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阿特拉津和2，4-D是广泛使用的有机氯类除草剂，在环境中残留期长，污染严重。本文研究了纳米Fe3O4/微生物联合体系降解水溶液和土壤中阿特拉津和2，4-D。利用纳米Fe3O4的还原作用脱去阿特拉津和2，4-D环上的氯原子，使其毒性降低或消除;再利用微生物的共代谢作用，引入阿特拉津降解菌，协同降解阿特拉津和2，4-D。通过分析纳米Fe3O4与微生物之间的相互关系，揭示纳米Fe3O4与微生物降解的协同作用机理。研究结果将为农田农药污染的修复提供理论基础，也为土壤残留农药快速降解提供新途径。主要研究内容与结果如下：
1．从农药厂污泥中筛选到一株阿特拉津高效降解菌，该菌株为Ochrobactrum sp.。降解菌共代谢降解阿特拉津和2，4-D，并以阿特拉津和2，4-D为C源、N源；阿特拉津和2.4-D的存在，为微生物的生长提供营养，促进微生物的生长。反应7d，降解菌对阿特拉津和2，4-D的降解率分别达到31.8％和64.2％。
2．利用Fe3O4还原降解阿特拉津和2,4-D，并比较纳米Fe3O4与微米Fe3O4的降解效果。结果表明：反应7d时，纳米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率分别为37.3％、34.4％，微米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率分别为28.6％、25.6％。纳米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率高于微米Fe3O4，其可能原因是：纳米Fe3O4的比表面积远大于微米Fe3O4，比表面积越大，越容易接触阿特拉津和2，4-D，使其快速脱氯降解。
3．采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解水溶液中阿特拉津和2，4-D，考察了各种不同因素对降解效果的影响。结果表明：纳米Fe3O4/微生物联合体系对2，4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4或微生物单一体系，纳米Fe3O4和微生物之间对阿特拉津和2，4-D降解存在显著的协同效应。阿特拉津和2，4-D初始浓度在0～10mg·L－1范围内、纳米Fe3O4的投加量在0～200mg·L－1、微生物接种量在0～12mg·L－1，阿特拉津和2，4-D的降解率随其初始浓度、纳米Fe3O4投加量和微生物接种量的增大而增加。溶液pH值3.0左右、阿特拉津和2，4-D初始浓度10mg·L－1、微生物接种量12mg·L－1、纳米Fe3O4投加量200mg·L－1，是反应的最佳条件，此实验条件下反应7d，阿特拉津和2，4-D的残留率分别为54.0％和35.7％。
4．纳米Fe3O4与微生物之间的协同作用机理是：纳米Fe3O4能够刺激微生物的生长；阿特拉津和2，4-D还原脱氯形成的中间产物可以进一步被微生物降解。实验结果表明，纳米Fe3O4协同微生物体系中降解菌生长的OD600值为3.69，单一体系中为3.01，纳米Fe3O4的存在明显有利于降解菌的生长。反应5d时，纳米Fe3O4协同降解菌对水溶液中2，4-D和中间产物2，4-DCP的降解率分别为40.2％、48.3％；相应地，降解菌生长的OD600值分别为3.40、3.55。中间产物2，4-DCP比2，4-D更易于被微生物降解。
5．采用纳米Fe3O4协同微生物降解土壤中阿特拉津和2，4-D。结果表明：阿特拉津和2，4-D在土壤中的降解符合一级动力学方程，不同类型土壤中的降解速率不同。阿特拉津在红壤、黄褐土、砂姜黑土中的自然降解半衰期(t1/2)分别为50.6d、157.5d、173.3d，投加单一纳米Fe3O4后的半衰期分别为37.5d、110.0d、63.0d，投加单一降解菌后的半衰期分别为27.4d、66.6d、32.4d，同时投加纳米Fe3O4与降解菌后的半衰期则分别为27.0d、60.8d、50.6d。2，4-D在红壤、黄褐土、砂姜黑土中的自然降解半衰期(t1/2)分别为48.8d、73.7d、108.3d，投加单一纳米Fe3O4后的半衰期分别为43.3d、64.8d、55.4d，投加单一降解菌后的半衰期分别为36.9d、60.3d、32.2d，同时投加纳米Fe3O4与降解菌后的半衰期则分别为34.3d、31.6d、39.6d。纳米Fe3O4协同微生物体系对阿特拉津和2,4-D的降解效果明显优于纳米Fe3O4或微生物单一体系，纳米Fe3O4与降解菌之间对阿特拉津和2，4-D降解存在明显的协同效应。
1．从农药厂污泥中筛选到一株阿特拉津高效降解菌，该菌株为Ochrobactrum sp.。降解菌共代谢降解阿特拉津和2，4-D，并以阿特拉津和2，4-D为C源、N源；阿特拉津和2.4-D的存在，为微生物的生长提供营养，促进微生物的生长。反应7d，降解菌对阿特拉津和2，4-D的降解率分别达到31.8％和64.2％。
2．利用Fe3O4还原降解阿特拉津和2,4-D，并比较纳米Fe3O4与微米Fe3O4的降解效果。结果表明：反应7d时，纳米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率分别为37.3％、34.4％，微米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率分别为28.6％、25.6％。纳米Fe3O4对阿特拉津和2，4-D的降解率高于微米Fe3O4，其可能原因是：纳米Fe3O4的比表面积远大于微米Fe3O4，比表面积越大，越容易接触阿特拉津和2，4-D，使其快速脱氯降解。
3．采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解水溶液中阿特拉津和2，4-D，考察了各种不同因素对降解效果的影响。结果表明：纳米Fe3O4/微生物联合体系对2，4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4或微生物单一体系，纳米Fe3O4和微生物之间对阿特拉津和2，4-D降解存在显著的协同效应。阿特拉津和2，4-D初始浓度在0～10mg·L－1范围内、纳米Fe3O4的投加量在0～200mg·L－1、微生物接种量在0～12mg·L－1，阿特拉津和2，4-D的降解率随其初始浓度、纳米Fe3O4投加量和微生物接种量的增大而增加。溶液pH值3.0左右、阿特拉津和2，4-D初始浓度10mg·L－1、微生物接种量12mg·L－1、纳米Fe3O4投加量200mg·L－1，是反应的最佳条件，此实验条件下反应7d，阿特拉津和2，4-D的残留率分别为54.0％和35.7％。
4．纳米Fe3O4与微生物之间的协同作用机理是：纳米Fe3O4能够刺激微生物的生长；阿特拉津和2，4-D还原脱氯形成的中间产物可以进一步被微生物降解。实验结果表明，纳米Fe3O4协同微生物体系中降解菌生长的OD600值为3.69，单一体系中为3.01，纳米Fe3O4的存在明显有利于降解菌的生长。反应5d时，纳米Fe3O4协同降解菌对水溶液中2，4-D和中间产物2，4-DCP的降解率分别为40.2％、48.3％；相应地，降解菌生长的OD600值分别为3.40、3.55。中间产物2，4-DCP比2，4-D更易于被微生物降解。
5．采用纳米Fe3O4协同微生物降解土壤中阿特拉津和2，4-D。结果表明：阿特拉津和2，4-D在土壤中的降解符合一级动力学方程，不同类型土壤中的降解速率不同。阿特拉津在红壤、黄褐土、砂姜黑土中的自然降解半衰期(t1/2)分别为50.6d、157.5d、173.3d，投加单一纳米Fe3O4后的半衰期分别为37.5d、110.0d、63.0d，投加单一降解菌后的半衰期分别为27.4d、66.6d、32.4d，同时投加纳米Fe3O4与降解菌后的半衰期则分别为27.0d、60.8d、50.6d。2，4-D在红壤、黄褐土、砂姜黑土中的自然降解半衰期(t1/2)分别为48.8d、73.7d、108.3d，投加单一纳米Fe3O4后的半衰期分别为43.3d、64.8d、55.4d，投加单一降解菌后的半衰期分别为36.9d、60.3d、32.2d，同时投加纳米Fe3O4与降解菌后的半衰期则分别为34.3d、31.6d、39.6d。纳米Fe3O4协同微生物体系对阿特拉津和2,4-D的降解效果明显优于纳米Fe3O4或微生物单一体系，纳米Fe3O4与降解菌之间对阿特拉津和2，4-D降解存在明显的协同效应。