[发明专利]一种去除土壤中残留农药的微生物固定化颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属农业生物领域，特别涉及一种去除土壤中残留农药的微生物固定化颗粒的制备方法。

背景技术

农药是化学品的重要种类，它在防治、杀灭、驱避或减少农作物的病虫草害和保证稳产高产方面起着极为重要的作用。然而大量的事实表明，农药的广泛使用也已成为引起环境污染和人类健康的重要因素之一。1970年，美国成立国家环保局（US EPA），开始对包括农药在内的产品进行全面的环境监测，这标志着农业与农药的两极关系逐渐演变为农业-农药-环境的三极关系，农药不但要促进农业的发展，还必须符合环境保护的要求。由于农药是一类具有毒的化学物质，而且是人们主动投加到环境中，长期大量使用，对环境生态安全和人类健康都产生了一定的影响，这就成为农药可持续发展中要解决的重要问题之一。

目前，我国有机磷农药占据农药主导地位的局面难以在短期内改变，仍将长期使用，有机磷农药的广泛使用造成的环境污染和食品污染问题已直接威胁人类生存和农业的可持续发展，且农药残留业已超出了自然生态系统自身修复能力，寻求降解有机磷农药的方法，消除其引起的污染问题成为亟待解决的问题。有些高毒的有机磷农药虽然属于禁用或限用，但有些地方仍然在使用，如何消除有机磷农药对环境和人类的危害，已成为事关人类健康和国民经济发展的问题。

微生物修复技术是在人为优化的条件下，利用自然环境中生息的微生物或人为投加特效微生物的生命代谢活动，来分解土壤中的污染物，以修复受污染的环境。微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，即分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)。在新陈代谢过程中,微生物使各种物质经历了种种复杂的转化。对于土壤中农药残留的代谢，土著土壤微生物群系起着很重要的作用。农药可以在土壤微生物的作用下直接分解或通过共代谢作用分解为低毒或无毒代谢产物，也可以是微生物分泌的酶系(胞内酶和胞外酶)对农药的代谢作用等。微生物的修复技术包括原位生物修复技术和异位生物修复技术，还包括微生物-植物系统的联合修复技术。

生物修复主要指原位生物修复，是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,主要有以下6种方法。

投菌法：直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌，同时提供这些微生物生长所需的营养。

生物培养法：定期向受污染土壤中加入营养和氧或H₂O₂作为微生物氧化的电子受体，以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要,提高土著微生物的代谢活性，将污染物彻底地矿化为CO₂和H₂O。

生物通气法：向井内不饱和层供给空气或氧气促进其中的污染物生物降解的方法。通常用真空泵使井内形成负压的原位生物修复方法。

生物注射法：将空气加压后注射到污染地下水的下部，气流可加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。

农耕法：对污染土壤进行耕犁处理，在处理过程中结合施肥、灌溉等农业措施，尽可能地为微生物提供一个良好的生存环境，使其有充分的营养、适宜的水分和pH值，从而使微生物的代谢活性增强，保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。

原位微生物-植物联合修复(Phy-toremedying)：在污染环境中栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物，利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用，去除污染物。

现代固定化技术则是从Nelson和Griffin在1966年发现吸附在骨碳颗粒上的蔗糖酶可保持与游离酶相同的活性开始。微生物固定化技术是利用化学或物理方法将游离的微生物(主要是细菌和真菌)限定于一定的空间区域内,使其保持生物活性,且可反复循环使用的一种基本技术。这项技术最初主要用于工业发酵。20世纪70年代后期,随着水环境污染的日益严重,人们便在相关领域应用和发展了这项技术。

常用的固定化技术有吸附法、交联法、共价结合法和包埋法等。

吸附法：又称载体结合法，根据载体特性可分为物理吸附和离子交换吸附。该法操作简单，微生物固定过程对细胞活性的影响较小，但所固定的微生物数量受所用载体的种类及其表面积的限制，反应稳定性和反复使用性差。

交联法：是和其中的本科分子上的氨基、羟基等交联剂的官能基团反应，交联形成共价键,使微生物菌体相互形成网状结构，从而实现微生物固定化的目的,常用试剂有戊二醛、乙醇二异氰酸酯等。由于酶蛋白的功能团参与此反应,所以酶的活性中心构造可能受到影响而使酶显著失活，且交联剂价格昂贵，故不常用。