有机氯农药在蔬菜土壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选

摘要

有机氯农药是最为典型的持久性有机污染物，斯德哥尔摩公约(POPs公约)优先控制的12种持久性有机污染物全部为有机氯化合物。我国是世界上OCPs生产和使用大国，湖南省是种植历史悠久的蔬菜生产大省。本文选择湖南东部七个地区的蔬菜土壤作为研究对象，对土壤中有机氯农药残留水平和分布特征进行分析，初步揭示土壤的环境质量和污染特点。论文取得以下重要的研究结果： (1)湖南东部蔬菜土壤中检出有机氯农药11种，它们的平均含量依次为：∑DDTs>∑HCHs>环氧七氯>γ-氯丹>狄氏剂>艾氏剂，OCPs浓度范围为29.19～77.46μg/kg。 (2)土壤环境中OCPs的主要形态是HCHs和DDTs。它们的残留量范围分别为0.15～16.801μg/kg和6.05～57.91μg/kg，远低于我国的《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ332-2006)中DDTs和HCHs的指标限值；但还有一些采样点HCHs和DDTs高于荷兰的土壤修复目标值。 (3)DDTs及其代谢物的残留明显比HCHs的同系物高。与国内外其他地区蔬菜等农田土壤中的有机氯农药含量相比较，湖南东部蔬菜土壤中HCHs、DDTs含量较低。 (4)绝大部分地区土壤中α-HCH/γ-HCH比值大于1，DDT/(DDE+DDD)比值小于1，表明HCHs和DDTs主要来自于早期的使用，但岳阳和衡阳地区近期可能有新的DDTs农药输入。 (5)艾氏剂、狄氏剂、γ-氯丹和环氧七氯也有不同程度的检出，它们主要来自于早期使用的残留。 (6)初步分析湖南省东部蔬菜土壤中HCH对土壤生物的风险很低，而从食物链角度所做的风险评价则表明该地区土壤中的DDT具有一定的风险。 由于农药残留而引起的土壤污染已经成为严重的环境问题，利用微生物降解农药残留是目前研究的热点。本研究应用微生物富集驯化方法，筛选分离到两株啶虫脒降解细菌，分别命名为AC2和．AC3，对它们进行初步的鉴定。采用单因素多水平试验确定菌体的最适生长条件，同时研究不同环境条件下菌体的降解效率。 研究结果包括： (1)通过形态观察、生理生化特征测定和16S rDNA序列分析，确定菌株AC2为沙门氏菌属(Salmonella sp)，AC3是副百日咳博德特氏菌(Bordetella parapertussis)。 (2)对菌株AC2、AC3生长条件的研究表明，AC2的最适生长温度为37℃，最适pH为7.0，最适啶虫脒初始浓度为150mg/L，菌体的生长量随着接种量的增加而增加，但到10％后，增加量不大，确定最适的接种量为10％，最适碳源是葡萄糖和蔗糖，最适氮源是牛肉膏；AC3的最适生长温度为37℃，最适pH为7.0，最适啶虫脒初始浓度为300mg/L，最适接种量是10％，最适碳源是柠檬酸和葡萄糖，最适氮源是牛肉膏和酵母膏。 (3)AC2在pH为7.0，温度为37℃，接种量为10％，添加葡萄糖的情况下，对150mg/L的啶虫脒去除力最强；AC3在pH为7.0，温度为37℃，接种量为10％，添加牛肉膏或酵母膏的情况下，对300mg/L的啶虫脒降解效率最高。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1我国农药工业概况

1.2有机氯农药污染研究进展

1.2.1有机氯农药的性质

1.2.2有机氯农药的来源分析

1.2.3土壤中有机氯农药残留研究

1.2.4有机氯农药分析方法概述

1.3啶虫脒农药的概述

1.3.1啶虫脒等烟碱类农药的发展

1.3.2农药的微生物降解

1.3.3分子生物学鉴定细菌现状

1.4研究的目的与意义

第2章湖南东部蔬菜土壤中OCPs的残留水平

2.1样品的采集

2.1.1采样点的布设

2.1.2样品的保存

2.2有机氯农药的分析测定

2.2.1仪器与试剂

2.2.2样品的提取与净化

2.2.3测定方法

2.2.4样品色谱图

2.2.5定性定量方法

2.3分析质量保证与控制

2.3.1回收率与方法检出限

2.4结果与分析

2.4.1湖南东部蔬菜土壤中有机氯农药的残留情况

2.4.2湖南东部蔬菜土壤中HCHs和DDTs的分布特征

2.4.3 HCHs和DDTs的各异构体组成

2.4.4湖南东部蔬菜土壤中其他有机氯农药的组成特征

2.4.5湖南东部蔬菜土壤中有机氯农药污染水平

2.4.6低剂量HCH、DDT的生态风险

2.5小结

第3章啶虫脒降解菌的分离与筛选

3.1材料

3.1.1供试药剂

3.1.2供试样品

3.1.3实验中主要溶液的配制

3.1.4主要仪器

3.2方法

3.2.1菌株的富集、分离与纯化

3.2.2降解菌株对啶虫脒降解能力的测定

3.3结果

3.3.1降解菌株对啶虫脒降解能力的测定

3.3.2降解菌的分离

3.4小结

第4章啶虫脒高效降解菌株的鉴定

4.1材料

4.1.1菌株

4.1.2器材

4.2方法

4.2.1形态特征

4.2.2生理生化特征

4.2.3 16S rDNA基因序列测定与系统发育分析

4.3结果

4.3.1形态特征

4.3.2生理生化特征

4.3.3 16S rDNA的基因序列测定与系统发育分析

4.4小结

第5章不同条件对菌体生长的影响

5.1材料

5.2方法

5.2.1菌悬液的制备

5.2.2测定方法

5.2.3生长曲线测定

5.2.4温度对菌体生长的影响

5.2.5初始pH对菌体生长的影响

5.2.6接种量对菌株生长的影响

5.2.7啶虫脒初始浓度对菌株生长的影响

5.2.8不同碳氮源对菌体生长的影响

5.3结果与分析

5.3.1菌体的生长曲线

5.3.2温度对菌体生长的影响

5.3.3初始pH对菌体生长的影响

5.3.4接种量对菌体生长的影响

5.3.5啶虫脒初始浓度对菌体生长的影响

5.3.6不同碳源对菌体生长的影响

5.3.7不同氮源对菌体AC2，AC3生长的影响

5.4小结

第6章降解菌对啶虫脒的降解特性研究

6.1材料

6.2方法

6.2.1温度对菌体降解性能的影响

6.2.2初始pH对菌体降解性能的影响

6.2.3菌株接种量对降解性能的影响

6.2.4啶虫脒初始浓度对菌体降解性能的影响

6.2.5不同碳氮源对菌体降解性能的影响

6.3结果与分析

6.3.1温度对菌体降解性能的影响

6.3.2初始pH对菌体降解性能的影响

6.3.3菌株接种量对降解性能的影响

6.3.4啶虫脒初始浓度对菌体降解性能的影响

6.3.5不同碳源对菌体降解性能的影响

6.3.6不同氮源对菌体降解性能的影响

6.4小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A