摘要：農(nóng)藥是化學(xué)品中的重要種類(lèi)，它在防治、殺害、驅(qū)避或減少農(nóng)作物的病蟲(chóng)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(shí)證明，化學(xué)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(jìn)入環(huán)境后會(huì)不斷地從施藥區(qū)向四周擴(kuò)散，從而導(dǎo)致對(duì)水、大氣、土壤及生物產(chǎn)生污染和危害，影響周?chē)h(huán)境的安全。它通過(guò)主要農(nóng)業(yè)應(yīng)用進(jìn)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(lèi)文明進(jìn)步的產(chǎn)物，為解決人類(lèi)溫飽、增強(qiáng)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，對(duì)人類(lèi)健康起到了積極作用。尤其是20世紀(jì)三四十年代，有機(jī)農(nóng)藥的成功發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)，為控制害蟲(chóng)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(lèi)更加健康安全地生存，了解、避免、減緩和解決這一越發(fā)嚴(yán)重的問(wèn)題，有必要和必須探索和研究農(nóng)藥的環(huán)境污染機(jī)理。

1概述

1.1農(nóng)藥的定義

農(nóng)藥廣義的定義是指用于預(yù)防、消滅或者控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲(chóng)、草和其他有害生物以及有目的地調(diào)節(jié)植物、昆蟲(chóng)生長(zhǎng)的化學(xué)合成或者來(lái)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(jìn)植物和農(nóng)作物的成長(zhǎng)，所施用的殺蟲(chóng)、殺菌、殺滅有害動(dòng)物(或雜草)的一類(lèi)藥物統(tǒng)稱(chēng)。特指在農(nóng)業(yè)上用于防治病蟲(chóng)以及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、除草等藥劑。

1.2農(nóng)藥的毒性

農(nóng)藥對(duì)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(jìn)入人體內(nèi)，在短時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出的急性病理反應(yīng)為急性中毒。急性中毒往往導(dǎo)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(guó)環(huán)境署報(bào)告，全世界每年有300多萬(wàn)人農(nóng)藥中毒，其中20萬(wàn)人死亡。時(shí)至今日，由于農(nóng)藥在各方面的廣泛應(yīng)用，任何一個(gè)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(lèi)的農(nóng)藥，或是通過(guò)食物，或是通過(guò)飲水。由此所產(chǎn)生的可能對(duì)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(yīng)。

1.3農(nóng)藥對(duì)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(duì)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(zhǎng)的作物和所結(jié)的果實(shí)也會(huì)吸收污染空氣。一種簡(jiǎn)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?gòu)娜~面上蒸發(fā)出它，過(guò)程相當(dāng)復(fù)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(jī)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(qiáng)烈地吸附，則它們就容易滯留在土壤的固相，不易進(jìn)一步造成對(duì)周?chē)h(huán)境的污染;反之，就容易發(fā)生遷移，如被淋溶進(jìn)入地下水而造成污染。農(nóng)藥滯留、遷移的物理化學(xué)原理有：表面功能基團(tuán);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(guò)程，它是農(nóng)藥在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要途徑。水解反應(yīng)是許多農(nóng)藥如有機(jī)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(jī)制的主要判據(jù)之一，也是評(píng)價(jià)農(nóng)藥在水中殘留特性的重要指標(biāo)。研究農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的水解，尤其是一些有機(jī)磷酸脂類(lèi)殺蟲(chóng)劑、磺酰脲類(lèi)除草劑水解反應(yīng)是其在環(huán)境中降解轉(zhuǎn)化的初始步驟，對(duì)于了解這些農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的歸宿機(jī)制、殘留特性及其對(duì)靶標(biāo)與非靶標(biāo)生物的毒理效應(yīng)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(xué)反應(yīng)。光物理反應(yīng)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(méi)有變化;而光化學(xué)反應(yīng)則是通過(guò)農(nóng)藥分子的異構(gòu)化、鍵斷裂、分子重排或分子間反應(yīng)生成新的化合物。環(huán)境中農(nóng)藥的光化學(xué)反應(yīng)可在氣相、水相、固相中發(fā)生。盡管評(píng)價(jià)農(nóng)藥在環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化行為時(shí)，有一些農(nóng)藥光化學(xué)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(guò)程，它不可逆地改變了反應(yīng)分子，強(qiáng)烈影響著某些農(nóng)藥在環(huán)境中的趨勢(shì)。因此研究農(nóng)藥的光化學(xué)降解具有非常重要的意義。

3農(nóng)藥污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物的生命代謝活動(dòng)對(duì)有機(jī)農(nóng)藥的降解作用使受污染土壤恢復(fù)到健康狀態(tài)。所利用的微生物主要有土著微生物、外來(lái)微生物和基因工程菌3種類(lèi)型。微生物修復(fù)技術(shù)可分為原位修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)和異位修復(fù)，其中原位修復(fù)不僅操作簡(jiǎn)單、成本低，而且不破壞植物生長(zhǎng)所需要的土壤環(huán)境，污染物氧化安全，無(wú)二次污染，處理效果好，是一種高效、經(jīng)濟(jì)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(guò)酶促反應(yīng)降解農(nóng)藥;另一種是將農(nóng)藥與其它有機(jī)質(zhì)進(jìn)行共代謝。微生物修復(fù)與植物修復(fù)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(guò)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(fù)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(dá)90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg，后者降解率達(dá)96.4%。

現(xiàn)今微生物修復(fù)農(nóng)藥污染已進(jìn)入基因水平，通過(guò)基因重組、構(gòu)建基因工程菌來(lái)提高微生物降解農(nóng)藥的能力。目前對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的研究已相當(dāng)成熟。世界各國(guó)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(dá)穩(wěn)定的新菌株。

有微生物原位修復(fù)技術(shù)的構(gòu)成提高修復(fù)效果的技術(shù)措施的成功例子，但存在的問(wèn)題也非常突出。首先，雖然已經(jīng)篩選到許多有機(jī)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(jī)農(nóng)藥中各組分;另外，許多實(shí)驗(yàn)室得到的高效降解菌在實(shí)際應(yīng)用中效率不高，修復(fù)效果不理想。為此，有機(jī)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(xué)工作者的研究熱點(diǎn)課題。

基因工程菌用于污染物處理的研究成果令人鼓舞，發(fā)展?jié)摿艽?。但是，基因工程菌的?yīng)用研究尚停留在實(shí)驗(yàn)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(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，主要包括基因工程菌構(gòu)建的技術(shù)問(wèn)題和應(yīng)用的安全性問(wèn)題。如今，微生物修復(fù)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(lái)越突出。