儀等儀器有些實驗室不能滿足，根據酶抑制分光光度法規律，抑制率與農藥濃度呈正相關，即農藥濃度越高，抑制率越高的規律，用酶抑制分光光度法通過測定已知濃度的有機磷的抑制率，把有機磷濃度與抑制率運用Matlab軟件擬合出最佳數學模型，再用酶抑制分光光度法測定出蔬菜中有機磷的抑制率，代入抑制率與有機磷濃度的標準曲線，即可定量測定蔬菜中的有機磷。

1 試驗材料、試劑和儀器

1．1 試驗材料 有機磷降解劑經過原料預處理、發酵、固液分離、液體產品提純等過程加工而成。原料預處理:農作物秸稈、紫莖澤蘭等廢棄資源為原料，曬干、粉碎，備用;發酵:在發酵瓶內以原料作為培養基，接入實驗室菌種，擴大培養;固液分離:將發酵產品固液分離，添加少許穩定劑以備后用。

1．2 試驗試劑及儀器 pH=8．0緩沖液:分別稱取11．9 g無水磷酸氫二鉀與3．2 g磷酸二氫鉀，溶解于1 000 ml蒸餾水中。乙酰膽堿酯酶(試驗專用酶):根據酶活力用緩沖溶液溶解，3 min的吸光值變化ΔA0值應控制在0．3以上。搖勻后在0～5℃冰箱中保存，保存期不超過4 d。底物碘化乙酰硫代膽堿:稱取25．0 mg碘化乙酰硫代膽堿，用3．0 ml緩沖溶液溶解，在0～5℃下保存，保存期不超過2周。顯色劑:分別稱取160 mg二硫代二硝基苯甲酸和15．6 mg碳酸氫鈉，用20 ml緩沖溶液溶解，4℃冰箱保存。40%樂果乳油:用緩沖溶液稀釋為 1 000、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10 mg/L。丙酮:用緩沖溶液配成體積分數為2%的丙酮溶液用于提取蔬菜中的有機磷。721分光光度計、恒溫水浴鍋、移液槍(0～200μl)等。

2 試驗方法

2．1 抑制率與有機磷濃度的標準曲線測定

2．1．1 對照溶液測試。先于試管中加入2．5 ml緩沖液，再用移液槍加入100μl乙酰膽堿酯酶液，搖勻后于37℃放置15 min以上(每批樣品的控制時間應一致)。加入100μl顯色劑、100μl底物搖勻，此時檢液開始顯色反應，應立即放入比色皿中，記錄反應3 min的吸光度的變化值ΔA0，重復3次，取其平均值。3 min的吸光值變化ΔA0值在0．3以上，則該乙酰膽堿酯酶溶液可以使用。

2．1．2 樣品溶液測定。向試管中分別加入2．5 ml濃度為100、90、80、70、60、50、40、30、20、10 mg/L 的有機磷降解液，其他操作與對照測定相同。

2．1．3 抑制率計算。抑制率(%)= ［(ΔA0－ At)/ΔA0］×100%。式中，ΔA0為對照液反應3 min吸光度的變化值;ΔAt為樣品溶液反應3 min吸光度的變化值。

2．1．4 抑制率與有機磷濃度的標準曲線測定。把已知有機磷濃度與測得的對應的抑制率運用Matlab軟件擬合出最佳數學模型。

2．2 對蔬菜中有機磷降解測定

2．2．1 蔬菜樣品處理。選取有代表性的蔬菜樣品，去掉不可食部分后，稱取蔬菜試樣，沖洗掉表面泥土。根據農藥的正確使用方法，每一棵生菜用500 ml濃度為1 g/L的樂果澆透，擱置一夜，第2天每棵生菜用500 ml體積分數為10%降解液澆透，2 h后便可選取有代表性的蔬菜樣品，剪成1 cm左右碎片。取樣品1 g，放入燒杯或提取瓶中，加入5 ml緩沖液，振蕩1～2 min，倒出提取液，靜置3～5 min，待用。

2．2．2 蔬菜中有機磷殘留的測定。分別取澆透樂果后未用降解液處理的蔬菜2．5 ml提取液、用降解液處理的蔬菜2．5 ml提取液，每個樣品 3個重復，其他操作與“2．1．1”測定相同。

2．2．3 數據處理。測出的各樣品的抑制率代入“2．1”測定繪制出的抑制率與有機磷濃度的標準曲線，計算出每個樣品對應的生菜中樂果殘留的濃度，計算降解液對生菜中樂果的降解率。降解率 =［(ΔB0－ΔBt)/ΔB0］×100%。式中，ΔB0為生菜中樂果殘留濃度;ΔBt為降解液處理后樂果殘留濃度。

3 結果與分析

3．1 分析方法 該試驗測定濃度為20和50 mg/L的樂果溶液，分別連續測定3次，再計算其絕對誤差和標準偏差。絕對誤差計算公式:△=X－L。式中，△為絕對誤差;X為量值;L為真值測。標準偏差計算公式:

3．2 抑制率的方程 使用酶抑制分光光度法測定濃度為10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 mg/L 樂果，所得抑制率結果分別為 25．77%、31．25%、33．85%、37．31%、40．58%、43．40%、47．12%、49．62%、53．46%和 60．19%。以樂果的濃度為x軸，抑制率的值為y軸，繪制出了試驗所用有機磷農藥樂果對乙酰膽堿酯酶的抑制圖像。經過Matlab軟件擬合，得到抑制率的方程為:y=0．348 2x+23．12，R2=0．988 7。當樂果農藥的濃度在10～100 mg/L內，其濃度與百分抑制率的對數值表現為線性關系，所得結果如圖1所示。

3．3 絕對誤差和標準偏差 分別連續測定3次濃度為20和50 mg/L的樂果溶液的抑制率和濃度，結果如表1所示。代入“3．1”分析公式，0．65 和 0．38 分別是絕對誤差，0．483 2和1．234 2分別是標準偏差。說明使用酶抑制分光光度定量測量有機磷法雖然有一定誤差，但是不失為可以比較準確定量測量有機磷的方法。

表1 20、50 mg/L樂果溶液抑制率試驗測定數據

3．4 降解液對蔬菜中樂果的降解作用 分別用500 ml體積分數為10%的紫莖澤蘭降解劑(pH=4、5、6)和秸稈降解劑(pH=4、5、6)對澆透過1 g/L樂果的生菜進行相關降解處理試驗，所得結果如表2所示。由表2可知，蒸餾水和降解劑都能不同程度地降解蔬菜中有機磷的殘留量，其中蒸餾水對蔬菜中有機磷的殘留量的降解率為33．65%，不同pH的紫莖澤蘭降解劑、秸稈降解劑對樂果都有很大的降解作用，降解率可達79．34% ～84．91%，遠遠高于蒸餾水對蔬菜的清洗效果。

表2 不同p H紫莖澤蘭降解劑、秸稈降解劑對樂果的降解作用

4 結論

有機磷降解劑可以降解蔬菜中的有機磷殘留，以紫莖澤蘭、秸稈為原料制備的降解劑對樂果都有很好的降解作用，降解率達到79．34% ～84．91%。該項試驗針對蔬菜中有機磷殘留的降解，為開發新型有機磷降解劑提供了理論依據。

［1］張嬋，廖曉蘭．有機磷農藥的微生物降解技術研究進展［J］．廣西農業科學學報，2010 ，41(10):1079－1082．

［2］劉建利．有機磷農藥酶制劑的研究進展［J］．廣東農業科學，2010，5(2):107－110．

［3］付廣云，韓長秀．有機磷農藥及其危害［J］．化學教育，2005(1):9 －10．

［4］陳少華，羅建軍，林慶勝．農藥殘留降解方法研究進展［J］．環境工程，2009，37(1):343 －345．

［5］薛琦．土壤微生物和農藥［J］．農藥譯叢，1994，16(4):53 －54．

［6］陳亞麗，張先恩，劉虹．甲基對硫磷降解菌假單胞菌WBC－3的篩選及其降解性能的研究［J］．微生物學報，2002，42(4):490 －497．

［7］方劍鋒，曾鑫年，熊忠華．過氧化氫降解有機磷農藥的研究:降解性能及影響因素［J］．華南農業大學學報，2004，25(1):44 －47．［8］林春綿，袁細寧，楊馗．超臨界水氧化法降解甲胺磷的研究［J］．環境科學學報，2000，20(6):714 －718．

［9］鐘愛國．超聲波誘導降解甲胺磷［J］．化工環保，2000，20(2):17 －19．［10］傅敏，丁培道，蔣永生．超聲波降解有機磷農藥樂果的實驗研究［J］．重慶環境科學，2003，25(12):27 －30．

［11］龍萬凱，溫木盛．蔗糖酯洗滌劑去除農藥殘留的實驗［J］．化工技術與開發，2002，31(4):17 －18．

［12］葛洪，汪世新，陸志強．植物源蔬果農藥殘留農藥洗滌劑的研究［J］．揚州大學學報(農業與生命科學版)，2003，24(4):86－89．

［13］陳梅紅，張艷，程淑華．電離輻射降解農藥殘留研究［J］．寧夏農業科學，1999(2):44－45．

［14］孫嘉，郎朗．有機磷農藥酶制劑的研究進展［J］．資源節約與環保，2014(5):154－157．