除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展_第1页
除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展_第2页
除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展_第3页
除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展_第4页
除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展_第5页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

农 业 环 境 科 学 学 报 2010, 29 (增 刊 ) : 289- 293Journal of A gro- Environm ent Science除 草 剂 阿 特 拉 津 的 生 态 风 险 与 植 物 修 复研 究 进 展陈 建 军 1 ,何 月 秋 2 ,祖 艳 群 1 ,李 元 1(1. 云 南 农 业 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ,云 南 昆 明 650201; 2. 云 南 农 业 大 学 农 学 与 生 物 技 术 学 院 ,云 南 昆 明 650201)摘 要 :除 草 剂 阿 特 拉 津 的 生 态 毒 性 及 其 对 人 类 健 康 、 农 业 生 产 及 生 态 环 境 的 影 响 受 到 广 泛 关 注 。 针 对 阿 特 拉 津 的 使用 现 状 和 在 环 境 中 的 残 留 及 其 危 害 ,综 述 了 阿 特 拉 津 的 性 质 、 分 布 和 危 害 ,介 绍 了 阿 特 拉 津 污 染 土 壤 的 植 物 修 复 及 应用 方 面 的 研 究 进 展 。关 键 词 :阿 特 拉 津 ;生 态 风 险 ;生 物 降 解 ;植 物 修 复中 图 分 类 号 : X592 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1672- 2043 (2010)增 刊 - 0289 - 05The Research Progress in Ecolog ica l R isk and Phyto - rem ed ia tion of A traz ineCHEN J ian - jun1 , HE Yue - qiu2 , ZU Yan - qun1 , L I Yuan1(1. College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunm ing 650201, China; 2. College of Agronomyand B iotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunm ing 650201, China)Abstract: Ecological toxic of atrazine and its effect on human health, agricultural p roduction and environments have been paidpopular attention. The characteristics, distribution, hazards and phyto - remediation of atrazine were overviewed in this paper.Keywords: atrazine; ecological risk; bioremediation; phyto - remediation农 药 包 括 杀 虫 剂 、 杀 菌 剂 、 除 草 剂 和 植 物 生 长 调节 剂 。 在 现 代 农 业 中 ,农 药 在 防 治 农 作 物 的 病 虫 草 害和 保 证 高 产 方 面 起 着 极 为 重 要 的 作 用 。 特 别 是 除 草剂 的 使 用 ,极 大 地 降 低 了 劳 动 强 度 ,直 接 或 间 接 地 提高 了 农 业 的 生 产 水 平 。 但 由 于 农 药 的 大 量 不 合 理 施用 ,在 土 壤 、 食 品 和 饮 用 水 中 不 断 检 测 到 农 药 的 残 留 。据 统 计 ,我 国 现 有 耕 地 受 污 染 面 积 已 达 2. 667 1010hm2 ,其 中 受 农 药 残 留 和 过 量 施 肥 污 染 面 积 为 1. 0 1010 hm2 1 。 对 农 药 的 环 境 行 为 和 生 态 修 复 问 题 进 行研 究 已 迫 在 眉 睫 。1 阿 特 拉 津 的 使 用 现 状 与 分 布除 草 剂 阿 特 拉 津 ( atrazine)又 名 莠 去 津 ,化 学 名为 2 -氯 - 4 -乙 氨 基 - 6 -异 丙 氨 基 - 1, 3, 5 -三 嗪 ,收 稿 日 期 : 2009 - 09 - 09作 者 简 介 :陈 建 军 (1970 ) ,男 ,副 教 授 ,重 庆 合 川 人 ,主 要 从 事 环 境 生态 方 面 的 教 学 与 科 研 工 作 。E - mail: chenjianjun32224 sina. com通 讯 作 者 :李 元 E - mail: liyuan03yahoo. com. cn系 均 三 氮 苯 类 农 药 ,适 用 于 玉 米 、 甘 蔗 、 高 粱 、 茶 园 和果 园 等 ,可 防 除 1年 生 禾 本 科 杂 草 和 阔 叶 杂 草 ,对 某些 多 年 生 杂 草 也 有 一 定 的 抑 制 作 用 2 。 阿 特 拉 津 纯品 为 无 味 白 色 晶 体 或 粉 末 ,相 对 于 其 他 农 药 ,其 水 溶性 较 强 ,在 水 中 的 溶 解 度 为 33 mg L - 1 ,在 正 戊 烷 、 甲醇 、 氯 仿 等 有 机 溶 剂 中 溶 解 度 高 。 在 水 中 的 半 衰 期 为42 d,在 自 然 环 境 中 180 d才 能 部 分 分 解 。 在 中 性 、 弱酸 和 弱 碱 性 介 质 中 稳 定 ,在 高 温 下 能 被 强 酸 和 强 碱水 解 3 - 4 。阿 特 拉 津 是 1952年 由 瑞 士 Basel Geigy化 学 公 司开 发 , 1959年 在 美 国 注 册 商 业 生 产 5 。 自 投 入 商 业生 产 以 来 ,在 世 界 范 围 内 得 到 了 大 面 积 的 推 广 和 使用 。 在 美 国 阿 特 拉 津 被 列 为 使 用 最 为 广 泛 的 除 草 剂之 一 ,占 其 除 草 剂 使 用 量 的 60% 5 。 1986年 ,瑞 典 全国 使 用 了 120 t的 阿 特 拉 津 。 目 前 ,阿 特 拉 津 仍 为 国际 上 出 售 的 主 要 除 草 剂 之 一 4 。 我 国 从 20世 纪 80年 代 开 始 使 用 ,近 年 来 使 用 面 积 不 断 扩 大 , 1996年 阿特 拉 津 全 年 的 使 用 量 为 1 800 t, 1998年 为 2 130 t,1999年 为 2 205 t, 2000年 为 2 835. 2 t,每 年 用 量 平 均以 20%的 速 度 递 增 1 。 在 华 北 和 东 北 地 区 使 用 更 加广 泛 ,仅 辽 宁 一 省 就 有 53万 hm2 土 地 在 使 用 阿 特 拉津 除 草 ,使 用 量 超 过 1 600 t 3 。阿 特 拉 津 持 效 期 长 ,且 在 世 界 范 围 内 使 用 已 有50多 年 的 历 史 ,由 于 阿 特 拉 津 适 中 的 水 溶 性 和 较 小的 吸 附 系 数 ,施 用 后 主 要 通 过 地 表 径 流 、 淋 溶 、 湿 沉 降等 途 径 进 入 地 表 水 或 向 下 沉 积 进 入 地 下 水 ,从 而 对 水生 生 态 环 境 和 人 类 饮 用 水 源 构 成 威 胁 3 ,形 成 对 土壤 、 水 体 等 自 然 媒 介 的 污 染 ,因 而 在 环 境 中 有 着 广 泛的 分 布 。 近 年 来 ,阿 特 拉 津 在 环 境 中 的 残 留 不 断 被 检测 到 ,从 而 引 起 学 术 界 和 公 众 对 其 环 境 污 染 和 防 治 的广 泛 关 注 。2 阿 特 拉 津 对 生 态 环 境 的 影 响由 于 阿 特 拉 津 的 迁 移 、 转 化 以 及 在 土 壤 中 的 滞留 、 向 地 下 水 和 地 表 水 的 流 失 等 行 为 ,研 究 阿 特 拉 津对 环 境 的 影 响 具 有 重 要 的 环 境 意 义 。2. 1阿 特 拉 津 对 水 体 的 污 染饮 用 水 是 阿 特 拉 津 作 用 于 人 体 的 主 要 途 径 ,据 报道 ,每 年 约 有 二 三 百 万 人 通 过 饮 用 水 受 到 阿 特 拉 津 的危 害 6 。 近 些 年 ,在 欧 盟 许 多 国 家 的 地 下 水 、 河 流 、 湖泊 和 港 湾 中 不 断 检 测 出 阿 特 拉 津 的 残 留 1 。 美 国 密西 西 比 河 流 域 生 产 的 玉 米 粒 中 检 测 到 了 阿 特 拉 津 ,Hoffman等 7 (2000)发 现 美 国 8条 城 市 河 流 中 阿 特拉 津 、 西 玛 津 、 甲 草 胺 等 除 草 剂 检 出 率 很 高 ,西 班 牙 4个 城 市 处 理 过 的 饮 用 水 中 发 现 有 西 玛 津 、 阿 特 拉 津 、甲 基 对 硫 磷 和 对 硫 磷 8 。 在 美 国 对 阿 拉 斯 加 州 砂 壤土 上 使 用 的 阿 特 拉 津 进 行 研 究 发 现 ,有 占 总 用 量0. 07%的 阿 特 拉 津 渗 滤 到 地 下 水 。 Martun和 Hage2ge 9 (1998)在 对 加 拿 大 魁 北 克 市 Yamaska河 河 口 附近 水 域 及 其 5个 支 流 的 研 究 发 现 ,阿 特 拉 津 的 最 高 浓度 一 般 都 超 过 了 加 拿 大 为 保 护 水 生 生 物 而 制 定 的 水质 标 准 ( 2. 0 g kg- 1 )。 Cai等 10 (2004)报 道 香港 地 区 ShingMun水 库 和 Lam Tsuen河 水 中 阿 特 拉 津的 含 量 为 3. 4 26. 0 g L - 1。 严 登 华 等 3 ( 2007)分 析 了 东 辽 河 流 域 旱 田 分 布 区 和 非 旱 田 分 布 区 内 地表 水 中 阿 特 拉 津 的 平 均 含 量 分 别 为 9. 71和 8. 854 g L - 1。 任 晋 等 11 (2004)在 2002年 和 2004年 报道 了 北 京 官 厅 水 库 阿 特 拉 津 的 残 留 量 ,分 别 为 0. 673. 90 g L - 1、 0. 155 11. 400 g L - 1。 王 子 键等 12 (2002)监 测 了 淮 河 4个 断 面 阿 特 拉 津 的 残 留 量分 别 为 76. 4, 80. 0, 72. 5, 81. 3 g L - 1 ,其 含 量 均 严重 超 过 了 我 国 国 家 环 保 局 规 定 地 表 水 ( I、 类 )中 阿特 拉 津 的 最 大 允 许 浓 度 3 g L - 1 ( GHZB1. 1999)。2. 2阿 特 拉 津 对 土 壤 性 质 的 影 响阿 特 拉 津 对 杂 草 有 很 强 的 杀 伤 力 ,但 其 最 大 的 缺点 是 有 隐 性 药 害 ,残 效 期 较 长 ,可 以 残 留 在 土 壤 及 水中 超 过 一 年 的 时 间 。 农 田 中 的 残 留 对 后 茬 作 物 如 小麦 、 大 豆 、 谷 子 和 甜 菜 等 有 药 害 ,长 期 种 植 玉 米 的 地 块改 种 蔬 菜 等 作 物 会 经 常 死 苗 ,这 种 情 况 的 出 现 就 是 玉米 田 里 长 期 使 用 含 阿 特 拉 津 造 成 的 ,阿 特 拉 津 对 双 子叶 、 阔 叶 类 作 物 有 影 响 ,所 以 玉 米 田 下 茬 不 能 种 植 蔬菜 、 豆 类 、 花 生 等 作 物 ,残 留 量 大 的 地 块 三 四 年 内 无 法缓 解 其 在 土 壤 中 的 含 量 。 残 留 在 土 壤 中 的 阿 特 拉 津可 以 与 铜 、 锌 、 镉 等 金 属 形 成 复 合 物 ,也 可 以 与 土 壤 腐殖 质 相 结 合 ,这 种 结 合 残 留 对 整 个 生 态 系 统 构 成 潜 在威 胁 ,在 施 用 9年 后 的 土 壤 中 , 50%阿 特 拉 津 仍 以 结合 态 存 在 1 。 朱 鲁 生 等 13 研 究 了 阿 特 拉 津 对 4种 长期 定 位 施 肥 处 理 土 壤 中 脲 酶 、 磷 酸 酶 、 脱 氢 酶 、 蔗 糖 酶活 性 的 影 响 , 4种 酶 受 阿 特 拉 津 影 响 有 明 显 差 别 ,脲酶 、 磷 酸 酶 、 脱 氢 酶 活 性 受 到 一 定 的 抑 制 ,抑 制 程 度 与土 壤 肥 力 和 作 用 时 间 有 关 ,而 蔗 糖 酶 活 性 受 阿 特 拉 津的 影 响 较 小 。2. 3阿 特 拉 津 对 生 物 的 危 害有 研 究 表 明 阿 特 拉 津 对 水 生 动 植 物 、 两 栖 类 生物 、 哺 乳 动 物 、 人 类 细 胞 都 有 不 同 程 度 的 损 害 作用 14 - 15 。 阿 特 拉 津 可 能 对 被 其 污 染 地 区 的 水 生 生 物生 长 繁 殖 产 生 影 响 , Hayes等 16 (2006)对 从 被 阿 特 拉津 污 染 的 八 个 地 区 的 蛙 类 及 环 境 中 阿 特 拉 津 含 量 进行 了 研 究 ,发 现 在 这 些 地 区 中 有 92%的 蛙 类 发 生 了性 腺 变 异 ,精 巢 和 卵 形 态 异 常 。 实 验 室 的 研 究 也 发 现在 阿 特 拉 津 浓 度 为 0. 1 g L - 1 (美 国 环 保 法 规 定 饮用 水 中 的 阿 特 拉 津 含 量 不 允 许 超 过 0. 3 g L - 1 )的情 况 下 ,就 有 三 分 之 一 的 美 洲 豹 纹 蛙 (美 国 分 布 最 广泛 的 本 土 蛙 类 )蝌 蚪 体 内 出 现 了 变 异 的 混 合 性 腺 ,这说 明 即 使 阿 特 拉 津 的 含 量 只 有 0. 1 g L - 1 ,也 足 以影 响 一 些 雄 性 青 蛙 的 正 常 发 育 ;随 着 水 中 阿 特 拉 津 含量 的 不 断 增 加 ,有 20% 处 在 发 育 期 的 雄 性 青 蛙 体 内的 雄 性 荷 尔 蒙 会 转 变 成 雌 性 荷 尔 蒙 ,从 而 产 生 变 性 反应 。 此 外 ,对 雄 性 非 洲 爪 蛙 进 行 的 研 究 也 发 现 了 类 似的 变 异 。 阿 特 拉 津 对 青 蛙 生 长 发 育 的 不 良 影 响 至 少提 醒 了 人 们 ,这 些 含 有 阿 特 拉 津 的 水 能 使 青 蛙 产 生 变性 反 应 ,而 这 也 正 是 我 们 所 使 用 的 水 。研 究 还 发 现 ,低 浓 度 0. 5 g L - 1的 阿 特 拉 津 就可 使 水 蚤 的 性 别 向 雄 性 分 化 ,阿 特 拉 津 能 使 桡 足 类 动092 陈 建 军 等 :除 草 剂 阿 特 拉 津 的 生 态 风 险 与 植 物 修 复 研 究 进 展 2010年 3月物 的 繁 殖 力 降 低 ,杀 死 水 底 节 肢 动 物 ,破 坏 水 环 境 平衡 。 蛙 类 在 含 有 阿 特 拉 津 的 水 体 生 活 3周 发 育 受 损 ,当 继 续 生 活 5周 时 ,蛙 的 形 态 发 育 受 到 影 响 。 阿 特 拉津 还 会 导 致 鱼 的 生 理 功 能 紊 乱 。 美 国 水 生 生 态 学 者也 研 究 了 阿 特 拉 津 对 各 种 单 细 胞 有 机 体 的 影 响 ,通 过对 河 流 中 的 绿 藻 、 兰 绿 藻 和 硅 藻 属 进 行 一 系 列 的 研 究表 明 ,即 使 阿 特 拉 津 的 含 量 相 当 低 的 情 况 下 ,它 们 对细 胞 所 产 生 的 毒 性 、 阻 止 光 合 作 用 、 阻 碍 细 胞 生 长 等作 用 因 细 胞 种 类 、 受 除 草 剂 作 用 的 时 间 和 浓 度 的 不 同而 有 所 差 异 ,由 此 会 对 生 物 群 落 的 构 成 产 生 很 大 的 影响 ,从 而 对 食 物 链 产 生 影 响 。对 许 多 对 哺 乳 动 物 的 研 究 也 表 明 阿 特 拉 津 可 造成 繁 殖 异 常 ,如 减 少 睾 酮 的 分 泌 、 改 变 性 成 熟 时 间 ,降低 体 内 雄 激 素 的 含 量 、 提 高 雌 激 素 的 含 量 等 现 象 。 长期 接 触 会 导 致 动 物 乳 腺 癌 和 卵 巢 癌 的 发 生 17 ,在 鼠类 中 ,阿 特 拉 津 会 使 仓 鼠 染 色 体 破 裂 ,干 扰 精 子 的 正常 生 成 与 成 熟 过 程 ;白 鼠 出 现 白 血 球 减 少 、 免 疫 异 常和 痉 挛 、 筋 挛 缩 等 神 经 系 统 急 性 中 毒 现 象 。 人 类 现 象研 究 表 明 ,阿 特 拉 津 可 能 对 人 类 有 致 癌 作 用 ,长 期 接触 阿 特 拉 津 的 人 患 前 列 腺 癌 的 比 率 要 比 平 均 水 平 高出 3. 5倍 以 上 ,可 导 致 乳 腺 癌 和 卵 巢 癌 的 发 生 ,也 可能 造 成 人 类 血 管 系 统 发 生 问 题 和 再 生 繁 殖 困 难 14 。另 外 ,用 阿 特 拉 津 处 理 体 外 培 养 的 人 淋 巴 细 胞 ,当 阿 特 拉 津 浓 度 为 0. 001 g L - 1 ,淋 巴 细 胞 染 色 体轻 微 受 损 ;浓 度 达 到 0. 005 g L - 1时 ,染 色 体 发 生 显著 损 伤 。 Susanne 等 18 发 现 阿 特 拉 津 能 使 人 体 内CYP19酶 的 活 性 升 高 ,干 扰 内 分 泌 平 衡 ,对 生 物 体 的内 分 泌 系 统 产 生 破 坏 ,引 起 一 系 列 病 症 ,甚 至 引 发 癌症 。 目 前 ,阿 特 拉 津 被 列 为 环 境 荷 尔 蒙 的 可 疑 物 质 ,受 到 各 国 政 府 的 监 控 。3 阿 特 拉 津 的 植 物 降 解 与 应 用阿 特 拉 津 在 土 壤 和 水 体 中 的 分 解 既 有 化 学 降 解过 程 ,也 有 生 物 降 解 过 程 ,但 以 生 物 降 解 为 主 。 由 于农 药 结 构 存 在 差 异 、 理 化 性 质 不 同 ,其 生 物 可 降 解 性也 不 同 ,阿 特 拉 津 的 均 三 氮 苯 环 结 构 能 抵 抗 微 生 物 的进 攻 ,降 低 了 其 生 物 可 利 用 性 19 ;但 微 生 物 的 种 类 多样 、 易 变 异 、 适 应 性 强 ,一 些 能 降 解 阿 特 拉 津 的 微 生 物已 从 环 境 中 分 离 出 并 鉴 定 ,主 要 包 括 细 菌 、 真 菌 、 放 线菌 、 藻 类 等 。 由 于 微 生 物 反 应 的 温 和 性 和 多 样 性 ,生物 修 复 与 其 他 污 染 土 壤 的 处 理 技 术 相 比 ,具 有 成 本低 、 操 作 条 件 广 泛 、 无 二 次 污 染 及 处 理 效 果 好 等 优 点 ,能 达 到 对 污 染 土 壤 永 久 清 洁 修 复 的 目 的 ,而 通 过 强 化微 生 物 的 代 谢 分 解 作 用 进 行 污 染 控 制 的 生 物 修 复 技术 是 解 决 难 降 解 化 合 物 污 染 的 关 键 技 术 ,具 有 广 阔 的产 业 化 前 景 。通 过 植 物 体 的 代 谢 活 力 可 以 降 解 土 壤 中 的 污 染物 。 污 染 物 对 植 物 的 毒 害 作 用 也 具 有 选 择 性 ,玉 米 、高 粱 、 甘 蔗 、 宿 根 高 粱 等 对 阿 特 拉 津 的 抗 性 较 为 稳 定 ,在 这 些 作 物 中 含 有 一 种 谷 胱 甘 肽 s - 转 移 酶 ,可 以 促进 阿 特 拉 津 与 谷 胱 甘 肽 生 成 可 溶 于 水 的 结 合 体 ,使 阿特 拉 津 在 这 些 物 体 内 失 去 活 性 ,从 而 使 这 些 作 物 不 致于 遭 受 伤 害 3 。 Kruger等 20 ( 1997)研 究 发 现 ,植 物Kochia可 明 显 地 吸 收 多 年 沉 积 的 阿 特 拉 津 ;美 国 衣 阿华 州 为 了 防 治 农 业 径 流 的 影 响 ,截 留 和 去 除 除 草 剂 阿特 拉 津 和 硝 酸 盐 对 下 流 河 流 和 地 下 水 的 污 染 ,沿 河 栽种 了 杨 树 建 立 缓 冲 带 ,结 果 使 10% 20%的 阿 特 拉 津被 树 木 吸 收 21 。 在 农 田 与 水 体 、 农 药 厂 与 水 体 之 间设 置 植 物 过 滤 带 或 利 用 湿 地 植 物 ,滞 缓 地 表 径 流 入 河入 渠 ,截 留 地 表 和 地 下 径 流 中 部 分 农 药 ,可 降 低 农 药向 其 它 地 区 的 迁 移 含 量 ,提 高 地 表 水 质 量 及 减 少 除 草剂 流 失 22 23 。 Burken和 Sehnoor 21 ( 1997 )从 培 植于 含 阿 特 拉 津 土 壤 和 沙 石 中 的 杨 树 的 根 、 茎 和 叶 中 提取 到 了 阿 特 拉 津 母 体 及 6种 代 谢 产 物 ,并 发 现 培 养 80d后 ,母 体 化 合 物 占 标 记 量 的 比 率 分 别 为 :土 壤 中50%以 上 ,杨 树 根 系 38%左 右 ,叶 片 中 10%左 右 ;且随 着 培 养 时 间 的 延 长 ,叶 片 中 代 谢 产 物 的 比 率 明 显 上升 ,说 明 杨 树 对 阿 特 拉 津 具 有 很 强 的 吸 收 与 同 化 能力 。 Perkovich等 24 (1996)种 植 地 肤 草 在 含 阿 特 拉 津土 壤 上 ,大 大 加 速 了 阿 特 拉 津 在 根 际 区 的 矿 化 , 36 d后 其 根 际 土 壤 的 阿 特 拉 津 矿 化 率 达 62. 1% ,而 没 有 种植 物 与 灭 菌 土 中 阿 特 拉 津 的 矿 化 率 分 别 为 48. 7%和4. 4%。 Singh等 25 (2003)发 现 狼 牙 草 能 够 加 速 土 壤中 阿 特 拉 津 和 西 马 津 的 降 解 ,种 有 狼 牙 草 的 土 壤 中 微生 物 的 生 物 量 和 脱 氢 酶 活 性 显 著 高 于 未 种 植 的 土 壤 。Mckinlay和 Kasperek 26 (2004)研 究 了 湿 地 系 统 中 除草 剂 阿 特 拉 津 的 去 除 ,发 现 阿 特 拉 津 的 去 除 主 要 依 靠植 物 根 系 的 微 生 物 作 用 。 Roveton 27 (1997)的 研 究 结果 表 明 ,玉 米 对 阿 特 拉 津 的 吸 收 与 代 谢 能 力 也 很 强 ,玉 米 苗 72 h可 将 吸 收 的 95%的 阿 特 拉 津 转 化 为 代 谢产 物 ,而 在 死 植 株 中 ,吸 收 量 的 80%仍 为 母 体 化 合物 。 在 高 梁 叶 片 中 ,在 7 h内 可 以 有 62%被 吸 收 的 阿特 拉 津 转 化 为 溶 于 水 的 化 合 物 ,即 s - (4 - 乙 氨 基 -6 -异 丙 氨 基 - 2 -均 三 氮 苯 )谷 胱 甘 肽 和 丫 - 1谷 酰基 (4 -乙 酰 基 - 6 -异 丙 氨 基 - 2 -均 三 氮 苯 ) - L -半 胱 氨 酸 6 。192第 29卷 增 刊 农 业 环 境 科 学 学 报 阿 特 拉 津 主 要 作 用 是 抑 制 植 物 叶 绿 体 中 的 光 合作 用 ,作 用 机 理 是 植 物 叶 绿 体 的 光 合 作 用 中 心 有 一 种32KD蛋 白 ,是 质 体 醌 的 结 合 部 位 ,阿 特 拉 津 与 质 体 醌竞 争 32KD蛋 白 上 的 同 一 结 合 部 位 。 当 阿 特 拉 津 与32KD蛋 白 结 合 后 ,抑 制 了 光 合 作 用 中 心 光 合 系 统 电 子 传 递 中 的 质 体 醌 传 递 电 子 ,因 而 使 能 量 传 递 中断 ,光 合 作 用 停 止 ,导 致 植 物 死 亡 。 编 码 32KD蛋 白的 基 因 定 位 在 叶 绿 体 基 因 组 上 ,称 PsbA基 因 。 朱 立煌 等 28 (1986)从 抗 阿 特 拉 津 的 龙 葵 植 物 中 提 取 出 了抗 性 基 因 ,将 其 导 入 大 豆 叶 绿 体 基 因 组 中 获 得 了 转 基因 大 豆 植 株 ,并 证 实 抗 性 基 因 可 传 递 到 后 代 。 Cheuny等 把 抗 阿 特 拉 津 的 苋 菜 PsbA基 因 与 编 码 RUBPCase小 亚 基 的 转 运 肽 的 序 列 相 融 合 后 导 入 烟 草 细 胞 ,结 果表 明 该 嵌 合 基 因 整 合 到 了 烟 草 的 核 基 因 组 上 ,其 产 物在 正 常 表 达 后 被 转 运 到 叶 绿 体 中 ,具 有 抗 阿 特 拉 津 的特 性 。 Mandelbaum等 28 (1995)从 被 阿 特 拉 津 污 染 的土 壤 中 分 离 到 一 株 以 阿 特 拉 津 为 唯 一 氮 源 的 假 单 胞杆 菌 ADP,研 究 表 明 该 菌 株 降 解 阿 特 拉 津 的 前 三 步 反应 需 要 A tazA、 A tazB和 A tazC三 种 酶 ,它 们 分 别 催 化阿 特 拉 津 脱 氯 、 脱 酰 氨 基 和 水 解 反 应 ,目 前 ,编 码 这 三种 酶 的 基 因 已 被 分 离 并 测 序 。已 有 报 道 发 现 选 择 的 地 衣 、 狐 尾 草 、 黍 属 、 猫 薄荷 、 蓟 属 植 物 根 际 土 壤 对 阿 特 拉 津 有 较 大 的 矿 化 能力 ,湿 地 植 物 中 的 灯 芯 草 、 芦 苇 、 黄 叶 尾 、 舌 黄 等 能 消除 阿 特 拉 津 29 ,并 且 由 于 植 物 根 系 的 代 谢 活 动 提 供了 适 宜 于 土 壤 微 生 物 的 微 生 态 环 境 ,十 分 有 利 于 根 际微 生 物 吸 收 利 用 有 机 污 染 物 30 。 种 植 狼 尾 草 的 土 壤比 不 种 的 土 壤 对 阿 特 拉 津 的 去 除 率 更 高 ,可 能 是 由 于植 物 吸 收 、 植 物 根 系 分 泌 物 、 酶 的 降 解 ,或 植 物 与 根 际微 生 物 共 同 作 用 的 结 果 30 。4 阿 特 拉 津 植 物 降 解 研 究 趋 势由 于 阿 特 拉 津 在 除 草 剂 中 的 用 量 比 例 很 大 ,其 对人 类 的 健 康 和 生 态 环 境 的 影 响 需 要 进 一 步 深 入 研 究 。同 时 ,应 当 加 强 阿 特 拉 津 污 染 的 生 物 治 理 和 修 复 的 研究 ,其 中 植 物 修 复 具 有 操 作 比 较 简 单 ,投 资 相 对 较 低 ,植 物 修 复 技 术 的 费 用 约 为 微 生 物 原 位 修 复 的 1 /5,物理 化 学 处 理 法 的 1 /10,尤 其 是 多 年 生 植 物 可 一 次 投 入多 年 受 益 ,同 时 兼 具 修 复 、 保 护 和 美 化 环 境 的 功 能 。因 而 ,农 药 污 染 环 境 的 植 物 修 复 技 术 己 引 起 人 们 的 极大 关 注 。 以 后 应 主 要 向 以 下 几 个 方 面 展 开 进 一 步 的工 作 。4. 1阿 特 拉 津 降 解 植 物 的 进 一 步 筛 选 与 应 用目 前 ,植 物 降 解 阿 特 拉 津 的 研 究 和 应 用 才 刚 起步 ,快 速 有 效 的 从 环 境 筛 选 出 更 多 的 阿 特 拉 津 高 效 降解 植 物 ,并 进 一 步 研 究 其 对 阿 特 拉 津 的 降 解 机 理 ,以便 更 好 利 用 其 降 解 潜 力 ,进 而 为 土 壤 的 修 复 提 供 理 论基 础 。4. 2植 物 与 微 生 物 结 合 降 解 的 研 究目 前 阿 特 拉 津 的 微 生 物 降 解 研 究 已 经 很 多 ,而 土壤 中 的 微 生 物 与 植 物 根 系 的 共 存 体 根 际 环 境 对阿 特 拉 津 的 降 解 研 究 还 比 较 薄 弱 ,应 该 加 以 强 化 ,发挥 其 修 复 作 用 也 是 值 得 重 视 和 研 究 的 方 向 。4. 3阿 特 拉 津 降 解 植 物 的 基 因 构 建环 境 中 虽 然 存 在 一 些 能 降 解 阿 特 拉 津 的 植 物 ,但通 过 常 规 的 筛 选 方 式 所 需 周 期 较 长 ,因 此 利 用 生 物 技术 构 建 高 效 降 解 植 物 ,使 之 更 有 效 地 应 用 于 环 境 治理 ,是 一 个 重 要 的 研 究 方 向 。参 考 文 献 : 1 李 清 波 ,黄 国 红 ,王 颜 红 ,等 . 阿 特 拉 津 生 态 风 险 及 其 检 测 和 修 复 技术 研 究 进 展 J . 应 用 生 态 学 报 , 2002, 13 (5) : 625 - 628.L I Q ing - bo, HUANG Guo - hong, WANG Yan - hong, et al. Ad2vances of studies on ecological risk of herbicide atrazine and its determ i2nation and remediation J . Chinese Journal of A pplied Ecology, 2002,13 (5) : 625 - 628. 2 中 国 化 工 产 品 大 全 (下 ) :除 草 剂 M . 北 京 :化 工 出 版 社 , 1994. 3 司 友 斌 ,孟 雪 梅 . 除 草 剂 阿 特 拉 津 的 环 境 行 为 及 其 生 态 修 复 研 究 进展 J . 安 徽 农 业 大 学 学 报 , 2007, 34 (3) : 451 - 455.SI You - bin,MENG Xue - mei. Advance in environmental fate and ec2ological remediation of the herbicide atrazine J . Journal of Anhui Ag2ricultural U niversity, 2007, 34 (3) : 451 - 455. 4 刘 爱 菊 ,朱 鲁 生 ,王 军 ,等 . 除 草 剂 阿 特 拉 津 的 环 境 毒 理 研 究 进 展 J . 土 壤 与 环 境 , 2002, 11 (4) : 405 - 408.L IU A i - ju, ZMU Lu - sheng,WANG Jun, et al. Progress of study onthe environmental toxicology of the herbicide atrazine J . Soil and En2vironm ental Sciences, 2002, 11 (4) : 405 - 408. 5 弓 爱 君 ,叶 常 明 . 除 草 剂 阿 特 拉 津 的 环 境 行 为 综 述 J . 环 境 科 学 进展 , 1997, 5 (2) : 37 - 47.GNG A i - jun, YE Chang - m ing. Behavior of herbicide atrazine in en2vironment J . Advances in Environm ental Science, 1997, 5 ( 2 ) : 37- 47. 6 Kligerman A D, Ooel T C L, Tennant A H, et al. Cytogenetic studiesof three atrazine herbicides. I - in vitro studies J . M urat R es, 2000,465: 53 - 59. 7 Hofman R S, Capel P D, Larson S J. Comparison of pesticide in eightUSurban stream s J . Environ Toxicol Chenl, 2000, 19 (9) : 2249 - 2258. 8 Bardelo D. Herbicide metabolites in surface water and groundwater C . ACS Sym posium Series, 1996, 630: 253 - 273. 9 Martun M, Hagege A. U se of the strazine ring of atrazine by stable bac2terial m ixed cultures J . Analy Chim Acta, 1998, 373: 161 - 165. 10 Cai Zong - wei, W ang Dong - li, Ma W T. Gas chromatographyion292 陈 建 军 等 :除 草 剂 阿 特 拉 津 的 生 态 风 险 与 植 物 修 复 研 究 进 展 2010年 3月trap mass spectrometry app lied for the analysis of atrazine herbicidesin environmental waters by an isotope dilution technique J . AnalyChim A cta, 2004, 503 (2) : 263 - 270. 11 任 晋 ,蒋 可 . 官 厅 水 库 水 中 莠 去 津 及 其 降 解 产 物 残 留 的 分 析 J . 分 析 实 验 室 , 2004, 23 (12) : 17 - 20.REN Jin, JLANG Ke. Determ ination of atrazine and its degradationp roducts in water samp les of Guanting reservoir J . Chinese Journalof Analysis Laboratory, 2004, 23 (12) : 17 - 20. 12 王 子 键 ,吕 怡 兵 ,王 毅 ,等 . 淮 河 水 体 取 代 苯 类 污 染 及 其 生 态 风险 J . 环 境 科 学 学 报 , 2002, 22 (3) : 300 - 303.WANG Zi - jian, LO Yi - bing,WANG Yi, et al. A ssessing the ecolog2ical risk of substituted benzenes in Huaihe R iver J . A cta ScientiaeCircum stantiae, 2002, 22 (3) : 300 - 303. 13 朱 鲁 生 ,王 金 花 ,王 军 . 除 草 剂 莠 去 津 对 长 期 定 位 施 肥 土 壤 中酶 活 性 的 影 响 J . 生 态 毒 理 学 报 , 2006, 1 (1) : 64 - 69.ZHU Lu - sheng,WANG Jin - hua,WANG Jun. Effects of atrazine onenzyme activities in soils with longterm fertilizer J . Asian Journal ofEcotoxicology, 2006, 1 (1) : 64 - 69. 14 万 年 升 ,顾 续 东 ,段 舜 山 . 阿 特 拉 津 生 态 毒 性 与 生 物 降 解 的 研 究 J . 环 境 科 学 学 报 , 2006, 26 (4) : 552 - 560.WAN N ian - sheng, GU Ji - dong, DUAN Shun - shan. Eco - toxicityand biodegradation of atrazine in the environment J . A cta ScientiaeCircum stantiae, 2006, 26 (4) : 552 - 560. 15 Moorman T B. National soil tilth laboratoryM . USA: USDA - Agri2cultrual Beseacreh Service, Ames, Iowa, 1999. 16 叶 新 强 ,鲁 岩 ,张 恒 ,除 草 剂 阿 特 拉 津 的 使 用 与 危 害 J . 环境 科 学 与 管 理 , 2006, 31 (7) : 95 - 97.YE Xin - qiang, LU Yan, ZHANG Heng. The usage and perm icious2ness of the herbicide atrazine J . Environm ental Science and M an2agem ent, 2006, 31 (7) : 95 - 97. 17 Chap in R E, Stevens J T, Hughes C L, et al. A trazine: Mechanism s ofhormonal imbalance in femole SD rats J . Funda Appl Toxicol, 1996,29: 1 - 17. 18 Suanne W A. Sensitive enzyme immunoassay for the detection of at2rgine based upon sheep. antibodies analytical lettersM . Toronto: Ac2adem ic Press lnc. 1992: 1317 - l408. 19 Gu J D, Berry D F, Taraban R H , et al. B iodegradability of A t2razine, Cyanazine, and D ieamba in wetland soils R . V irglinia W aterResource Research Center, Bulletin 1992. No. 172, V irginia Teeh,B laeksburg, V irginia: 72. 20 Kruger E L, Anhalt J C, Scorenson D, et al. A trazine degradation inpesticide - contam inated soils R . Phytoremediation of soil and watercontam inants, Ameriacan Chem ical Society, W ashington DC, 1997:54 - 64. 21 Burken J G, Schnoor J L. Up take and metabolism of atrazine by pop2lar trees J . Environ Sci Technol, 1997, 31: 1399 - 1406. 22

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论