啶虫脒的生物降解研究

周渝，吴利超

(1.陕西省石油化工研究设计院，陕西 西安 710054;2.延长集团股份有限公司定边采油厂，陕西 榆林 718600)

农药是现代农业中防治病、虫、草害的有效的植保措施之一，为我国以占世界7%的耕地面积养活着世界22%的人口，做出了巨大贡献。但由于不合理的使用，农药在为人类社会带来巨大经济效益的同时，也带来了环境污染和人畜中毒等各种社会问题，人畜的农药中毒越来越受到公众关注。李顺鹏等的研究表明，目前我国农药使用技术水平较低，农药的利用率仅为20%，而80%或更多的农药在施用后进入了水体、土壤和空气中，对非靶标生物和各个生态因子产生了严重的影响，最终导致农产品品质低劣和农药残留超标。

随着可持续发展农业的呼声的高涨和人们生活质量的提高，农产品农药残留和农药环境污染日益受到人们的广泛关注。据国家环保局发布的信息，农药残留污染已被列为环境污染重点治理工程之列。国外不少研究证实，农药微生物降解在农药废水处理和土壤生物修复等领域具有广阔的开发应用前景。

啶虫脒是氯化烟碱类杀虫剂的代表性品种，因其对害虫高效，对高等动物低毒，以及对昆虫天敌和环境安全而得到广泛应用［1-2］。本研究采用从某农药厂污水处理系统中的活性污泥里分离出的菌株DC1，进行残留农药啶虫脒的高效降解。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

DC1 菌(从某农药厂污水处理系统中的活性污泥里分离出具有降解啶虫脒效能的菌株中筛选而出);95.7%的啶虫脒，工业品;啶虫脒标样，国家标准品研究中心提供;磷酸缓冲溶液(pH=7.2)、基础盐培养基、富集培养基均为自制。

Aglient HPLC1100 型液相色谱仪;SZ-100C 型恒温摇床;LRH-250-S 型恒温培养箱;CA-920-3 型垂直层流洁净工作台;UV-2550 型分光光度计;YXQSG46-280SA 型高压灭菌器;FJ 型过滤器(滤膜孔径约0.45 μm);TDL-40B 型离心机;JA300N 型电子天平;JJ-2 型电热炉。

1.2 菌悬液的制备

以无菌操作将DC1 菌株接种于50 mL 活化富集培养基中，30 ℃，200 r/min 好氧振荡培养24 h。在10 000 r/min 离心10 min，弃去上清液，加入一定体积的磷酸缓冲溶液，悬浮。

1.3 啶虫脒的降解实验

在基础盐培养基中(装液量100 mL 于250 mL三角瓶中)加入啶虫脒，使其浓度为200 mg/L，以8%的量接入活化的菌悬液，以不接菌的培养液作对照，在30 ℃，200 r/min 的恒温摇床上振荡培养7 d。培养结束后，取一定量的培养液，过滤，待测。

1.4 分析方法

1.4.1 啶虫脒的测定方法 液相色谱分析条件:柱温25 ℃，流动相为水/甲醇/乙腈=70∶15∶15(v/v/v)，检测波长为270 nm，流速为0.8 mL/min，进样量10 μL。结果表明，高效液相色谱测定啶虫脒的含量［3］，在8.411 min 出峰，见图1。

图1 啶虫脒的含量Fig.1 The content of acetamiprid

1.4.2 农药标准曲线的制作 配制啶虫脒标准溶液，浓度分别为50，100，150，200，300，400 mg/L。然后分别将各稀释标准样品用液相测定，每个标样连续进样5 次。啶虫脒浓度和峰面积、峰高的标准曲线见图2、图3。

图2 啶虫脒浓度和峰面积的标准曲线Fig.2 The standard curve of acetamiprid concentration and peak area

图3 啶虫脒浓度和峰高的标准曲线Fig.3 The standard curve of acetamiprid concentration and peak height

由图2、图3 可知，啶虫脒的浓度与峰面积呈良好的线性关系，一元回归方程式y = 18.778x－7.812 0，R2=0.998 8，浓度对峰高的方程式y =1.112 4x+2.989 7，R2=0.999 1。

2 结果与讨论

2.1 培养基初始pH 对菌株DC1 生长和降解的影响

调节基础盐培养基(100 mL)pH 值，以8%接种量接入活化的菌悬液，啶虫脒浓度为200 mg/L，30 ℃，200 r/min 培养，7 d 后测生长量和降解率。

初始pH 对DC1 菌株生长的影响，见图4。

图4 初始pH 值对菌株DC1 生长的影响Fig.4 The influence of the initial pH value on the growth of the strains DC1

由图4 可知，在含有啶虫脒的基础盐培养基中，pH 在5.5 ～7.5 范围内，DC1 菌株均可生长，但以pH 7.0 时生长最好。当pH 偏酸时，则生长较差，当pH 降到4，DC1 菌株几乎不生长。由于啶虫脒在碱性环境下会逐渐分解。因此，当pH 为7.5 时，生长情况明显较pH 为7.0 时小很多。

初始pH 对DC1 降解啶虫脒的影响，见图5。

由图5 可知，DC1 在酸性环境下降解效果好过碱性环境。随着pH 的逐渐增加，降解率不断增加，pH 为7.0 时，降解效果最好，达到56.2%;pH ＞7.0，降解效果则急剧下降。

图5 初始pH 值对菌株DC1 降解率的影响Fig.5 The influence of the initial pH value on degradation rate of the strains DC1

2.2 农药浓度对菌株DC1 生长和降解的影响

接8%活化的菌悬液于基础盐培养基中，添加底物浓度分别为50，100，150，200，300，400 mg/L，同时做不接菌对照，30 ℃，200 r/min 培养，取样于600 nm 处测定光密度和降解率。

DC1 在不同农药浓度中的生长情况见图6。

图6 农药浓度对菌株DC1 生长的影响Fig.6 The influence of pesticides concentrations on the growth of the strains DC1

由图6 可知，随着培养液中农药浓度升高，DC1的生长情况先增加后减少。菌株DC1 在浓度为150 mg/L 时生长最好，到200 mg/L 时开始明显下降，到了400 mg/L 时生长量最低。这是因为，啶虫脒作为可以被微生物利用的物质，一方面可以作为碳源，诱导微生物活性的提高，另一方面也抑制其生长和生理活动。在低浓度的条件下，随着啶虫脒浓度的提高，微生物降解活性增加的程度大于生理活动受抑制的程度，所以农药的生长量逐渐提高。但是若农药浓度过高，对菌体造成毒害作用，则抑制其生长活动。

不同农药浓度对降解率的影响见图7。

图7 农药浓度对降解率的影响Fig.7 The influence of pesticides concentrations on degradation rate of the strains DC1

由图7 可知，农药浓度对降解率的影响不是很大，在150 mg/L 时降解率高达64.5%，大于或小于150 mg/L，降解率都下降。

3 结论

DC1 降解啶虫脒农药的培养基适宜pH 为7.0，啶虫脒浓度为150 mg/L 时，菌体生长情况最好。DC1 在酸性环境下降解效果好过碱性环境。随着pH 的逐渐增加，降解率增加，pH 7.0 时，降解效果最好，达到56.2%;pH ＞7.0，降解效果则急剧下降。农药浓度对降解率的影响不是很大，在150 mg/L时，降解率高达64.5%，大于或小于150 mg/L，降解率都下降。

［1］ 唐振华.新烟碱类杀虫剂的结构与活性及其药效基团［J］.现代农药，2002(1):1-6.

［2］ 莫建初，程家安.新烟碱类杀虫剂抗药性研究进展［J］.植物保护学报，2003，30(1):91-95.

［3］ 毕富春.啶虫脒高效液相色谱法定量分析［J］.农药，2002(3):16-17.