阿特拉津（atrazine）在近自然条件下的降解机理研究

邓燕婷+马利民

[摘要]：阿特拉津（ 2-氯-4-乙胺基-6-异丙氨基-1，3，5，-三氮苯），是截至当前，全球范围内，运用最为广泛的除草类试剂之一。作为一类低毒类的除草试剂。在全球很多国家的水域或土壤中，都检测出了阿特拉津以及其各种降解中间产物。阿特拉津的半衰期比较长，具备一定的生物富集毒性，这对全球食品卫生安全，造成了严重的威胁，并且会严重影响生态平衡的物种多样性，因为，其逐渐发展成为了全球分析研究的热点话题[1][2]。在本文中，笔者从阿特拉津除草试剂的吸附降解、光降解、水解、微生物降解等4个角度，展开了详细的论述，最后总结了自己的研究论点。

[关键词]：除草剂阿特拉津；降解机理；中间产物

Abstract：Atrazine（2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-1，3，5-triazine） is one of the most widely used herbicides worldwide up to now . As a kind of low toxic herbicide，atrazine and its various degradation intermediates have been detected in waters or soils in many countries around the world. Atrazine has a long half-life and possesses certain bioaccumulation toxicity， posing a serious threat to the global food hygiene and safety and seriously affecting the ecological balance of species diversity as it gradually evolved into a global analysis hot topic of research. In this paper， the author from the adsorption and degradation of herbicides atrazine， photodegradation， hydrolysis， microbial degradation of four angles， carried out a detailed discussion of the final summary of their own research thesis.

Key words： atrazine； degradation mechanism； intermediate product

引言

阿特拉津，别名莠去津，是一种三氮苯类的有机农药，化学分子式为 C8H14CN6，相对分子质量为21517，是一种无色有机晶体，熔点是173-175摄氏度，水中溶解度是33mg/L，在弱酸、中性、弱堿条件下，化学性质比较稳定。阿特拉津，最早是于一九五二年由Geigy企业研发出的，并且在一九五八年申请了瑞士的发明专利，在一九五九年大规模投入商业生产加工和农业使用。阿特拉津是一种传导式的除草试剂，广泛应用在水稻、玉米、果园或者林场等区域，可以有效预防控制1年生的禾本科或者阔叶型杂草，对其他多年生的杂草也具备一定的遏制作用[3][4]。

1.阿特拉津在近自然条件下的降解作用

1.1吸附作用

在自然生态环境里，阿特拉津处于非常稳定的离子化状态。在地表里，不单单土层里的有机质具有吸附作用，此外，粘性土矿物质也具有一定的吸附作用。其中，影响阿特拉津在土壤中吸附作用的主要影响因素，其主要包括：土层的酸碱度、温度、颗粒组成等。其中，土层的吸附原理，主要有如下三类：

（1）物理性的土层吸附：在阿特拉津的化学分子为中性，可以和土层里的胶体粒子相互作用，产生氢键。这类反应过程通常发生在中性的土壤层里，在酸性或者碱性的条件下，作用并不明显[5]。

（2）阳离子形式的土层吸附作用：这类吸附作用是因为土层里含有各类有机类电解质、矿物质等，其分子表面能够转换形成相对应的阳离子，并且展开离子的交换作用。这类离子交换吸附作用，随着酸度的增强而增强[6]。

1.2迁移和挥发

阿特拉津在土层里的微观迁移和挥发，起决定性作用的是对流运动。其扩散作用的速率是：D=15.2×10-8cm2/s，25摄氏度。在不同种类的土层里，其扩散作用的参数与比表面呈正比例关系，并且随着土层的温度、湿度、酸碱度的加大而加大[7]。

1.3光解

阿特拉津在各种不同的溶剂里，其光解反应速率不通过。根据最新实验数据，阿特拉津分别在水溶液、甲醇有机溶液、乙醇有机溶液以及正丁醇有机溶液里，当照射紫外线波长是260纳米的时候，光解反应速率最大[9]。

1.4水解

在高温作用条件里，碱性溶液与酸性溶液都是可以把阿特拉津水解作用，生成没有除草性能的衍生物。在水溶液里，阿特拉津的水解作用主要受到三氮苯环的干扰。在实验室条件下，25摄氏度，酸碱度维持在5-9范围里，阿特拉津可以稳定存在三十天，其浓度不发生改变[10]。根据最新实验数据，在25摄氏度，pH值为4的反应条件里，阿特拉津的半衰期达到244天。但是，加入2%的腐殖酸之后，可以把半衰期减小到1.73天。这就表明阿特拉津的水解反应可能收到了催化作用，并且在pH值依次为2.9、4.5、6.0与7.0的时候，加入5mg/L的富里酸，阿特拉津的半衰期依次是34.8、174、398与742天[11]。

2微生物对阿特拉津的降解渠道

2.1脱烷基endprint

能够分解阿特拉津的微生物，都能够形成脱乙基阿特拉津与脱异丙基阿特拉津。在阿特拉津的不饱和土层里，乙基的分解反应，要比异丙基的分解速率高出很多，但是两者的后期分解速率非常缓慢，这也是不饱和土壤层里，脱乙基阿特拉津浓度很高的主要原因[12]。

2.2水解

羟基阿特拉津，通常是水解反应形成的。因为阿特拉津具有2个烷基，造成微生物的脱氯反应非常缓慢。但是，研究还是发现，有些微生物能够将阿特拉津分解形成羟基阿特拉津。从最新的分析研究结果来看，脱氯水解可以说是微生物分解阿特拉津反应过程中，最为常见的第一步反应[13]。

2.3开环

与脱烷基等分解反应相比，阿特拉津在土层里的分解渠道非常困难。在阿特拉津分子降解开环的反应里，氧分子作为电子的接受体，其意义非常重大。和厌氧环境相比较，在好氧环境里，阿特拉津的降解速率可以增加一百多倍。所以，在缺氧的土层里，因为氧气的缺少，会严重限制阿特拉津的分解。截至当前，研究发现可以降解阿特拉津，进行开环的细菌，基本上都是假单胞菌[14]。

3、阿特拉津生物降解的分析研究趋向

（1）截至当前，对微生物分解阿特拉津的分析研究，已经非常深入，可以从降解酶以及细菌基因的层面展开分析[15]。

（2）现如今，针对阿特拉津的研究基本上还是停留在实验室条件里，但是实际环境里的微生物生存情况，远比实验室纯培养环境复杂得多，所以，怎样把实验室里筛分出来的高效降解细菌运用到实际环境里，是一个值得思考的话题[16]。

（3）针对阿特拉津的高效降解细菌的基因检测，已经发展成为了现在环境科学专业的分析研究热点，它的研究深入推进，也将会大大加深阿特拉津的生物降解研究[17]。

4结语

截至当前，阿特拉津在除草试剂的运用里，依然占据非常重要的地位，每年的使用量也是很大，这对人类的生存健康以及自然环境的保护，都产生的严重的威胁。其中，使用微生物来分解阿特拉津，还是1个全新的分析研究领域，目前还位于探究时期，但是，根据欧美很多专家学者的最新分析研究报告，受到阿特拉津污染的土层，经过微生物的分解处理，相比物理处理方式、化学处理方式，具有很强的优越性，例如，投资花费小、降解效果好、副产物少等，此外，不会导致二次的污染，不会对周边生长的植被产生破坏、操作起来比较容易。随着微生物专业技术的发展进步，筛分出高效的降解菌株，大大升级细菌分解阿特拉津的总额和水平，使用微生物来处理阿特拉津，修缮受污染的自然土层与水体，具备非常深远的意义和价值[18][19][20]。

[参考文献]：

[1]： 阿特拉津的微生物降解 - 《互联网文档资源（http：//wenku.baidu.com/view/738947f6910ef12d2af9e711.html）》- 2017

[2]： 除草剂阿特拉津（Atrazine）的环境行为综述 弓爱君，叶常明 - 《环境科学进展》- 1997

[3]： 阿特拉津降解菌ADH-2的分离鉴定及其降解特性的研究 韩鹏（导师：李顺鹏） - 《南京农业大学硕士论文》- 2008

[4]：非离子表面活性剂TX-100和水溶性有机质对土壤中阿特拉津迁移行为的影响 田冰冰（导师：杨红） - 《南京农业大学硕士论文》- 2012

[5]： 微生物降解阿特拉津的研究进展 王辉，赵春燕，李宝明，孙军德 - 《土壤通报》- 2005

[6]： 除草剂阿特拉津生物降解研究进展 董春香，姜桂兰 - 《环境污染治理技术与设备》- 2001

[7]： 臭氧氧化莠去津农药废水研究 沈荣明（导师：徐新华） - 《浙江大学硕士论文》- 2007

[8]： 除草剂阿特拉津微生物降解研究进展 周宁；孟庆娟；王荣娟；张颖； - 《东北农业大学学报》- 2008

[9]： 农田系统中除草剂阿特拉津的环境行为和生态修复研究进展 薛晓博；周岩梅；许兆义； - 《天津农业科学》- 2006

[10]： 均三嗪类除草剂的生物降解及其调控 赵宇华（导师：冯孝善） - 《浙江大学博士论文》- 2002

[11]： 控制条件下除草剂在土壤中的降解及其对土壤生物学指标的影响 姚斌（导师：徐建明） - 《浙江大学博士论文》- 2003

[12]： 一.工业循环冷却水系统中冷却水和生物膜微生物群落结构 二.土壤中莠去津降解菌的分离和特性研究 王金美（导师：李朋富） - 《南京大学硕士论文》- 2013

[13]： 微生物降解阿特拉津的研究进展 骆红月；尹锐；高楠； - 《科技视界》- 2015

[14]： 阿特拉津降解菌的分离、鉴定及特性研究 周博如（导师：王志英） - 《东北林业大学博士论文》- 2011

[15]； 纳米颗粒物与腐殖酸的复合体系对阿特拉津的吸附 李滢（导师：吴玉英；石宝友） - 《北京林业大学硕士论文》- 2008

[16]： 碳纳米管及其与DOM复合体系对阿特拉津的吸附 庄晓艳（导师：高羽飛；石宝友） - 《西安建筑科技大学硕士论文》- 2009

[17]： 阿特拉津生态毒性与生物降解的研究 万年升；顾继东；段舜山； - 《环境科学学报》- 2006

[18]： 土壤中阿特拉津吸附行为的研究进展 黄玉芬；曾芳；王荣辉；欧俊；许桂芝；刘忠珍； - 《广东农业科学》- 2011

[19 ]： 除草剂阿特拉津的环境行为及其生态修复研究进展 司友斌；孟雪梅； - 《安徽农业大学学报》- 2007

[20]：改性金红石型TiO_2可见光催化H_2O_2降解有机污染物的研究 刘淑君（导师：刘丰良） - 《中南大学硕士论文》- 2010endprint