张世鸿,张千策,韩豫萍_有机磷农药在土壤中降解转化的研究进展

本文对吸附水解、光催化降解及生物降解三方面的国内外研究现状及其相关领域的研究进展进行了较全面系统的评述。并在此基础上提出当前研究中存在的不足, 包括有机磷吸附水解两种模式作用机理尚不完全明确且研究较少,非二氧化钛光催化降解及多元素掺杂催化剂方面国内尚属空白,微生物催化降解有机磷农药中真菌类研究缺乏等问题。

有机磷农药在土壤中降解转化的研究进展

张世鸿1张千策1*韩豫萍2

（1.云南大学化学科学与工程学院昆明 650091；2.云南大学城市建设与管理学院昆明

650091）

摘要有机磷农药的大量使用所造成的严重土壤污染是目前农业亟待解决的问题之一。本文对吸附水解、光催化降解及生物降解三方面的国内外研究现状及其相关领域的研究进展进行了较全面系统的评述。并在此基础上提出当前研究中存在的不足, 包括有机磷吸附水解两种模式作用机理尚不完全明确且研究较少,非二氧化钛光催化降解及多元素掺杂催化剂方面国内尚属空白，微生物催化降解有机磷农药中真菌类研究缺乏等问题。针对这些问题, 本文提出通过细胞工程中原生质融合技术、基因工程中基因重组技术等方法分离、筛选高产量、高效率分解有机磷微生物，及基因组数据库联用检索降磷酶基因等研究思路，并指出未来可能研究方向。

关键词有机磷农药土壤吸附水解光催化降解生物降解

中图分类号：X592文献标识码: A

Research progress on the degradation process of organophosphorus

pesticides in soil

ZHANG Shi-Hong 1, ZHANG Qian-Ce 1* ,HAN Yu-Ping2

（1.School of Chemical Science and Technology,Yunnan University , Kunming 650091,China; 2.School of Urban Construction and Management,Yunnan

University,Kunming 650091,China）

Abstract Environmental pollution in agriculture, which is caused by the heavy utilization of organophosphorus pesticides, has been one of the key problems to be solved urgently. Organophosphorus pesticide residues remaining in soil may pollute crops not sprayed on with pesticides,which might do harm to health of human being throughout the food chain,as well as bring along with a barrier to the export of agricultural products. In this article, the study of the absorption-catalytical，photocatalytical and microbial degradation of organophosphorus pesticides in soil is summarized ,and the mechanism of degradation process together with related research progress are introduced. Subsequently,deficiencies in previous studies are pointed. Such as the mechanism of the two types of hydrolysis of organophosphorus pesticides in soil is seldom studied while still remains unclear. In addition, the blank of photocatalytic degradation with multi-element doped or catalyst except TiO2 demands to be filled up.Futhermore, researches on microbial degradation of organophosphorus pesticides always ignores the study of fungi. Therefore, those methods as followed are suggested :the protoplast fusion technology of cell engineering, the recombinant DNA technology of genetic engineering ,as well as genomic databases should be referred to, in order to discover high-yield and efficient micro-organisms for the degradation of organic phosphorus.Thus, the possible future directions in this field are suggested.

Key words Organophosphorus pesticides; Soil; Hydrolysis; Photocatalysis; Microbial degradation 作为有机氯农药的取代物，有机磷农药具有药效高﹑品种多﹑防治范围广﹑成本低﹑选择作用高﹑药害小等优点[1]。但有机磷杀虫剂对人和畜毒性较高，有关有机磷农药残留和农药中毒事件屡见报道[2]。其机理是有机磷杀虫剂具有抑制胆碱酯酶活性的作用，导致乙酰胆碱大量蓄积，产生类胆碱能激动剂之作用，使中毒者表现流涎、腹泻、震颤、肌束颤动等症状，严重者致死[3]；且有机磷农药具有烷基化作用，可能会对动物有致癌、致畸、致突变作用[4]。由于有机磷农药极易散逸到土壤中，致使土壤中残留有机磷农药基数大，即使实际种植时喷洒量很少，也易造成农作物有机磷农药残留超标，导致我国农产品出口受到阻碍[5]。*基金项目：云南大学校基金资助项目（2010YB010）和云南大学大学生创新资助项目（2012067）

作者简介：张世鸿（1972-），男，硕士研究生，副教授，主要从事环境催化研究。E-mail: shhzhang@http://doc.guandang.net

本文对吸附水解、光催化降解及生物降解三方面的国内外研究现状及其相关领域的研究进展进行了较全面系统的评述。并在此基础上提出当前研究中存在的不足, 包括有机磷吸附水解两种模式作用机理尚不完全明确且研究较少,非二氧化钛光催化降解及多元素掺杂催化剂方面国内尚属空白,微生物催化降解有机磷农药中真菌类研究缺乏等问题。

同时土壤中残留的有机磷农药在偏酸性降水作用下，易通过酸性粘性土层进入地下水，进而导致二次污染[6]。

本文对农田土壤中有机磷农药的转化研究进展进行综述，以期进一步推动对有机磷农药在土壤中转化、分解及综合治理的研究，在污染治理、环境保护、贸易出口等方面具有极强的现实意义。

有机磷农药的大量使用及其危害促进了对土壤中有机磷农药高效降解转化的研究，现有的有机磷农药的高效降解途径主要可归类为吸附水解、光催化降解及生物降解等三种途径。

1.吸附水解

有机磷农药的吸附水解模式，一种是农药在土壤中由酸催化或碱催化的反应，另一种是由于黏土和土壤有机质（SOM）的吸附催化作用而发生的反应[7]。

其水解可能的反应机理有两种：一是由于水的亲核攻击导致烃基的离去的酸性水解，一是由于氢氧根离子在+3价磷原子处的亲核取代（SN2）导致醇或酚基团的离去的碱性水解。

因为有机磷农药的水解主要是发生在磷原子与（取代羟基或羟基上氢原子的）有机基团连接的单键结构上，而OH-取代有机磷农药的有机基团要比H+取代有机磷农药的有机基团要容易的多，所以有机磷农药进入土壤以后，能被土壤中的有机质和矿物质所吸附，土壤中存在的诸多的氧化物（如O3、H2O2、氮氧化物以及有机质等），会使体系中产生更多的OH-，使有机磷农药发生快速彻底的吸附催化水解反应[8]。

田芹以及Macalay等[9]关于环境pH与毒死蜱水解半衰期的研究结果表明，毒死蜱的水解量与pH 值成正相关，证实碱性水解机理更符合。Lin等[10]对三唑磷在不同温度和pH 条件下的水解动力学及机理的研究，同样也说明三唑磷的碱性催化水解较酸性催化水解更具说服力。

土壤吸附催化过程中含水量的多少也影响有机磷农药的吸附。由于水是极性分子能与有机农药竞争土壤中的吸附位，所以当土壤中的含水量减少时，就有更多的有机磷农药被吸附。

2.光催化分解

有机磷农药分子能在太阳光的作用下，形成激发态分子，导致有机磷农药分子中键的断裂。在土壤中存在催化剂和氧化剂（如TiO2、0价Fe、+2价Fe等）作用下发生光降解的时间则更短，殷晓梅等[11]证实TiO2添加量为0.1 g/L时，反应60 min可使初始质量浓度为16 mg/L的乙酰甲胺磷农药 …… 此处隐藏：13723字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……