有机磷降解剂对生菜农残降解效果分析

潘玉娟，尹芳，张无敌，周肸，黄体珺，曾锦，牛行天，柳静

(云南师范大学能源与环境科学学院，云南昆明650500)

在我国，有机磷农药占所有使用农药的80%以上［1］。有机磷农药是有毒农药中最普通的种类，虽然它的大量使用提高了作物产量，但通过对有机磷农药的毒性研究发现，有机磷农药具有烷基化作用，能对动物和人体产生毒害，而且会对环境造成一定的危害［2］。国内外环境学家和农药学家进行了大量有关环境中有机磷农药的降解研究工作，有机磷农药降解技术近几年有了较大发展［3］。

农药残留降解的方法主要有生物降解［4－5］、化学降解［6－7］、光化学降解［8］、超声波降解［9－10］、洗涤剂降解［11－12］、电离辐射降解［13］等。随着生物技术的不断发展，微生物降解有机磷农药技术得到充分肯定。酶制剂往往比生产这类酶的原菌体微生物对环境的适应性更强，用微生物或酶制剂制品来消减农药污染的生物降解法显出广阔的应用前景。有机磷农药酶制剂主要是水解酶类。有机磷酶制剂通过切断有毒物质中表达毒性的、不溶于水的大分子的分子键(例如:P－O键、P－F键、P－S键、P－CN键)，使之成为无毒的、溶于水的小分子。由于不同有机磷农药的取代基不同，因此一种有机磷酶制剂往往能降解多种有机磷农药［13］。该试验通过测量不同pH的紫茎泽兰制酶、秸秆酶制剂对生菜处理前后生菜中乐果浓度的变化值，探究酶制剂对蔬菜中的有机磷的降解作用。

目前定量测量有机磷的方法有色谱检测法以及各种色谱连用技术［14］。由于气相色谱仪等仪器有些实验室不能满足，根据酶抑制分光光度法规律，抑制率与农药浓度呈正相关，即农药浓度越高，抑制率越高的规律，用酶抑制分光光度法通过测定已知浓度的有机磷的抑制率，把有机磷浓度与抑制率运用Matlab软件拟合出最佳数学模型，再用酶抑制分光光度法测定出蔬菜中有机磷的抑制率，代入抑制率与有机磷浓度的标准曲线，即可定量测定蔬菜中的有机磷。

1 试验材料、试剂和仪器

1．1 试验材料 有机磷降解剂经过原料预处理、发酵、固液分离、液体产品提纯等过程加工而成。原料预处理:农作物秸秆、紫茎泽兰等废弃资源为原料，晒干、粉碎，备用;发酵:在发酵瓶内以原料作为培养基，接入实验室菌种，扩大培养;固液分离:将发酵产品固液分离，添加少许稳定剂以备后用。

1．2 试验试剂及仪器 pH=8．0缓冲液:分别称取11．9 g无水磷酸氢二钾与3．2 g磷酸二氢钾，溶解于1 000 ml蒸馏水中。乙酰胆碱酯酶(试验专用酶):根据酶活力用缓冲溶液溶解，3 min的吸光值变化ΔA0值应控制在0．3以上。摇匀后在0～5℃冰箱中保存，保存期不超过4 d。底物碘化乙酰硫代胆碱:称取25．0 mg碘化乙酰硫代胆碱，用3．0 ml缓冲溶液溶解，在0～5℃下保存，保存期不超过2周。显色剂:分别称取160 mg二硫代二硝基苯甲酸和15．6 mg碳酸氢钠，用20 ml缓冲溶液溶解，4℃冰箱保存。40%乐果乳油:用缓冲溶液稀释为 1 000、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10 mg/L。丙酮:用缓冲溶液配成体积分数为2%的丙酮溶液用于提取蔬菜中的有机磷。721分光光度计、恒温水浴锅、移液枪(0～200μl)等。

2 试验方法

2．1 抑制率与有机磷浓度的标准曲线测定

2．1．1 对照溶液测试。先于试管中加入2．5 ml缓冲液，再用移液枪加入100μl乙酰胆碱酯酶液，摇匀后于37℃放置15 min以上(每批样品的控制时间应一致)。加入100μl显色剂、100μl底物摇匀，此时检液开始显色反应，应立即放入比色皿中，记录反应3 min的吸光度的变化值ΔA0，重复3次，取其平均值。3 min的吸光值变化ΔA0值在0．3以上，则该乙酰胆碱酯酶溶液可以使用。

2．1．2 样品溶液测定。向试管中分别加入2．5 ml浓度为100、90、80、70、60、50、40、30、20、10 mg/L 的有机磷降解液，其他操作与对照测定相同。

2．1．3 抑制率计算。抑制率(%)= ［(ΔA0－ At)/ΔA0］×100%。式中，ΔA0为对照液反应3 min吸光度的变化值;ΔAt为样品溶液反应3 min吸光度的变化值。

2．1．4 抑制率与有机磷浓度的标准曲线测定。把已知有机磷浓度与测得的对应的抑制率运用Matlab软件拟合出最佳数学模型。

2．2 对蔬菜中有机磷降解测定

2．2．1 蔬菜样品处理。选取有代表性的蔬菜样品，去掉不可食部分后，称取蔬菜试样，冲洗掉表面泥土。根据农药的正确使用方法，每一棵生菜用500 ml浓度为1 g/L的乐果浇透，搁置一夜，第2天每棵生菜用500 ml体积分数为10%降解液浇透，2 h后便可选取有代表性的蔬菜样品，剪成1 cm左右碎片。取样品1 g，放入烧杯或提取瓶中，加入5 ml缓冲液，振荡1～2 min，倒出提取液，静置3～5 min，待用。

2．2．2 蔬菜中有机磷残留的测定。分别取浇透乐果后未用降解液处理的蔬菜2．5 ml提取液、用降解液处理的蔬菜2．5 ml提取液，每个样品 3个重复，其他操作与“2．1．1”测定相同。

2．2．3 数据处理。测出的各样品的抑制率代入“2．1”测定绘制出的抑制率与有机磷浓度的标准曲线，计算出每个样品对应的生菜中乐果残留的浓度，计算降解液对生菜中乐果的降解率。降解率 =［(ΔB0－ΔBt)/ΔB0］×100%。式中，ΔB0为生菜中乐果残留浓度;ΔBt为降解液处理后乐果残留浓度。

3 结果与分析

3．1 分析方法 该试验测定浓度为20和50 mg/L的乐果溶液，分别连续测定3次，再计算其绝对误差和标准偏差。绝对误差计算公式:△=X－L。式中，△为绝对误差;X为量值;L为真值测。标准偏差计算公式:

3．2 抑制率的方程 使用酶抑制分光光度法测定浓度为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 mg/L 乐果，所得抑制率结果分别为 25．77%、31．25%、33．85%、37．31%、40．58%、43．40%、47．12%、49．62%、53．46%和 60．19%。以乐果的浓度为x轴，抑制率的值为y轴，绘制出了试验所用有机磷农药乐果对乙酰胆碱酯酶的抑制图像。经过Matlab软件拟合，得到抑制率的方程为:y=0．348 2x+23．12，R2=0．988 7。当乐果农药的浓度在10～100 mg/L内，其浓度与百分抑制率的对数值表现为线性关系，所得结果如图1所示。

3．3 绝对误差和标准偏差 分别连续测定3次浓度为20和50 mg/L的乐果溶液的抑制率和浓度，结果如表1所示。代入“3．1”分析公式，0．65 和 0．38 分别是绝对误差，0．483 2和1．234 2分别是标准偏差。说明使用酶抑制分光光度定量测量有机磷法虽然有一定误差，但是不失为可以比较准确定量测量有机磷的方法。

表1 20、50 mg/L乐果溶液抑制率试验测定数据

3．4 降解液对蔬菜中乐果的降解作用 分别用500 ml体积分数为10%的紫茎泽兰降解剂(pH=4、5、6)和秸秆降解剂(pH=4、5、6)对浇透过1 g/L乐果的生菜进行相关降解处理试验，所得结果如表2所示。由表2可知，蒸馏水和降解剂都能不同程度地降解蔬菜中有机磷的残留量，其中蒸馏水对蔬菜中有机磷的残留量的降解率为33．65%，不同pH的紫茎泽兰降解剂、秸秆降解剂对乐果都有很大的降解作用，降解率可达79．34% ～84．91%，远远高于蒸馏水对蔬菜的清洗效果。

表2 不同p H紫茎泽兰降解剂、秸秆降解剂对乐果的降解作用

4 结论

有机磷降解剂可以降解蔬菜中的有机磷残留，以紫茎泽兰、秸秆为原料制备的降解剂对乐果都有很好的降解作用，降解率达到79．34% ～84．91%。该项试验针对蔬菜中有机磷残留的降解，为开发新型有机磷降解剂提供了理论依据。

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