有机氯杀虫剂-DDT(2)

1、概 要 简述简述DDT DDT及其代谢物的毒性及其代谢物的毒性 微生物降解微生物降解DDT的研究进展的研究进展 降解降解DDT的微生物的微生物细菌降解细菌降解DDT的途径的途径真菌降解真菌降解DDT的途径的途径土壤中微生物对土壤中微生物对DDT的降解及其影响因素的降解及其影响因素生物刺激法强化去除土壤中的生物刺激法强化去除土壤中的DDT简述 DDT 滴 滴 涕滴 滴 涕( D D T )， 化 学 名 为 双 对 氯 苯 基 三 氯 乙 烷， 化 学 名 为 双 对 氯 苯 基 三 氯 乙 烷(Dichlorodiphenyltrichloroethane) ，是一种有效的广谱有机氯杀，是一种

2、有效的广谱有机氯杀虫剂。在虫剂。在20世纪上半叶，被各国广泛应用于防治农业病虫害和疟疾世纪上半叶，被各国广泛应用于防治农业病虫害和疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病领域，是当时主要的有机氯杀虫剂。但伤寒等蚊蝇传播的疾病领域，是当时主要的有机氯杀虫剂。但DDT作为一种神经及实质性脏器毒物，具有强稳定性强、持久性强、作为一种神经及实质性脏器毒物，具有强稳定性强、持久性强、生物积累性等特点，由于被广泛使用，已对食品安全和人类健生物积累性等特点，由于被广泛使用，已对食品安全和人类健康造成重大威胁。因此，康造成重大威胁。因此，斯德哥尔摩公约斯德哥尔摩公约将将DDT列为首批限列为首批限制使用的农药之一。制使用的农药

3、之一。 结构结构 DDT的分子式为的分子式为C14H9Cl5，分子量，分子量354.5，CAS号号50-29-3。 理化性质理化性质 DDT为无色针状结晶，无味，几乎无嗅，密度为无色针状结晶，无味，几乎无嗅，密度1.55 (25)，熔，熔点点107110，沸点，沸点260，极不易溶于水，溶于有机溶剂。，极不易溶于水，溶于有机溶剂。DDT化化学性质稳定，在常温下不分解，对酸稳定，强碱及含铁溶液易促学性质稳定，在常温下不分解，对酸稳定，强碱及含铁溶液易促进其分解。进其分解。 简述 DDT DDT的主要的主要代谢途径代谢途径简述 DDTClClClClClClClClClClClClClHClClC

4、lHHClOClHHClOClOClHClClClHHClDDTDDEDDDDDMSDDOHDDADDMU人体环境DDNU-HClDDT及其代谢物的毒性 DDT的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDE的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDD的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDMU的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDMS的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDOH的毒性的毒性DDT及其代谢物的毒性 DDA的毒性的毒性降解DDT的微生物细菌降解DDT的途径还原脱氯降解还原脱氯降解DDT Proteus vulgaris（普通变形杆菌）是最早报道的能够把（普通变形杆菌）是最早报道的能够把

5、DDT还原成还原成DDD的微生物之一。从的微生物之一。从DDT还原脱氯形成还原脱氯形成DDD的过程包括用的过程包括用一个氯原子取代脂肪链上的一个氯原子，需要过渡态的金属和金一个氯原子取代脂肪链上的一个氯原子，需要过渡态的金属和金属复合物充当还原剂。在大多数情况下，这个过程包含一个电子属复合物充当还原剂。在大多数情况下，这个过程包含一个电子转移，去除一个氯离子和形成一个烷基。这个过程和其他还原反转移，去除一个氯离子和形成一个烷基。这个过程和其他还原反应（如硫酸盐还原）不一样，它不产生能量，因为应（如硫酸盐还原）不一样，它不产生能量，因为DDT并不是生并不是生物产能途径中的最终电子受体。物产能途径

6、中的最终电子受体。 细菌降解DDT的途径先脱氯化氢再开环降解先脱氯化氢再开环降解DDT Hay等推测了等推测了Pseudomonas acidovorans（食酸假单细胞菌）（食酸假单细胞菌）M3GY以联苯为碳源共代谢降解以联苯为碳源共代谢降解DDT的可能途径。该菌株先将的可能途径。该菌株先将DDT脱氯化氢生成脱氯化氢生成DDE，再由双加氧酶在苯环上引入双羟基，苯环开，再由双加氧酶在苯环上引入双羟基，苯环开环后经一系列推测的代谢过程生成对氯苯甲酸及对氯苯乙酸。环后经一系列推测的代谢过程生成对氯苯甲酸及对氯苯乙酸。 直接开环降解直接开环降解DDT Nadeau等研究了等研究了Alcaligene

7、s eutrophus A5（真氧产碱杆菌）降（真氧产碱杆菌）降解解DDT的途径。结果表明，首先是在联苯双加氧酶的作用下苯环的邻的途径。结果表明，首先是在联苯双加氧酶的作用下苯环的邻位和间位的羟基化作用，生成位和间位的羟基化作用，生成2,3-Dihydrodiol DDT和和2,3-Dihydroxy DDT，接下来被开环后生成，接下来被开环后生成4-氯苯甲酸，这个途径代表了好氧条件氯苯甲酸，这个途径代表了好氧条件下对下对DDT比较完全的降解过程。比较完全的降解过程。 细菌降解DDT的途径真菌降解DDT的途径 微生物对微生物对DDT的降解并不仅仅限于细菌。有些真菌通过类似的降解并不仅仅限于细菌

8、。有些真菌通过类似于图于图1中的还原脱氯方式降解中的还原脱氯方式降解DDT。也有通过羟基化作用降解。也有通过羟基化作用降解DDT的，的，科研人员特别注意研究木质素降解真菌对科研人员特别注意研究木质素降解真菌对DDT的降解能力，这方面的降解能力，这方面的工作主要集中于的工作主要集中于Phanerochate chrysosporium（黄孢原毛平革菌）。（黄孢原毛平革菌）。 Fernando等的进一步研究表明，碳源严重影响等的进一步研究表明，碳源严重影响P.chrysosporium对对DDT的降解率。从支持的降解率。从支持DDT降解的角度来看，淀粉和纤维素比其降解的角度来看，淀粉和纤维素比其他

9、复杂的碳水化合物或糖类好。由于降解现象和三氯杀螨醇的产他复杂的碳水化合物或糖类好。由于降解现象和三氯杀螨醇的产生只有在菌株开始产生木质素降解酶系之后才发生，因此推测该生只有在菌株开始产生木质素降解酶系之后才发生，因此推测该菌株降解菌株降解DDT是由木质素降解系统所介导。虽然，木质素降解系是由木质素降解系统所介导。虽然，木质素降解系统在统在DDT降解中的作用是一个重要的问题，因为它涉及到如何分离具有降解中的作用是一个重要的问题，因为它涉及到如何分离具有降解功能的菌株和选择合适的降解条件来降解降解功能的菌株和选择合适的降解条件来降解DDT，但是它的具体机，但是它的具体机制目前还不清楚，还需进一步研

10、究。制目前还不清楚，还需进一步研究。 土壤中微生物对DDT的降解及其影响因素 DDT在土壤中的降解途径和纯培养微生物对它的降解途径类在土壤中的降解途径和纯培养微生物对它的降解途径类似，在缺氧土壤中，似，在缺氧土壤中，DDT通过还原脱氯形成通过还原脱氯形成DDD被认为是主要被认为是主要的路线；也可以检测到少量的的路线；也可以检测到少量的DDA、DDM、DDOH、DPB和和DDE。与之相应的是，在好氧土壤中。与之相应的是，在好氧土壤中DDT主要被脱氯化氢形成主要被脱氯化氢形成DDE。尽管不少研究表明，在土壤中存在降解。尽管不少研究表明，在土壤中存在降解DDT的微生物区系，的微生物区系，但是但是DD

11、T在土壤中矿化率仍然很低，残留期仍然很长。在土壤中矿化率仍然很低，残留期仍然很长。 土壤中微生物对DDT的降解及其影响因素 影响土壤中影响土壤中DDT微生物降解的因素主要包括：微生物降解的因素主要包括：土壤有机质土壤有机质、土土壤湿度壤湿度、土壤温度土壤温度和和生物可利用率生物可利用率。 土壤有机质土壤有机质通过维持活性微生物区系和向通过维持活性微生物区系和向DDT的降解提供共代谢碳的降解提供共代谢碳源的方式来影响生物降解；源的方式来影响生物降解； 土壤湿度土壤湿度除了影响微生物活性及污染物的吸附外，还通过影响除了影响微生物活性及污染物的吸附外，还通过影响土壤中的氧气水平来影响土壤中的氧气水平

12、来影响DDT的降解。正如前文所述，在好氧条件的降解。正如前文所述，在好氧条件下下DDT降解的主要残留物是降解的主要残留物是DDE，而在厌氧条件下，例如灌溉所，而在厌氧条件下，例如灌溉所引起的厌氧条件（即水饱和土壤）下，积累的主要残留物是引起的厌氧条件（即水饱和土壤）下，积累的主要残留物是DDD ；土壤中微生物对DDT的降解及其影响因素 土壤温度土壤温度直接影响微生物活性，并因此影响直接影响微生物活性，并因此影响DDT的生物降解的生物降解 ； 生物可利用率生物可利用率是最主要的因素，是最主要的因素，它是指一种化学物质（营养物质、底它是指一种化学物质（营养物质、底物或有毒物质）能够被生物利用的程度

13、。物或有毒物质）能够被生物利用的程度。土壤颗粒的吸附作用及颗粒土壤颗粒的吸附作用及颗粒内部的固定作用是降低内部的固定作用是降低DDT生物可利用率的关键因素生物可利用率的关键因素。随着时间的推移，。随着时间的推移，DDT残留物可能变成了结合态，它们或被土壤物质吸附，或分散在直残留物可能变成了结合态，它们或被土壤物质吸附，或分散在直径不超过径不超过100nm的空隙里，这些空隙是细菌、真菌很难到达的，因此的空隙里，这些空隙是细菌、真菌很难到达的，因此微生物就很难发挥降解微生物就很难发挥降解DDT的功能。而且这些结合态的残留物会随的功能。而且这些结合态的残留物会随着时间的推移而缓慢地释放出来，或者由于

14、动物吞噬的土壤颗粒着时间的推移而缓慢地释放出来，或者由于动物吞噬的土壤颗粒而导致在动物体内生物积累，使而导致在动物体内生物积累，使DDT进入动物产品（例如肉和牛奶），进入动物产品（例如肉和牛奶），进一步通过食物链进入人体对人造成危害。进一步通过食物链进入人体对人造成危害。 生物刺激法强化去除土壤中DDT 由于生物降解由于生物降解DDT大多数以共代谢方式进行，因此要通过微生物的大多数以共代谢方式进行，因此要通过微生物的修复作用来去除土壤中修复作用来去除土壤中DDT就必须综合考虑共代谢营养物的因素。就必须综合考虑共代谢营养物的因素。Golovleva等发现，向土壤中添加十六烷或甘油能加快等发现，向土壤中添加十六烷或甘油能加快DDT降解。降解。Gray等使用添加有机废弃物（如鸡粪肥料，旧报纸。稻草及木屑等）等使用添加有机废弃物（如鸡粪肥料，旧报纸。稻草及木屑等）的办法来刺激土壤中土著微生物区系降解的办法来刺激土壤中土著微生物区系降解DDT。结果表明，经过添加处。结果表明，经过添加处理的土壤再进行生物堆