[发明专利]一株降解除草剂阿特拉津的高效菌株及其作用

说明书

技术领域

本发明属于化学农药生物降解技术领域，涉及一株土生细菌Shinella sp.HBZA0511菌株(粒申氏杆菌)，及其对农药阿特拉津的降解作用，可用于土壤农药污染的原位修复工程。

背景技术

阿特拉津(Atrazine，化学名称2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1，3，5-三嗪，分子式C₈H₁₄ClN₅)，又名莠去津，属均三氮苯类除草剂，广泛用于玉米地、高粱地、甘蔗田、果园、苗圃、林地防除一年生禾本科杂草，对多年生杂草也有一定的抑制作用。阿特拉津可在苗前或苗后使用，但其在土壤中的残留期较长，并具有生物活性，容易对一些后茬敏感作物，如小麦、大豆、水稻等产生药害；阿特拉津在土壤中水溶性好，易被雨水、灌溉水淋溶至深层土壤，或是随地表水径流进入到河流、湖泊，造成地下水和地表水资源的污染，对人类健康、野生动物以及自然环境构成威胁。阿特拉津还可通过挥发和浮尘进入大气，并通过干沉降和湿沉降返回地面，对生态环境的影响具有全球性。

阿特拉津在土壤中有较长的残留期。研究报道，当土壤中可溶性阿特拉津的含量为30mg/L时，其在土壤中的半衰期为15～100d。在阿特拉津污染的水田时发现，切断污染源1年后在农田灌溉水中仍能检测出阿特拉津的残留，在作物生长期内也可以检测出作物体内的阿特拉津残留。河北宣化农药厂排污口下游的官厅水库及其下游永定河中均检出阿特拉津及其代谢物DEA、DIA和HA。1992年张家口市洋河下游农灌区因宣化农药厂排放的废水中含有高浓度的阿特拉津和乙草胺，造成农作物大面积死亡，其中水稻占95％。1997年，因条子河上游吉林省四平市四平联合化工厂生产阿特拉津排放的废水，辽宁省铁岭市昌图县发生全国特大水田污染事故，受污染面积达0.28万公顷。利用多介质环境模型对白洋淀地区的土壤、地下水和玉米中30年阿特拉津的含量进行了预测，结果表明，在阿特拉津开始施用10年后，在地下水中的浓度将超过美国环保局规定的3ug/L饮用水标准；5年后在玉米籽粒中的含量将接近加拿大规定0.1mg/kg的最高允许浓度。

阿特拉津对人和动物有直接的不良影响。阿特拉津可使人体内CYP 19酶的活性升高，干扰人体内分泌平衡，阿特拉津可能对人体具有致癌性，长期接触阿特拉津会导致乳腺癌和卵巢癌的发生。美国EPA把阿特拉津列为可能的致癌物，并规定饮用水中阿特拉津的浓度不超过3ug/L。阿特拉津对人体淋巴细胞具有弱毒性，但不会引起染色体畸变的反应，但在一些试验中阿特拉津也呈现出一定的遗传毒性，低剂量(μg/L-mg/L)的阿特拉津具有内分泌干扰作用，是近期的发现，最令人担忧，已被列为环境荷尔蒙的可疑物质。在水蚤胚胎形成期，低浓度(0.5-10ug/L)阿特拉津的暴露可使它的雄性后代的出生率增加。低剂量阿特拉津的长期暴露对非洲爪蟾性别的发育产生干扰。阿特拉津能抑制弹琴蛙(Rana adenopleura)蝌蚪红细胞生成，造成细胞供氧不足，能量利用率降低，进一步抑制蝌蚪生长，延迟发育，而变态时个体的大小会影响成体的捕食能力，可能通过此种途径引起此类种群的衰减。阿特拉津还能抑制小鼠和鱼等水生动物红细胞生成，降低血液的携氧能力。

阿特拉津在土壤和水体中阿特拉津的降解主要是由微生物来完成的。微生物可利用阿特拉津作为碳源、氮源，使阿特拉津发生脱烷基、脱N-烷基甚至三氮环开裂，释放出CO₂而发生彻底矿化降解。生物降解(Biodegradation)技术报道始见于20世纪80年代。20世纪90年代欧洲发达国家开始将生物降解技术应用于一些实际的污染处理工程，并获得了很大的成功。通过工程措施，为天然或人工接种的微生物提供生长与繁殖必要的条件，从而加速污染物的降解或去除，将环境中的有机污染物转化为CO₂和H₂O等无毒无害或毒性较小的物质，即生物修复(Bioremediation)。生物降解与物理、化学方法相比，具有成本低、效率高、无二次污染、易操作等优点，因此生物降解技术被认为是有机污染物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法。目前生物降解技术已广泛用于土壤、水体、海滩的污染治理。

发明内容

本发明从土壤样本中分离筛选得到一株对除草剂阿特拉津具有高效降解能力的细菌菌株；本发明提供该菌株的鉴定特征和16S rDNA序列、菌株的分离筛选、菌株的生理生化特征、菌株对阿特拉津的降解作用、菌株生长的基本特性；本发明在发现和确定该菌株对阿特拉津具有高效降解特性的基础上，还提供了应用该菌株降解土壤中阿特拉津残留的方法。

本发明的技术方案概述如下：