生物通过代谢或共代谢作用，分解土壤残留农药或其他有机化合物的过程。被降解的有机化合物类型十分广泛，包括合成农药，如杀虫剂、杀线虫剂、杀藻剂、除草剂及有机化学废弃物，如PVC（聚氯乙烯）、PCB（多氯联苯）、石油及其加工制品等。参加降解的微生物包括细菌、放线菌和真菌中的许多属和种。

代谢作用

2，4-D和2甲4氯（MCPA）是人们对微生物降解作用研究得最早的两种除草剂。2，4-D在试验土柱中浓度下降分三个阶段。第一阶段，2，4-D浓度稍有下降，为土柱吸附所致；第二阶段为滞后期，2，4-D浓度无变化，微生物通过突变或对农药适应而开始生长发育；第三阶段为富集期，适应2，4-D的微生物大量繁殖，2，4-D浓度呈对数下降，直至农药被微生物耗尽。假若再有2，4-D进入土壤，它就会很快被微生物分解而不再出现降解滞后期。土壤中有机化合物的微生物降解，通常遵循这一模式。

共代谢作用

一种有机化合物单独存在时并不能被土壤微生物用作唯一能源而分解，但当有其它适宜化合物共存时，它就被分解。例如，诺卡氏菌不能以甲基萘或菜为唯一能源，但当加入可作为该菌能源的16烷时，该菌就可将甲基萘或氧化为羧酸、萘酸和对异苯丙酸。

传统采用哈梅克（Hamaker）和爱德华兹（Edwards）提出的二类基本速度定律。

指数速度模式

式中：C为浓度；K为速度常数即单位浓度的反应速度，又称反应比速；n为反应级数。该式适用于均匀溶液的化学反应。当n＝1时，该式就简化为：速度＝，即一级反应速度式。此时，反应速度与

底物浓度成正比。

双曲线速度模式，式中

k₁为随浓度增加而渐近的最大速度值；k₂为假平衡常数；反应发生时，它所表示的平衡实际被不断打破。该式适用于通过表面吸附或表面与催化分子复合而进行的催化反应。由于土壤中绝大部分有机化合物降解是通过胞外酶、胞内酶或其它类型的催化表面进行催化的，故该式更宜表达土壤中有机化合物的降解。设K₁＝V_maxE，K₂＝Km，则上式就变为表达酶动力学的Michaelis-Menten方程一般式：式中：C为底物浓度。V_max为酶促反应达到最大速度，E为酶浓度，Km为米氏常数，当C比Km大得多时，Km可忽略不计，则恒定时，

生物降解

，此即零级反应速度式，此时，反应

速度与底物浓度无关，与酶浓度成正比。

主要是通过微生物的还原作用和酶裂解作用。细菌、放线菌、真菌通常经β-氧化、乙醚裂解、酯和酰胺水解、乙醇和乙醛氧化、脱氢、羟基化、氢卤代、开环氧化、脱卤素和N-脱氢等作用而降解有机化合物。例如，由DDT脱氯还原成TDE；由狄氏剂还原成艾氏剂；对硫磷还原成氨基对硫磷等。只有微生物才能通过酶裂解芳香环。利用农药或其他化合物的骨架作为唯一碳源营养，也是微生物代谢作用的特征。然而，微生物缺少高等动物那种能把别的生物转化为自身排泄的有效轭合系统，也缺少独特的线粒体双功能氧化酶系统。几类合成农药的微生物降解典型途径如下：

有机氯类（DDT为例）

生物降解

有机磷和氨基甲酸酯类（对硫磷为例）

生物降解

卤代脂肪酸类

生物降解

苯脲和苯氨基甲酸酯类

生物降解

各种有机化合物能否被微生物降解，决定于微生物能否产生相应的酶系，而酶的合成直接受基因控制。现已清楚降解酶系的编码大多在质粒上，并可通过降解质粒的转移、质粒分子育种等遗传工程来构建新菌种。已经有人将天然携带降解某种化合物基因的质粒通过接合、转导和人工转化等途径进行转移，或在特定条件下对携带某种降解质粒的微生物和另一些微生物长期混合培养，通过微生物间质粒的自然传递而构建新的功能菌，使有机化合物在天然条件下降解所需的时间大为缩短。例如、将假单胞菌不同菌株的4种降解质粒接合转至同一菌株中构建的新菌株成为能同时降解芳香烃、多环芳烃、萜烃和脂肪烃的多质粒功能菌，使被天然菌降解需历时一年以上才能消除的浮油缩短为几小时。运用分子生物学、分子遗传学和基因工程的理论和方法对污染的治理和环境保护开辟了一条新的途径。