当前世界环境

介绍

世界各地的农业都使用大量的农药，其中大多数对人和动物都有毒。农药一旦在农田中施用，就会在土壤中停留较长时间，有时还会转化为各种副产物。这些副产品可能会对环境产生影响

有机磷农药在农业生产中的应用已有40多年的历史。OPPs的毒性积聚是通过抑制乙酰胆碱酯酶实现的，乙酰胆碱酯酶是正常神经冲动传递所必需的酶。大多数OPP具有相似的一般结构，包含三个磷酸酯键，其中一个磷酸酯键的水解通过消除其乙酰胆碱酯酶失活特性显著降低农药的毒性。¹

OPPs占世界各国用于控制各种作物害虫的农药使用量的Ë， 34%。有机磷农药在田间应用或意外释放会造成地表水和地下水的污染。这些化合物对哺乳动物有很高的毒性，必须从环境中去除。²

毒死蜱(CP) O, O-二乙基O-(3,5,6 -三氯-2n吡啶基硫代酸)是一种结晶型有机磷杀虫剂。它是陶氏化学公司在1965年发现的。CP在土壤中迅速水解为其初级代谢物3,5,6三氯-2-吡啶醇(TCP)。^3.该TCP具有抗菌性质，可防止土壤微生物降解CP。⁴关于TCP的命运及其在环境中的降解的研究非常有限

CP是在食物和水中检测到的第二大杀虫剂，因为它在农业中广泛应用于各种作物。这引起了公众的关注，要求将其从污染地点移走。⁵

通过生物降解的方法在环境中去除CP是最可行的方法之一。一些研究者关注CP的微生物降解。^6日至14日

图1毒死蜱及其水解产物的结构 代谢物3、5、6-trichloro-2-pyridinol 点击这里查看图

尽管有几篇论文报道了毒死蜱通过微生物培养物的生物降解，但只有少数菌株能够同时降解毒死蜱及其水解产物3,5,6-三氯-2-吡啶醇。在此背景下，我们的目标是通过富集技术分离和降解这两种化合物。

材料和方法

样本收集及化学品

土壤样品是从Hosahalli，Haniyambadi Village，Mandya Taluk，Karnataka的甘蔗和山脉米场区域收集的。将收集的土壤样品风干，通过2mm网筛分，并在4℃下储存直至进一步使用。来自美国西格玛 - Aldrich Co.的分析级紫紫外线。通过将约1mg化合物称为10ml容量瓶并稀释成体积，以HPLC级乙腈制备CP的储备溶液（100ppm）CP的CP。库存标准溶液在-20℃下储存在黑暗中。制备工作解决方案，are are are。¹⁵

含有抗菌细菌菌株的富集和分离

采用富集技术从土壤样品中筛选出该菌株。将土壤样品1g接种于250ml Erlenmeyer flask中，其中包含100ml MSM培养基(表1)和100mg L^-1毒死蜱作为pH值为7的唯一碳源，并在37°C的摇瓶中以120 rpm的转速培养7天。培养7天后，在50ml离心管中取35mL培养液等份，并以10000 rpm离心5min。随后，在单独的烧瓶中提取上清液，并通过摇瓶法使用等体积乙腈萃取，并分离有机水层。溶剂通过旋转蒸发器蒸发。然后将残余物溶解在HPLC级乙腈中，通过TLC和LC-MS进行分析。

表：1:1000 ml蒸馏水中MSM培养基的组成，pH=7.6

毒死蜱降解菌株的鉴定

对分离的有效菌株进行了形态学和生物化学特征分析，并与Bergey的系统细菌学手册进行了比较。

质分析

孵育07 d后，取35mL培养液于50ml离心管中，10000 rpm离心5min。然后取分离瓶上清液，用等体积乙腈摇瓶法提取，分离有机水层。溶剂被旋转蒸发器蒸发掉了。然后将残渣溶解在高效液相色谱级乙腈中，使用液相色谱-质谱(LC-MS) (Acquity Waters, USA)进行分析。¹⁶色谱柱为BEHC 181.7µm (10 × 50mm)，自动进样器。用乙腈调节墨盒，用含0.1%甲酸的去离子水清洗。质谱(MS)采用Synapt G2 HPMS MS (Waters, USA)，配备电子喷雾电离(ESI)检测器。操作条件为毛细管(kV)-3.00，采样锥-40.00，萃取锥-4.00，源温度(⁰C)-100，脱溶温度(^一个°c）-200，以及DESOLVATION气体流动（L / HR）-500.0。

结果和讨论

分离紫外线降解细菌

本研究采用选择性富集法从稻田中分离毒死蜱降解菌。对8个土壤样品进行了筛选，以分离出强效菌株。从八个样本中，获得了三种不同的菌株，其中选择了指定为ES-2的菌株进行分析，因为其对毒死蜱的耐受性最高（100 mg L^-1）作为矿物盐琼脂介质板上的唯一碳源。

识别ES-2

细菌菌株ES-2被鉴定为革兰氏阳性突变性厌氧Cocci。细菌菌株是非运动，过氧化氢酶阳性，氧化酶负阴性和表现出奶油白色菌落形态。根据Bergey的系统性细菌学手册，细菌的命令下了Bacillales、家庭Staphylococcaceae和属葡萄球菌．生化试验结果(表1)表明菌株ES-2与属关系密切葡萄球菌．

表2：生化测试结果

生物降解能力葡萄球菌sp。ES-2

对毒死蜱(100mg L .)的生物降解进行了研究^-1)采用葡萄球菌sp es 2。采用薄层色谱法(TLC)和LC-MS对毒死蜱和TCP的消失情况进行监测。薄层色谱分析结果显示有未知代谢物形成。LC-MS分析表明，该细菌能有效降解毒死蜱而不形成TCPm / z.值获得)。目前的研究结果表明，该分离物通过形成极性代谢物，以这种化合物作为其生长的碳和能量来源。在大多数CP生物降解的研究成果中，微生物将其水解为TCP, TCP因其抗菌特性而在培养基或土壤中积累，避免其进一步降解。^17-19美国环境保护署（EPA）发现，TCP与雌激素活性有关，已被列为潜在的内分泌干扰物。

图2：通过LC-MS获得的毒死蜱标准品 分析及其总离子色谱图（TIC） 点击这里查看图

图3：m / z.毒死蜱及其代谢物的LC-MS分析葡萄球菌sp. ES-2在无机物培养基上培养7天 点击这里查看图

Pseudomonas普蒂达用海藻酸钙固定化毒死蜱后，菌株代谢毒死蜱，LC-MS检测到降解产物为TCP和毒死蜱oxon。¹⁹在100 mg L的降解过程中，TCP积累^-1植物紫外线鞘氨醇单胞菌，从而减缓了降解过程。¹⁹

毒死蜱在细菌中的降解机理已相当清楚，并已鉴定出许多降解产物，如二乙基硫代磷酸、TCP、氯二氢-2-吡啶酮和马来酰胺半醛。²¹在本研究中，我们发现细菌分离物ES-2能够完全矿化降解毒死蜱。本研究色谱中未识别峰的出现可能是上述某一产物的副产物，需要进一步研究。

结论

生物修复，生物降解和基于生物化的技术是为了生态恢复目的的普及。潜在的土着微生物菌株，从多年来发生污染的区域中分离可用作成功的生物沉积剂以去除有毒污染物。这些土着微生物给出了决斗效益，首先，他们排毒了污染物，其次不会对其他原生植物和动物群构成任何严重的威胁。许多生物和非生物因素会显着影响生物降解过程。本研究结果证实，可以成功地实施分离的紫外线降解细菌以除去氯吡啶污染的位点。

承认

作者感谢印度政府科学技术部(DST)-科学和工程研究委员会(塞尔维亚)为开展这项工作提供的资助，以及迈索尔大学卓越研究所(IOE)提供的液相色谱-质谱(LC-MS)。

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