汞矿区稻田土壤汞的甲基化过程研究取得重要进展

我国是亚洲栽培稻的起源地之一，近三分之二的人口以稻米为主食。稻田作为一种特殊的湿地生态系统，其间歇性的淹水环境有利于土壤中汞的甲基化作用。因此，稻田被证实为陆地生态系统中重要的甲基汞“源”，食用稻米已成为我国西南汞矿区居民甲基汞暴露的主要途径。汞矿区稻田土壤中无机汞的甲基化作用是陆地生态系统中汞的生物地球化学循环的重要环节。然而，以往的研究均未能对稻田这种特殊生态体系中汞的迁移转化规律及相关影响因素进行全面系统的研究，也未能从整体上研究稻田系统中汞的生物地球化学行为。  

近期，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员所带领的研究团队，以贵州省万山汞矿区不同污染类型（土法炼汞区和废弃汞矿区）的水稻田为研究对象，基于大量的实际观测数据，对汞矿区水稻田各介质中汞（各形态汞）的分布特征、主要来源及污染状况进行了全面系统的研究。同时，利用单一稳定汞同位素示踪技术，对汞矿区稻田土壤汞的甲基化速率／去甲基化速率进行了测定，并对其影响因素进行了探讨。结果表明：1）汞矿区稻田土壤中的甲基汞主要来源于自身无机汞的甲基化过程，外源输入（降雨和灌溉水）的甲基汞可以忽略；土法炼汞区稻田土壤中存在活跃的甲基化作用，而废弃汞矿区稻田土壤无机汞的甲基化作用相对较弱。2）稻田土壤中甲基汞的浓度是甲基化过程和去甲基化过程共同作用的结果，净甲基化潜力在一定程度上可反应稻田土壤中甲基汞的浓度水平；硫酸盐还原菌作用下的硫酸盐还原过程和异化铁还原过程是稻田土壤中汞甲基化过程的重要代谢途径；3）生物可利用态汞的含量在一定程度上决定了稻田土壤中甲基汞的净产率，而稻田土壤生物可利用态汞中，来自大气新近沉降的部分更易于在微生物作用下被转化为高神经毒素的甲基汞。因此，本研究推测大气汞的污染程度（汞含量）可作为稻田土壤中甲基汞的净产率及稻米对甲基汞的富集程度的良好指示剂。  

本研究受国家973项目（2013CB430004）“我国汞污染特征、环境过程及减排技术原理”和国家自然科学基金委项目（41173126和41203091, 41473123）的联合资助。相关研究成果分别在环境领域国际著名杂志《Environmental Pollution》和《Biogeosciences》上发表。  

全文链接：  

　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749116303785  

　http://www.biogeosciences.net/13/2429/2016/bg-13-2429-2016.html  

　　　　                                              （冯新斌课题组供稿）