厌氧污泥对甲霜灵降解行为的影响研究文献综述

文献综述

20世纪50年代以来，化学农药在世界各地被广泛应用，这不仅为人类减少了高达３０％以上粮食和其它农产品的损失，还缓解了因粮食供应不足而引起的严峻问题。农药的使用，有效地防治了传染疾病的媒介昆虫，挽救了无数人的生命；改善了农产品的多样性和品质，进而提高了人们的生活水平。然而，随着化学农药工业的发展，环境残留问题、食品安全问题和环境安全问题频繁出现，对人类和环境带来了巨大的危害。因此，各国相继出台了一系列法规政策，对食品中的农药残留进行严格监控。而在已商品化的化学农药中，手性农药占很大比例，如何更加合理使用农药，已成为世界的研究热点。

20世纪90年代来，对手性的研究己经深入到化学、医学、生命科学、药物学等众多领域，这更大大促进了手性科学的发展。手性农药各对映体具有相同的物理化，学性质，但其进入生物体内，由于与生物酶或其它手性分子发生立体选择性作用，导致其在杀虫、杀菌或除草等活性、毒性、降解等方面存在立体选择性差异。因此，研究手性农药对映体在环境中的归趋具有重要的意义。

甲霜灵是一种典型的内吸性酰胺类杀菌剂，有保护和治疗的作用。主要通过抑制真菌的核糖体RNA 1的合成，从而抑制体内蛋白质的合成来防治植物上的霜霉病、白发病、疫霉病、晚疫病、根腐病等病害；分子结构中含有一个手性碳，两个对映异构体，R体为高效体，且在体外R体对致病疫霉菌（phytophthorainfestans）和终极腐霉菌（pythium ultimum）的S体的1000倍，而在体内仅是S体的3-10倍.Fisher等人发现R－甲霜灵抑制Palmivora RNA合成的活性是S-体的50倍，并且发现S-异构体对R-体还有一定的抑制作用。此外，甲霜灵对映体在毒性方面也存在显著差异。例如，Chen等人研究发现R－甲霜灵对大型溞（D.magna）的急性毒性是S－体的1.2倍；在48h-LC₅₀试验中，得出R体对D.magna的毒性略高于rac-体。而Yao等人报道R-(-)-甲霜灵对海藻的毒性是rac-甲霜灵的20多倍，对大型溞（D.magna）的毒性是其外消旋体的4倍。

厌氧生物处理技术是指在没有分子氧参与的情况下，兼性厌氧菌和厌氧菌降解和稳定有机物的生物处理方法。厌氧生物处理过程大致可以分为三个阶段。第一个阶段为水解阶段，此阶段将大分子有机物水解为小分子有机物。第二个阶段为产酸脱氢阶段，产酸菌将小分子有机物转化为氢气、挥发酸、二氧化碳。第三阶段为产甲烷阶段，产甲烷菌将小分子有机物、挥发酸氧化成甲烷和二氧化碳。厌氧处理过程的产物基本可以分为三种：一种为甲烷，这是一种可燃性气体，可用于回收利用；另外一种是二氧化碳、硫化氢、水等无机物，用于为细胞本身提供能量；剩下的少量有机物被合成转化为新的细胞物质。因此，相对于好氧污泥，厌氧污泥仅有少量有机物被合成新的物质，污泥增长比较缓慢。

由于厌氧生物处理不需要另外提供电子受体，因此相比较好氧生物处理而言运行费用低。此外，它还有剩余污泥量少、可回收能量等优点。有机物浓度较高的污水可以采用厌氧生物法处理，它的缺点是反应速度慢，消耗时间长，所需构筑物大等。

本课题研究的意义和价值

随着农业的发展，过多农药的使用已经严重污染了我们所生活的环境。在日益倡导环保和可持续发展的今天，手性农药对映体选择性降解的问题已经引起人们的关注。

目前，大多数污水处理厂侧重于使用好氧法进行污染物的处理，例如SBR、A/O、A/A/O、氧化沟、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等工艺，95%以上的城市污水都采用活性污泥法进行处理。有很长一段时间厌氧处理法在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展，20世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧处理技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。

本实验对手性农药对映体在厌氧污泥中选择性降解行为的研究，一方面丰富了手性农药对映体选择性环境行为的研究对象，另一方面可以给污水处理厂在厌氧处置难降解高浓度污染物提供理论依据。从理论上讲，用高活性的单一对映体的农药代替消旋体农药有利于降低农药使用量，避免无效体的毒害作用。还可以减少农药成本，提高防治效率，进而减少农药对环境的污染。