啶蟲脒的生物降解研究

周渝，吳利超

(1.陜西省石油化工研究設計院，陜西 西安 710054;2.延長集團股份有限公司定邊采油廠，陜西 榆林 718600)

農藥是現代農業中防治病、蟲、草害的有效的植保措施之一，為我國以占世界7%的耕地面積養活著世界22%的人口，做出了巨大貢獻。但由于不合理的使用，農藥在為人類社會帶來巨大經濟效益的同時，也帶來了環境污染和人畜中毒等各種社會問題，人畜的農藥中毒越來越受到公眾關注。李順鵬等的研究表明，目前我國農藥使用技術水平較低，農藥的利用率僅為20%，而80%或更多的農藥在施用后進入了水體、土壤和空氣中，對非靶標生物和各個生態因子產生了嚴重的影響，最終導致農產品品質低劣和農藥殘留超標。

隨著可持續發展農業的呼聲的高漲和人們生活質量的提高，農產品農藥殘留和農藥環境污染日益受到人們的廣泛關注。據國家環保局發布的信息，農藥殘留污染已被列為環境污染重點治理工程之列。國外不少研究證實，農藥微生物降解在農藥廢水處理和土壤生物修復等領域具有廣闊的開發應用前景。

啶蟲脒是氯化煙堿類殺蟲劑的代表性品種，因其對害蟲高效，對高等動物低毒，以及對昆蟲天敵和環境安全而得到廣泛應用［1-2］。本研究采用從某農藥廠污水處理系統中的活性污泥里分離出的菌株DC1，進行殘留農藥啶蟲脒的高效降解。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

DC1 菌(從某農藥廠污水處理系統中的活性污泥里分離出具有降解啶蟲脒效能的菌株中篩選而出);95.7%的啶蟲脒，工業品;啶蟲脒標樣，國家標準品研究中心提供;磷酸緩沖溶液(pH=7.2)、基礎鹽培養基、富集培養基均為自制。

Aglient HPLC1100 型液相色譜儀;SZ-100C 型恒溫搖床;LRH-250-S 型恒溫培養箱;CA-920-3 型垂直層流潔凈工作臺;UV-2550 型分光光度計;YXQSG46-280SA 型高壓滅菌器;FJ 型過濾器(濾膜孔徑約0.45 μm);TDL-40B 型離心機;JA300N 型電子天平;JJ-2 型電熱爐。

1.2 菌懸液的制備

以無菌操作將DC1 菌株接種于50 mL 活化富集培養基中，30 ℃，200 r/min 好氧振蕩培養24 h。在10 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，加入一定體積的磷酸緩沖溶液，懸浮。

1.3 啶蟲脒的降解實驗

在基礎鹽培養基中(裝液量100 mL 于250 mL三角瓶中)加入啶蟲脒，使其濃度為200 mg/L，以8%的量接入活化的菌懸液，以不接菌的培養液作對照，在30 ℃，200 r/min 的恒溫搖床上振蕩培養7 d。培養結束后，取一定量的培養液，過濾，待測。

1.4 分析方法

1.4.1 啶蟲脒的測定方法 液相色譜分析條件:柱溫25 ℃，流動相為水/甲醇/乙腈=70∶15∶15(v/v/v)，檢測波長為270 nm，流速為0.8 mL/min，進樣量10 μL。結果表明，高效液相色譜測定啶蟲脒的含量［3］，在8.411 min 出峰，見圖1。

圖1 啶蟲脒的含量Fig.1 The content of acetamiprid

1.4.2 農藥標準曲線的制作 配制啶蟲脒標準溶液，濃度分別為50，100，150，200，300，400 mg/L。然后分別將各稀釋標準樣品用液相測定，每個標樣連續進樣5 次。啶蟲脒濃度和峰面積、峰高的標準曲線見圖2、圖3。

圖2 啶蟲脒濃度和峰面積的標準曲線Fig.2 The standard curve of acetamiprid concentration and peak area

圖3 啶蟲脒濃度和峰高的標準曲線Fig.3 The standard curve of acetamiprid concentration and peak height

由圖2、圖3 可知，啶蟲脒的濃度與峰面積呈良好的線性關系，一元回歸方程式y = 18.778x－7.812 0，R2=0.998 8，濃度對峰高的方程式y =1.112 4x+2.989 7，R2=0.999 1。

2 結果與討論

2.1 培養基初始pH 對菌株DC1 生長和降解的影響

調節基礎鹽培養基(100 mL)pH 值，以8%接種量接入活化的菌懸液，啶蟲脒濃度為200 mg/L，30 ℃，200 r/min 培養，7 d 后測生長量和降解率。

初始pH 對DC1 菌株生長的影響，見圖4。

圖4 初始pH 值對菌株DC1 生長的影響Fig.4 The influence of the initial pH value on the growth of the strains DC1

由圖4 可知，在含有啶蟲脒的基礎鹽培養基中，pH 在5.5 ～7.5 范圍內，DC1 菌株均可生長，但以pH 7.0 時生長最好。當pH 偏酸時，則生長較差，當pH 降到4，DC1 菌株幾乎不生長。由于啶蟲脒在堿性環境下會逐漸分解。因此，當pH 為7.5 時，生長情況明顯較pH 為7.0 時小很多。

初始pH 對DC1 降解啶蟲脒的影響，見圖5。

由圖5 可知，DC1 在酸性環境下降解效果好過堿性環境。隨著pH 的逐漸增加，降解率不斷增加，pH 為7.0 時，降解效果最好，達到56.2%;pH ＞7.0，降解效果則急劇下降。

圖5 初始pH 值對菌株DC1 降解率的影響Fig.5 The influence of the initial pH value on degradation rate of the strains DC1

2.2 農藥濃度對菌株DC1 生長和降解的影響

接8%活化的菌懸液于基礎鹽培養基中，添加底物濃度分別為50，100，150，200，300，400 mg/L，同時做不接菌對照，30 ℃，200 r/min 培養，取樣于600 nm 處測定光密度和降解率。

DC1 在不同農藥濃度中的生長情況見圖6。

圖6 農藥濃度對菌株DC1 生長的影響Fig.6 The influence of pesticides concentrations on the growth of the strains DC1

由圖6 可知，隨著培養液中農藥濃度升高，DC1的生長情況先增加后減少。菌株DC1 在濃度為150 mg/L 時生長最好，到200 mg/L 時開始明顯下降，到了400 mg/L 時生長量最低。這是因為，啶蟲脒作為可以被微生物利用的物質，一方面可以作為碳源，誘導微生物活性的提高，另一方面也抑制其生長和生理活動。在低濃度的條件下，隨著啶蟲脒濃度的提高，微生物降解活性增加的程度大于生理活動受抑制的程度，所以農藥的生長量逐漸提高。但是若農藥濃度過高，對菌體造成毒害作用，則抑制其生長活動。

不同農藥濃度對降解率的影響見圖7。

圖7 農藥濃度對降解率的影響Fig.7 The influence of pesticides concentrations on degradation rate of the strains DC1

由圖7 可知，農藥濃度對降解率的影響不是很大，在150 mg/L 時降解率高達64.5%，大于或小于150 mg/L，降解率都下降。

3 結論

DC1 降解啶蟲脒農藥的培養基適宜pH 為7.0，啶蟲脒濃度為150 mg/L 時，菌體生長情況最好。DC1 在酸性環境下降解效果好過堿性環境。隨著pH 的逐漸增加，降解率增加，pH 7.0 時，降解效果最好，達到56.2%;pH ＞7.0，降解效果則急劇下降。農藥濃度對降解率的影響不是很大，在150 mg/L時，降解率高達64.5%，大于或小于150 mg/L，降解率都下降。

［1］ 唐振華.新煙堿類殺蟲劑的結構與活性及其藥效基團［J］.現代農藥，2002(1):1-6.

［2］ 莫建初，程家安.新煙堿類殺蟲劑抗藥性研究進展［J］.植物保護學報，2003，30(1):91-95.

［3］ 畢富春.啶蟲脒高效液相色譜法定量分析［J］.農藥，2002(3):16-17.