有机污染物对微生物产生的毒性效应

二、有机污染物对微生物产生的毒性效应

有机污染物的种类很多，不同的有机污染物由于其化学结构和化学性质不同，对微生物的毒性也不同。

几种典型的有机污染物对微生物的毒性效应如下:

1.醇

醇是脱水剂和脂溶剂，可以使蛋白质脱水、变性，溶解细胞膜而杀死微生物。醇可以用做杀菌剂。一般化学杀菌剂的杀菌能力和其浓度为正比。但是乙醇是例外。70%的乙醇杀菌力最强。浓度太低没有杀菌能力，而纯乙醇不含水难以渗透进入细胞，还可以使细胞表面失水，蛋白质变性沉淀形成一层薄膜，阻止乙醇进入细胞内部。丙醇、丁醇和其他高级醇的杀菌能力比乙醇强，但是它们不溶于水，一般不用做杀菌剂。

2.表面活性剂

酚及其衍生物可以使蛋白质变性，破坏细胞壁。比如苯酚在浓度为1g/L时能抑制微生物的生长(微生物没有受到驯化)，浓度为10g/L时在20分钟内就可以杀死细菌。甲酚和皂液或碱液形成的乳浊液叫莱苏尔，常用做消毒剂。

季铵盐类表面活性剂，对多种病原菌都很强的杀灭作用，可用做杀菌剂。

合成洗涤剂除洗涤污物外也可以杀菌。阳离子型的比阴离子型的杀菌力更强。

去垢剂也是一种表面活性剂。许多革兰氏阳性菌在浓度为每升数千毫克时不受影响，但是革兰氏阴性菌在10～20mg/L时就受到明显的影响。所以表面活性剂有可能导致环境中微生物种群组成的改变。

3.甲醛

甲醛是一种有效的杀菌剂。甲醛和蛋白质的氨基结合能够干扰细菌的代谢机能。浓度为370～400g/L的甲醛溶液叫福尔马林，对细菌、真菌、病毒等都很有效，广泛用于杀菌防腐。

4.农药

农药是除草剂、杀菌剂、杀虫剂、杀线虫剂、杀鼠剂、杀软体动物剂的总称。微生物通过吸附、主动运输或被动运输能很快(几十秒到2小时)把环境中的农药转运到细胞内，积累高浓度的农药。农药对微生物有一定的毒杀作用。农药可以改变微生物的代谢活性和生理活性，从而直接影响微生物区系。一些参与关键性的生物地球化学循环的微生物，正是对农药最敏感的种类。农药降解的代谢产物也可能对微生物产生潜在的危害。

目前使用的主要是有机氯和有机磷类的有机农药。有机氯农药使用最广泛，包括DDT、DDD、三氯杀螨醇、六六六、甲氧滴滴涕、艾氏剂、异艾氏剂、狄氏剂、氯丹、林丹、硫丹、灭蚁灵、毒杀芬等。有机氯农药因化学性质稳定，不易分解并在食物链中富集，可以长时间残存于环境和生物体内，其对微生物的毒性尤其引人关注。有机磷农药则相对易于分解。

有机氯农药对微生物的毒性首先表现在对微生物群体有显著影响。在自然水体中，很低浓度的DDT就可以对浮游生物群体产生毒害作用。例如当DDT浓度在1×10^－4g/L时，污泥中好氧菌和厌氧菌的数量显著减少，浓度在1×10^－7g/L时，便可以减少医院排出水中细菌群体数目。农药除了对微生物群体产生直接影响外，还会对微生物产生间接的影响。例如在水环境中，农药的存在很容易导致水华产生。这是由于以藻类为食物或与藻类竞争食物的浮游动物对农药较为敏感，而藻类却相反。结果是藻类大量繁殖，产生水华，浮游动物却大量死亡或者受到抑制。

其次，有机氯农药影响微生物细胞内的生命物质和代谢过程。细胞膜是有机氯农药作用的第1个目标，农药会破坏细胞膜结构，进而影响细胞对营养物质的通透性，对细胞中的许多代谢活动产生不利影响。例如，用DDT、艾氏剂和狄氏剂处理大肠杆菌会改变细胞膜中极性磷酸基团和脂肪酸的比例，影响膜结构的完整性，以至对某些氨基酸的通透性发生改变，导致蛋白质合成受到影响。有机氯农药还会影响核酸的合成。如DDT不仅通过改变细胞膜的通透性影响核酸合成，还会作用于细胞内部环境，致使微生物无法合成核酸。DDT对海洋原甲藻(Procentrum micans)的影响就在于直接干扰了遗传机构，DDT可以进入这种微生物的核膜，改变细胞的内环境，从而破坏整个核酸合成过程。

此外，有机氯农药还可以抑制酶活力，进而抑制微生物生长;干扰光合作用(如影响叶绿体的发育和结构完整性、光反应、暗反应等)，从而抑制藻类的光合作用;影响细胞形态，使微生物形态异常等。

在自然环境中，微生物同时与许多种化合物接触。这些化合物与农药相互作用可以影响微生物对农药的抗性。