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摘要：综述了在环境中降解农药的微生物种类、微生物降解农药的机理、在自然条件下影响微生物降解农药的因素及农药微生物降解研究方面的新技术和新方法。文章认为，在农药的微生物降解研究中，应重视自然状态下微生物对农药的降解过程，利用微生物复合系进行堆肥或把堆肥应用于被污染的环境是消除农药污染的一个有效方法。
关键词：微生物； 生物降解； 农药降解；农药。
20世纪60年代出现的第一次"绿色革命"为人类的粮食安全做出了重大贡献，其中作为主要技术之一的农药为粮食的增产起到了重要的保障作用。因为农药具有成本低、见效快、省时省力等优点，因而在世界各国的农业生产中被广泛使用，但农药的过分使用产生了严重的负面影响。农药残留很难降解，人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，污染严重，同时给非靶生物带来伤害，每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加[3～6]。因此，加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题，是人类当前迫切需要解决的课题之一。
（一）农业生产上主要使用的农药类型
当前农业上使用的主要有机化合物农药。其中，有些已经禁止使用，如六六六、滴滴涕等有机氯农药，还有一些正在逐步停止使用，如有机磷类中的甲胺磷等。
人们发现，在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物，它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分，为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。
1、微生物在农药转化中的作用
（1）矿化作用有许多化学农药是天然化合物的类似物，某些微生物具有降解它们的酶系。它们可以作为微生物的营养源而被微生物分解利用，生成无机物、二氧化碳和水。矿化作用是最理想的降解方式，因为农药被完全降解成无毒的无机物。
（2）共代谢作用有些合成的化合物不能被微生物降解，但若有另一种可供碳源和能源的辅助基质存在时，它们则可被部分降解，这个作用称为共代谢作用。关于共代谢的机理，现在还存在争论。由于共代谢作用而推动的顽固性人工合成化合物的降解一般进行的较慢，而且降解程度很有限，参与共代谢作用的微生物不能从中获得碳源和能源，但是自然界中还是广泛存在着大量的具有共代谢功能的微生物，它们可以降解多种类型的化合物。
2.、微生物降解农药的生化反应[10]
氧化反应微生物体内的氧化反应包括：羟化反应；环氧化；N－氧化；P－氧化；S－氧化；氧化性脱烷基、脱卤、脱胺。
还原反应还原反应包括硝基还原、还原性脱卤、醌类还原等。
水解反应一些酯、酰胺和硫酸酯类农药都有可以被微生物水解的酯键，如对硫磷、苯胺类除草剂等。
缩合和共轭形成缩合包括将有毒分子或一部分与另一有机化合物相结合，从而使农药或其衍生物物失去活性。
⒊、影响微生物降解农药的因素
⑴微生物自身的影响
微生物的种类、代谢活性、适应性等都直接影响到对农药的降解与转化。很多试验都已经证明，不同的微生物种类或同一种类的不同菌株对同一有机底物或有毒金属的反应都不同[5]。另外，微生物具有较强的适应和被驯化的能力，通过一定的适应过程，新的化合物能诱导微生物产生相应的酶系来降解它，或通过基因突变等建立新的酶系来降解它[10]。微生物降解本身的功能特性和变化也是最重要的因素。
⑵农药结构的影响
农药化合物的分子量、空间结构、取代基的种类及数量等都影响到微生物对其降解的难易程度。一般情况下，高分子化合物比低分子量化合物难降解，聚合物、复合物更能抗生物降解[10]；空间结构简单的比结构复杂的容易降解。
4、农药微生物降解的新技术和新方法
（二）研究中存在的问题
虽然农药残留的微生物降解研究已经取得了很大的进展，而且也有了一些应用的实例，但研究大多局限在实验室中，农药降解菌完全走出实验室到实际应用中还有一段路要走。农药微生物降解的问题主要有以下几方面。
1、单一菌株的纯培养问题
以往的研究主要集中在单一菌株的纯培养上，在实验室内获得纯培养的菌株，然后研究它的特性、降解机理等。然而这一方法完全不符合实际情况，自然状态下，是多种微生物共存，通过微生物之间的共同作用把农药降解。农药残留往往存在于土壤、农副产品、废弃物等复杂环境中，即使在实验室内一株菌的降解活性再大，到了这种复杂条件下可能无法生存或起不到期望的作用。
2、环境条件对微生物降解农药的影响
外部环境对微生物生长和对农药的降解影响很大，如环境的温度、水分含量、pH、氧含量等，而自然环境中这些因素变化很大，这直接影响到微生物对农药的降解。如何克服环境的影响从而充分发挥目标微生物的作用是需要解决的重大问题。
3、微生物降解目标化合物对降解的影响
目标化合物的浓度是否能使微生物生长，另外，农药污染环境的化合物组分很不稳定，波动很大，这给以工程措施微生物降解农药化合物带来困难。
4、微生物与被降解物接触的难易程度
被农药污染的环境有土壤、空气、水体及蔬菜瓜果等，对于土壤和水体的污染，微生物很容易与污染物接触，从而发挥它们的降解功能。但是，对于被农药污染的食品来说，利用微生物降解残留的农药很难，因为微生物无法与存在于物体内部的残留农药接触，无法发挥它们的作用，而只能降解残留在物体表面的部分。这种限制需要人们尽快解决，从而扩大微生物降解农药的应用范围。
5、微生物的适应性问题
所接种的微生物能否适应污染的环境，这不仅包括上述提到的物理环境，还涉及到生物之间的关系。接种到环境中的微生物受到抑制物的影响，或者受到包括捕食者在内的土著微生物的影响，甚至受到拮抗作用而不能生长等，这些都可以造成接种的微生物不能成为优势菌从而失去对农药的降解作用。构建多菌株复合系，具有稳定性和抗污染性强的优点，但即使是多菌混合培养的复合系也同样存在能否成为优势群体的问题。
（三）堆肥法消除污染物
现代城市生活垃圾、有机固体废弃物、污泥中含有大量的有机污染物及重金属，农业有机固体废弃物中也含有大量的残留农药及其由于利用污水灌溉等可能导致的其他污染物。而堆肥法是消除这些污染，使有机固体废弃物无害化、资源化和产业化的有效途径之一。
（四）结 语
很多研究已经证明，在农药污染的一些环境中诱导出天然的降解农药的微生物，那么是否可以采取一些条件控制措施，充分调动这些土著微生物的作用，尽量采用原位生物修复，而不用人为地接种微生物，这值得进一步探讨和研究。
参考文献:
[1]杨光启、侯祥麟、时 钧等：中国大百科全书（化工卷），北京、上海：中国大百科全书出版社，1987。
[2]韩熹莱、钱传范、陈馥衡等：中国农业百科全书（农药卷），北京：农业出版社，1993。
[3]阮少江、刘 洁、赵永芳等： 微生物降解甲胺磷农药的进展.宁德师专学报，2000，12(3)：177～180。
[4]王保军、刘志培、杨慧芳、甲单脒农药的微生物降解代谢研究. 环境科学学报，1998，18（3）：298～302。
[5]陈 坚：环境生物技术.北京:中国轻工业出版社，1999.279～319。
[6]江苏农业科学院，植物保护手册(第七分册) 农药.北京:农业出版社，1982。
[7]虞云龙、樊德方、陈鹤鑫：农药微生物降解的研究现状与繁殖策略. 环境科学进展，1996，4（3）：28～36。
[8]马 瑛、张甲耀、管筱武等：原毛平革菌堆肥处理有害废弃物的可行性. 环境科学，1999，20（6）：67～70。
[9]孔繁翔、尹大强、严国安：环境生物学. 北京：高等教育出版社，2000.21。
关键词：微生物； 生物降解； 农药降解；农药。
20世纪60年代出现的第一次"绿色革命"为人类的粮食安全做出了重大贡献，其中作为主要技术之一的农药为粮食的增产起到了重要的保障作用。因为农药具有成本低、见效快、省时省力等优点，因而在世界各国的农业生产中被广泛使用，但农药的过分使用产生了严重的负面影响。农药残留很难降解，人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，污染严重，同时给非靶生物带来伤害，每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加[3～6]。因此，加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题，是人类当前迫切需要解决的课题之一。
（一）农业生产上主要使用的农药类型
当前农业上使用的主要有机化合物农药。其中，有些已经禁止使用，如六六六、滴滴涕等有机氯农药，还有一些正在逐步停止使用，如有机磷类中的甲胺磷等。
人们发现，在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物，它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分，为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。
1、微生物在农药转化中的作用
（1）矿化作用有许多化学农药是天然化合物的类似物，某些微生物具有降解它们的酶系。它们可以作为微生物的营养源而被微生物分解利用，生成无机物、二氧化碳和水。矿化作用是最理想的降解方式，因为农药被完全降解成无毒的无机物。
（2）共代谢作用有些合成的化合物不能被微生物降解，但若有另一种可供碳源和能源的辅助基质存在时，它们则可被部分降解，这个作用称为共代谢作用。关于共代谢的机理，现在还存在争论。由于共代谢作用而推动的顽固性人工合成化合物的降解一般进行的较慢，而且降解程度很有限，参与共代谢作用的微生物不能从中获得碳源和能源，但是自然界中还是广泛存在着大量的具有共代谢功能的微生物，它们可以降解多种类型的化合物。
2.、微生物降解农药的生化反应[10]
氧化反应微生物体内的氧化反应包括：羟化反应；环氧化；N－氧化；P－氧化；S－氧化；氧化性脱烷基、脱卤、脱胺。
还原反应还原反应包括硝基还原、还原性脱卤、醌类还原等。
水解反应一些酯、酰胺和硫酸酯类农药都有可以被微生物水解的酯键，如对硫磷、苯胺类除草剂等。
缩合和共轭形成缩合包括将有毒分子或一部分与另一有机化合物相结合，从而使农药或其衍生物物失去活性。
⒊、影响微生物降解农药的因素
⑴微生物自身的影响
微生物的种类、代谢活性、适应性等都直接影响到对农药的降解与转化。很多试验都已经证明，不同的微生物种类或同一种类的不同菌株对同一有机底物或有毒金属的反应都不同[5]。另外，微生物具有较强的适应和被驯化的能力，通过一定的适应过程，新的化合物能诱导微生物产生相应的酶系来降解它，或通过基因突变等建立新的酶系来降解它[10]。微生物降解本身的功能特性和变化也是最重要的因素。
⑵农药结构的影响
农药化合物的分子量、空间结构、取代基的种类及数量等都影响到微生物对其降解的难易程度。一般情况下，高分子化合物比低分子量化合物难降解，聚合物、复合物更能抗生物降解[10]；空间结构简单的比结构复杂的容易降解。
4、农药微生物降解的新技术和新方法
（二）研究中存在的问题
虽然农药残留的微生物降解研究已经取得了很大的进展，而且也有了一些应用的实例，但研究大多局限在实验室中，农药降解菌完全走出实验室到实际应用中还有一段路要走。农药微生物降解的问题主要有以下几方面。
1、单一菌株的纯培养问题
以往的研究主要集中在单一菌株的纯培养上，在实验室内获得纯培养的菌株，然后研究它的特性、降解机理等。然而这一方法完全不符合实际情况，自然状态下，是多种微生物共存，通过微生物之间的共同作用把农药降解。农药残留往往存在于土壤、农副产品、废弃物等复杂环境中，即使在实验室内一株菌的降解活性再大，到了这种复杂条件下可能无法生存或起不到期望的作用。
2、环境条件对微生物降解农药的影响
外部环境对微生物生长和对农药的降解影响很大，如环境的温度、水分含量、pH、氧含量等，而自然环境中这些因素变化很大，这直接影响到微生物对农药的降解。如何克服环境的影响从而充分发挥目标微生物的作用是需要解决的重大问题。
3、微生物降解目标化合物对降解的影响
目标化合物的浓度是否能使微生物生长，另外，农药污染环境的化合物组分很不稳定，波动很大，这给以工程措施微生物降解农药化合物带来困难。
4、微生物与被降解物接触的难易程度
被农药污染的环境有土壤、空气、水体及蔬菜瓜果等，对于土壤和水体的污染，微生物很容易与污染物接触，从而发挥它们的降解功能。但是，对于被农药污染的食品来说，利用微生物降解残留的农药很难，因为微生物无法与存在于物体内部的残留农药接触，无法发挥它们的作用，而只能降解残留在物体表面的部分。这种限制需要人们尽快解决，从而扩大微生物降解农药的应用范围。
5、微生物的适应性问题
所接种的微生物能否适应污染的环境，这不仅包括上述提到的物理环境，还涉及到生物之间的关系。接种到环境中的微生物受到抑制物的影响，或者受到包括捕食者在内的土著微生物的影响，甚至受到拮抗作用而不能生长等，这些都可以造成接种的微生物不能成为优势菌从而失去对农药的降解作用。构建多菌株复合系，具有稳定性和抗污染性强的优点，但即使是多菌混合培养的复合系也同样存在能否成为优势群体的问题。
（三）堆肥法消除污染物
现代城市生活垃圾、有机固体废弃物、污泥中含有大量的有机污染物及重金属，农业有机固体废弃物中也含有大量的残留农药及其由于利用污水灌溉等可能导致的其他污染物。而堆肥法是消除这些污染，使有机固体废弃物无害化、资源化和产业化的有效途径之一。
（四）结 语
很多研究已经证明，在农药污染的一些环境中诱导出天然的降解农药的微生物，那么是否可以采取一些条件控制措施，充分调动这些土著微生物的作用，尽量采用原位生物修复，而不用人为地接种微生物，这值得进一步探讨和研究。
参考文献:
[1]杨光启、侯祥麟、时 钧等：中国大百科全书（化工卷），北京、上海：中国大百科全书出版社，1987。
[2]韩熹莱、钱传范、陈馥衡等：中国农业百科全书（农药卷），北京：农业出版社，1993。
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[4]王保军、刘志培、杨慧芳、甲单脒农药的微生物降解代谢研究. 环境科学学报，1998，18（3）：298～302。
[5]陈 坚：环境生物技术.北京:中国轻工业出版社，1999.279～319。
[6]江苏农业科学院，植物保护手册(第七分册) 农药.北京:农业出版社，1982。
[7]虞云龙、樊德方、陈鹤鑫：农药微生物降解的研究现状与繁殖策略. 环境科学进展，1996，4（3）：28～36。
[8]马 瑛、张甲耀、管筱武等：原毛平革菌堆肥处理有害废弃物的可行性. 环境科学，1999，20（6）：67～70。
[9]孔繁翔、尹大强、严国安：环境生物学. 北京：高等教育出版社，2000.21。