有机氯农药在蔬菜土壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选

论文摘要

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0.15～16.80μg/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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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