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有机磷农药的广泛使用造成的环境和食品污染,已直接威胁人类的生存和环境的可持续发展,并成为发达国家设置绿色贸易壁垒的重要手段,因此寻求降解有机磷农药的方法,消除其引起的污染问题势在必行。
从长期受有机磷农药污染的土壤里采集土样,进行富集培养,分离筛选能降解有机磷农药的细菌。采用分光光度法对所得到的有机磷农药降解菌的降解能力进行了测定,其中菌株M-5和M-15降解率较高,降解率分别为70.4%和76.5%。对菌株的个体形态、生理生化特点进行了分类研究,初步鉴定为M-5菌株为邻单胞菌属(Plesiomonassp.),M-15菌株为芽胞杆菌属(Bacillussp.)。研究表明,菌株M-5和M-15能有效降解甲胺磷,同时对敌敌畏、乐果也有较好的降解能力,菌株M-5对敌敌畏、乐果的降解率分别为73.5%、71.3%,菌株M-15对敌敌畏、乐果的降解率分别为67.2%、64.1%,表明菌株M-5和M-15具有广谱降解有机磷农药的能力。
测定菌株M-5和M-15生长曲线和其对甲胺磷的降解曲线,发现甲胺磷降解曲线趋势类似于菌株的生长曲线,说明菌体生长越旺盛,产生降解农药的酶量就越大,降解有机磷农药的效果也就越好。对菌株M-5和M-15的生物学特性研究表明,菌株M-5在400nm处有吸收峰,M-15在420nm处有吸收峰;菌株M-5和M-15在发酵过程中的代谢变化规律为:pH在0~24h期间变化不大,之后呈下降趋势;还原糖一直呈下降趋势;氨基氮呈先上升后下降趋势。
对菌株M-5和M-15的培养条件和外加碳氮源对其有机磷农药降解率的影响进行了研究,结果表明,菌株M-5的最佳培养条件为:温度37℃,摇床转速200r/min,接种量4%(v/v),菌株M-5的最适外加碳源是麦芽糖,最适外加氮源是蛋白胨。菌株M-15的最佳培养条件为28℃,摇床转速200r/min,接种量3%(v/v),菌株M-15的最适外加碳源是葡萄糖,最适外加氮源是蛋白胨。
选择碳源、氮源、装液量、pH四个因素进行正交试验,结果表明,碳源、氮源、装液量、pH四个因素对菌株甲胺磷降解率的影响都极显著(F值>F0.01)。菌株M-5降解甲胺磷的最优条件为pH7.5、装液量100mL/500mL、麦芽糖0.2%、蛋白胨0.5%,在这一条件下菌株M-5的甲胺磷降解率为84.9%。菌株M-15降解甲胺磷的最优条件为pH6.5、装液量100mL/500mL、葡萄糖0.3%、蛋白胨0.4%,在这一条件下菌株M-15的甲胺磷降解率为89.1%。
通过试验表明菌株M-15降解有机磷农药的能力稍好于菌株M-5,因此选择菌株M-15进行应用试验,结果表明菌株M-15对土壤中的甲胺磷具有很好的降解作用,培养3d后对自然土壤中甲胺磷的降解率达到67.1%。