摘要：農(nóng)藥是化學品中的重要種類，它在防治、殺害、驅(qū)避或減少農(nóng)作物的病蟲草害和保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)起著極為重要的作用，然而大量事實證明，化學農(nóng)藥的廣泛使用已成為環(huán)境污染的重要因素之一。農(nóng)藥進入環(huán)境后會不斷地從施藥區(qū)向四周擴散，從而導致對水、大氣、土壤及生物產(chǎn)生污染和危害，影響周圍環(huán)境的安全。它通過主要農(nóng)業(yè)應用進入農(nóng)田環(huán)境，及土壤、水及植物的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。
農(nóng)藥，作為人類文明進步的產(chǎn)物，為解決人類溫飽、增強社會穩(wěn)定、促進社會發(fā)展做出了貢獻，對人類健康起到了積極作用。尤其是20世紀三四十年代，有機農(nóng)藥的成功發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)，為控制害蟲的危害提供了有效的手段。然而，從現(xiàn)階段看，農(nóng)藥的使用已不可避免，為了人類更加健康安全地生存，了解、避免、減緩和解決這一越發(fā)嚴重的問題，有必要和必須探索和研究農(nóng)藥的環(huán)境污染機理。
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1 概述
1.1 農(nóng)藥的定義
農(nóng)藥廣義的定義是指用于預防、消滅或者控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調(diào)節(jié)植物、昆蟲生長的化學合成或者來源于生物、其他天然物質(zhì)的一種物質(zhì)或者幾種物質(zhì)的混合物及其制劑。是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為保障、促進植物和農(nóng)作物的成長，所施用的殺蟲、殺菌、殺滅有害動物(或雜草)的一類藥物統(tǒng)稱。特指在農(nóng)業(yè)上用于防治病蟲以及調(diào)節(jié)植物生長、除草等藥劑。
1.2 農(nóng)藥的毒性
農(nóng)藥對人體的危害主要表現(xiàn)為急性毒性和慢性毒性。農(nóng)藥經(jīng)口、吸呼道或接觸而大量進入人體內(nèi)，在短時間內(nèi)表現(xiàn)出的急性病理反應為急性中毒。急性中毒往往導致神經(jīng)麻痹乃至死亡，甚至造成大面積死亡，成為最明顯的農(nóng)藥危害。據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境署報告，全世界每年有300多萬人農(nóng)藥中毒，其中20萬人死亡。時至今日，由于農(nóng)藥在各方面的廣泛應用，任何一個生活在現(xiàn)代生活中的人都不可能避免每天接觸很低濃度的各種不同種類的農(nóng)藥，或是通過食物，或是通過飲水。由此所產(chǎn)生的可能對人體健康的危害屬于連續(xù)的低水平暴露，這是一種潛在的慢性毒性效應。
1.3 農(nóng)藥對土壤的污染
土壤是污染物的匯也是污染物的源。農(nóng)藥土壤污染是農(nóng)藥污染最典型的例子之一。農(nóng)藥的理化特性決定了它在土壤中的分布、降解速率及對環(huán)境的影響。農(nóng)藥在土壤中經(jīng)土壤微生物作用，可以遷移、轉(zhuǎn)化直至礦化。土壤污染了，土壤上所生長的作物和所結(jié)的果實也會吸收污染空氣。一種簡單的植物物種，吸收也是多種多樣的，植物根系可以吸收土壤溶液中的農(nóng)藥，土壤中固體顆粒也能吸收土壤溶液中的農(nóng)藥。有些農(nóng)藥易揮發(fā)，植物的葉子可以吸收空氣中的農(nóng)藥蒸氣;而根又能吸收土壤中的農(nóng)藥，再從葉面上蒸發(fā)出它，過程相當復雜。植物根莖葉吸收農(nóng)藥后，繼而在植物體內(nèi)提升，最后可殘留在植物體內(nèi)，人們攝入該植物可直接攝入農(nóng)藥。
2 農(nóng)藥在土壤中的環(huán)境行為與降解機理
2.1 農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的滯留、遷移
一般而言，如果農(nóng)藥能被強烈地吸附，則它們就容易滯留在土壤的固相，不易進一步造成對周圍環(huán)境的污染;反之，就容易發(fā)生遷移，如被淋溶進入地下水而造成污染。農(nóng)藥滯留、遷移的物理化學原理有：表面功能基團;表面配合物;表面吸附。
2.2 農(nóng)藥在土壤中的水解作用
農(nóng)藥的水解是農(nóng)藥分子與水分子發(fā)生相互作用的過程，它是農(nóng)藥在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的一個重要途徑。水解反應是許多農(nóng)藥如有機磷、菊酯、氨基甲酸酯及羧酸脂等降解的主要步驟，與農(nóng)藥在環(huán)境中尤其是在水體中的持久性是密切相關(guān)的，是影響農(nóng)藥在環(huán)境中歸宿機制的主要判據(jù)之一，也是評價農(nóng)藥在水中殘留特性的重要指標。研究農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的水解，尤其是一些有機磷酸脂類殺蟲劑、磺酰脲類除草劑水解反應是其在環(huán)境中降解轉(zhuǎn)化的初始步驟，對于了解這些農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的歸宿機制、殘留特性及其對靶標與非靶標生物的毒理效應具有重要意義。
2.3 農(nóng)藥在環(huán)境中的光降解
農(nóng)藥可以吸收一定的光能量或光量子，發(fā)生光物理和光化學反應。光物理反應包括輻射能以光、熱等能量形式吸收或釋放，但農(nóng)藥分子形態(tài)沒有變化;而光化學反應則是通過農(nóng)藥分子的異構(gòu)化、鍵斷裂、分子重排或分子間反應生成新的化合物。環(huán)境中農(nóng)藥的光化學反應可在氣相、水相、固相中發(fā)生。盡管評價農(nóng)藥在環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化行為時，有一些農(nóng)藥光化學降解可以忽視，但許多農(nóng)藥的光降解還是其在環(huán)境中主要的降解途徑之一。農(nóng)藥光解釋農(nóng)藥真正的分解過程，它不可逆地改變了反應分子，強烈影響著某些農(nóng)藥在環(huán)境中的趨勢。因此研究農(nóng)藥的光化學降解具有非常重要的意義。
3 農(nóng)藥污染土壤的生物修復技術(shù)
微生物修復技術(shù)是利用微生物的生命代謝活動對有機農(nóng)藥的降解作用使受污染土壤恢復到健康狀態(tài)。所利用的微生物主要有土著微生物、外來微生物和基因工程菌3種類型。微生物修復技術(shù)可分為原位修復、現(xiàn)場修復和異位修復，其中原位修復不僅操作簡單、成本低，而且不破壞植物生長所需要的土壤環(huán)境，污染物氧化安全，無二次污染，處理效果好，是一種高效、經(jīng)濟和生態(tài)可承受的環(huán)保技術(shù)。
微生物降解農(nóng)藥有2種方式：一是微生物直接作用于農(nóng)藥，以農(nóng)藥成分作為唯一的碳源或氮源、磷源，通過酶促反應降解農(nóng)藥;另一種是將農(nóng)藥與其它有機質(zhì)進行共代謝。微生物修復與植物修復不同，通常一種微生物能降解多種農(nóng)藥，
如假單胞桿菌可降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。另外，微生物也可通過改變土壤的環(huán)境理化特征降低農(nóng)藥有效性，從而間接起到修復污染土壤的作用。如：劉憲華等人用假單胞菌AEBL3降解呋喃丹污染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未加菌土壤呋喃丹在0 ～7cm土層中含量已達90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg，后者降解率達96.4%。
現(xiàn)今微生物修復農(nóng)藥污染已進入基因水平，通過基因重組、構(gòu)建基因工程菌來提高微生物降解農(nóng)藥的能力。目前對微生物修復技術(shù)的研究已相當成熟。世界各國的科研工作者分離篩選了大量的降解性微生物，利用基因工程技術(shù)，人們按照需要構(gòu)建具有特殊功能、降解效率高、降解范圍廣和表達穩(wěn)定的新菌株。有微生物原位修復技術(shù)的構(gòu)成提高修復效果的技術(shù)措施的成功例子，但存在的問題也非常突出。首先，雖然已經(jīng)篩選到許多有機農(nóng)藥降解菌，但高效菌種不多;其次，降解菌的降解譜不夠廣，不能完全代謝有機農(nóng)藥中各組分;另外，許多實驗室得到的高效降解菌在實際應用中效率不高，修復效果不理想。為此，有機農(nóng)藥高效降解菌的篩選及降解效果的改良是環(huán)境科學工作者的研究熱點課題?；蚬こ叹糜谖廴疚锾幚淼难芯砍晒钊斯奈?，發(fā)展?jié)摿艽蟆５?，基因工程菌的應用研究尚停留在實驗室水平，真正投入污染物處理的還很少，而且基因工程菌在實際應用中存在一些問題，主要包括基因工程菌構(gòu)建的技術(shù)問題和應用的安全性問題。如今，微生物修復技術(shù)作為一種有效的環(huán)境治理措施， 在治理土壤污染方面的作用已越來越突出。
來源:《卷宗》 作者:張金舒 等
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