汞甲基化细菌研究进展

汞甲基化细菌在厌氧条件下将无机汞(Hg)转化成最高毒性的甲基汞(MeHg),通过生物富集以及在食物链中的生物放大造成人类甲基汞暴露.本文综述了水环境中汞甲基化细菌的种类、系统发生、甲基化机理、甲基汞生成的空间位置和影响因素.水环境中汞甲基化主要发生在海洋、海湾、河流和湖泊的厌氧沉积物中.硫酸盐还原菌和铁还原菌是主要的汞甲基化细菌,它们的种类、群落结构和分布制约了甲基汞的生成,从而影响人体健康.汞甲基化的生化机理的研究表明,甲基汞可能产生于不同的代谢途径,但是对于汞甲基化机理仍没有一致的认识.沉积物中汞甲基化细菌的分布影响甲基汞生成的空间位置和甲基化率.因此,水环境中的地球化学因素影响甲基化细菌的分布、甲基化率和甲基汞的生成.     

五里河沉积物汞的时空变化规律

研究了历史上受纳氯碱污染的辽宁省葫芦岛市五里河沉积物中总汞、甲基汞25年中的时空变化规律.结果表明,经过25年的变化,在人工治理和自然净化作用下,五里河不同地点沉积物总汞和甲基汞含量总体上呈现明显下降的趋势,甲基汞下降尤为显著;但沉积物中汞含量依然处于较高水平,总汞含量为0.491～26.395 mg·kg-1,平均13.766 mg·kg-1,超过辽宁省土壤汞背景值(0.037 mg·kg-1)371倍,甲基汞含量为0.253～12.079 μg·kg-1,污染严重的断面是污染源附近的化工桥以及下游河口附近的茨山北桥.     

贵州草海水生植物汞分布及其对沉积物汞的响应

以国家自然保护区草海湿地为研究对象,采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的主要优势植物,测定其汞和甲基汞,探讨水生植物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应,并评估其面临的汞污染风险。结果表明:水生植物总汞含量为5.18~40.06 ng·g-1(均值12.78 ng·g-1),与其他自然保护区报道的植物汞含量相当,其中茎叶汞含量平均值较高的有空心莲子草、小茨藻、水蓼等。水生植物甲基汞含量为0.04~2.47 ng·g-1(均值0.34 ng·g-1),其中茎叶甲基汞含量与总汞呈显著正相关性(r=0.38,n=46,P0.01)。湖边浅水区沉水植物中总汞和甲基汞平均含量均明显高于湖中深水区相同种类的植物,与沉积物中甲基汞浓度的空间分布特征一致,但与沉积物总汞空间分布特征相反,表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区。不同采样点沉积物有机质的含量差异以及浅水区沉积物存在的干湿交替可能导致了湖中湖边植物汞和甲基汞含量的明显差异,其具体影响机制还需进一步深入研究。     

阿哈水库沉积物总汞及甲基汞分布特征

为弄清阿哈水库沉积物是否受到历史矿山废水输入对沉积物总汞及甲基汞垂直分布的影响,对沉积物总汞及甲基汞的含量和其垂直分布特征进行了研究.结果表明,阿哈水库沉积物总汞含量变化范围为160～252 ng·g-1,平均为210 ng·g-1,明显高于其他未受到污染的水库沉积物.沉积物中总汞含量随沉积物深度增加呈增加趋势,与其沉积环境有关.沉积物中甲基汞含量变化范围为0.2～7.2 ng·g-1,平均为1.8 ng·g-1,丰水期甲基汞含量随深度增加逐渐下降,且沉积物表层甲基汞含量显著高于枯水期,与丰水期表层有机物的增加和厌氧环境有关.     

万山汞矿区大米汞污染及人体甲基汞暴露风险

采集贵州省万山汞矿区2个流域7个地点的168个大米样品,测定其总汞及甲基汞含量,并对当地居民食用大米甲基汞暴露的健康风险进行评估。结果表明:万山汞矿区大米总汞含量变化范围为2.4~401.0 ng·g-1,平均含量为42.4 ng·g-1,51%的样品总汞含量超过我国食品汞限量标准(20 ng·g-1);甲基汞含量变化范围为1.1~45.1 ng·g-1,平均含量为11.7 ng·g-1,甲基汞占总汞的平均比例为44.8%;大米总汞与甲基汞含量呈显著正相关(r=0.44,P0.01),大米总汞含量与甲基汞占总汞的比例呈负相关(r=-0.59,P0.01)。位于河流上游离汞矿较近的地点汞污染较严重,随流域往下离汞矿较远地点汞含量相对降低。大米甲基汞暴露的风险评估显示,万山大水溪、梅子溪、白果树等污染地区存在一定的人群甲基汞暴露,而其他地区的人群也存在一定的潜在风险。     

万山汞矿区居民体内汞硒的含量、分布及相互关系

硒作为汞矿的伴生元素被释放至周围环境,贵州万山汞矿区汞污染问题应综合考虑硒的影响。为了评估万山汞矿区居民体内汞硒的含量、分布及汞硒相互关系,选择当地人群30例,采集其血液、尿液和头发样品,分别测定总汞、甲基汞和硒含量。结果表明:31%的人群血液总汞和93%的人群头发总汞含量分别超过美国环境保护署(USEPA)推荐的安全限值(5.8μg·L~(-1)和1 mg·kg~(-1)),而24%的人群尿汞含量超过联合国工业发展组织(UNIDO)的限值5μg·L~(-1),表明研究人群存在不同程度的甲基汞和无机汞暴露风险。90%的研究人群头发硒含量为中高水平,体内足量硒可能对无机汞和甲基汞的积累起到抑制作用,从而在一定程度上降低了当地居民汞暴露的健康风险。     

乌江洪家渡水库鱼体汞含量

测定了贵州省乌江流域新建的洪家渡水库中的8种124尾鱼类的总汞和甲基汞含量,探讨其变化趋势及可能产生的生态风险。总汞采用混合酸消解用冷原子荧光(CVAFS)测定,甲基汞的测定采用碱消解-水相乙基化结合气相色谱(GC)冷原子荧光(CVAFS)测定。结果表明,总汞和甲基汞含量均为肉食性鱼类杂食性鱼类,鱼体汞含量与它们的生态学特性(食物来源和生活习性)有关,与体重和体长无显著相关关系;鱼体总汞和甲基汞含量均值分别为0.063±0.046和0.028±0.019mg.kg-1,均远低于大部分研究报道的新建水库中鱼体汞含量(0.50mg.kg-1)。洪家渡水库鱼类由于在低汞环境中,导致甲基汞不易富集,其鱼体甲基汞和总汞含量并未急剧增加,显著不同于北美和欧洲等地区新建水库中鱼体汞含量升高的现象,但随着水库演化导致水库有机质增加可能使鱼体汞逐步上升。     

贵州百花湖鱼体汞污染现状

以西南汞污染严重的贵州百花湖为对象,选取湖中优势鱼、贝类,通过测定其总汞和甲基汞含量,并结合水体、沉积物汞含量和相关水质参数,探讨了百花湖鱼类汞污染的现状及其影响因素.百花湖鱼体总汞平均含量为28.0ng·g-1,变化范围为4.2～143ng·g-1;甲基汞的平均含量为10.9ng·g-1,变化范围为3.0～39.3ng·g-1.虽然百花湖遭受上游贵州有机化工厂含汞废水的严重污染,但鱼体汞含量并没有超过国家食品卫生标准.其主要原因可能是:百花湖的鱼主要是人工养殖的草食性或杂食性鱼类,鱼龄较小,且其摄取的食物汞含量低、食物链简单,不利于汞的富集;其次,其较快的生长速度对鱼体汞具有生物稀释的作用.     

稻田生态系统汞的生物地球化学研究进展

汞作为一种毒性很强的重金属污染物,已被我国和联合国环境规划署、世界卫生组织、欧盟及美国环境保护署等多个国家(机构)列为优先控制污染物。汞的毒性与其化学形态密切相关,其中甲基汞是毒性最强的汞化合物。无机汞可在适当环境条件下被转化成毒性更强的甲基汞,进而在食物链中富集、放大,对人体健康构成潜在威胁。研究证实,稻田土壤是重要的甲基汞产生场所,稻田是陆地生态系统重要的甲基汞"源"。汞污染区稻米富含甲基汞是一个普遍的现象。在这些地区,居民食用稻米是人体甲基汞暴露的主要途径,由此所导致的人体甲基汞暴露风险日益受到人们的关注。近年来,随着汞污染区稻米甲基汞污染事件被频频报道,稻田生态系统汞的生物地球化学过程研究日益受到学术界的重视,国内外学者围绕这一方向开展了大量的研究工作,取得了一系列重要的研究成果。本文对前人有关稻田生态系统汞的生物地球化学过程进行了系统的总结,包括:(1)稻田生态系统汞污染现状;(2)稻田土壤汞的甲基化过程及其影响因素;(3)水稻对汞的吸收、富集机理;(4)居民食用稻米导致的甲基汞暴露的健康风险;(5)对缓解稻米甲基汞污染问题所可能采取的措施。最后,对目前的研究缺陷及不足进行了探讨,并对未来需要进一步开展的研究工作进行了展望。     

蓟运河汉沽地区河泥中汞的微生物甲基化作用

汞的生物转化作用的研究开始于60年代末,Wood等(1968)研究了生物甲基化的机制,认为汞甲基化有酶和非酶两种作用,甲基化作用是通过甲基钴氨素中的甲基转移来完成的。瑞典生物学家Jensen和Jernel(?)v(1969)提出在湖泊底泥里微生物有形成甲基汞的功能,汞甲基化的速度与底泥里的微生物活动有密切的相关性。由此,微生物汞甲基化作用得到人们的注视,Yamada等(1972)在厌氧条件下研究了匙形梭菌(Clostridium cochlearium)的汞甲基化作用。Vonk等(1973)发现在通气条件下一些细菌和真菌可使氯化汞甲基化形成少量的甲基汞。Fagerstr(?)m和Jernel(?)v(1972)曾报道,通气条件下汞转化过程中甲基化的主要产物是一甲基汞,厌氧条件下汞甲基化的产物大部是二甲基汞。但是,人们总是认为甲基化的主要产物为一甲基汞,而二甲基汞形成的数量则很少(Iverson等,1978)。这些汞化合物在水体中引起危害。     

网箱养鱼对水库水体甲基汞的影响

分别在2010年9月(暖季)和2011年3月(冷季),选取乌江渡水库网箱养鱼区和距离网箱100～200m的对照区(库心),对水体不同形态汞及其他相关参数进行了研究,以揭示网箱养鱼对水库汞地球化学行为的影响。结果表明,暖季养鱼区水体总汞含量为(2.04±0.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.146±0.231)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.33±2.39)ng·L-1,甲基汞含量为(0.380±0.577)ng·L-1;冷季养鱼区水体总汞含量为(3.04±1.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.047±0.028)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.24±1.23)ng·L-1,甲基汞含量为(0.046±0.013)ng·L-1;养鱼区与对照区总汞含量(n=35,P=0.875)、甲基汞含量(n=35,P=0.091)均无显著差异。结合对养鱼区与对照区水体中其他各参数(总氮、总磷、溶解性有机碳、叶绿素、温度、溶解氧等)综合分析表明,由于水库蓄水与泄水发电对水库水体的扰动及水库自身水体的交换作用导致水体呈混匀状态,网箱养鱼造成的水体甲基化程度差异不显著;而水库水体季节性分层造成的水体底部厌氧和温度的变化是影响水体甲基汞含量及分布的主要因素之一。     

贵州洪家渡水库水体不同形态汞的分布特征

通过分析贵州省乌江流域新建的洪家渡水库水体不同形态汞的浓度,探讨了水库水体各形态汞的分布特征,旨在进一步弄清新修建的水库水体汞的甲基化过程.结果表明,洪家渡水库总汞(THg)浓度变化范围在0.32～6.75 ng·L-1;溶解态汞(DHg)浓度变化范围在0.23～2.27 ng·L-1;颗粒态(PHg)汞浓度变化范围在0.03～4.51 ng·L-1;总甲基汞(TMeHg)浓度变化范围在0.04～0.18 ng·L-1;溶解态甲基汞(DMeHg)浓度变化范围在0.02～0.08 ng·L-1;颗粒态甲基汞(PMeHg)浓度变化范围在0.01～0.13 ng·L-1.洪家渡水库水体不同形态汞存在着季节性变化,水体THg、DHg和PHg的季节变化表现为夏、秋季大于春、冬季;水体TMeHg、DMeHg和PMeHg的季节变化表现为春、夏季大于秋、冬季.在空间上,水体甲基汞含量从表层到底层表现无规律性的增加趋势,从上游到下游的浓度也无明显的变化,与北美欧洲新建水库水体甲基汞浓度(0.01～6.6 ng·L-1)进行比较,发现洪家渡水库水体甲基汞浓度明显偏低,以上结果说明洪家渡水库水体没有显著的汞甲基化作用,这与乌江流域淹没土壤的贫瘠、有机质含量偏低有关.     

贵州汞矿区居民食用大米的甲基汞暴露及健康风险评价

贵州汞矿区居民食用的大米、蔬菜、猪肉和饮水均表现出较高的总汞含量,但仅有大米富集甲基汞.万山汞矿区3个村庄居民食用大米甲基汞的摄入量占总摄入量的平均比例分别为97.5%、94.1%和93.5%,且不同研究对象每日食用大米的甲基汞摄入量与其头发甲基汞含量之间存在显著的相关关系,这证实了食用大米是贵州汞矿区居民甲基汞暴露的主要途径.土法炼汞工人的头发总汞含量显著高于一般居民和对照组,其头发甲基汞占总汞的平均比例仅为12.4%,说明土法炼汞释放的汞蒸气的影响.贵州汞矿区居民头发甲基汞含量相比对照组均有一定程度的升高,部分居民食用大米的日甲基汞摄入量已经超过JECFA 2003年制定的标准(0.23 μg·d-1·kg-1),大部分超过美国环保局的推荐值(0.1 μg·d-1·kg-1),特别是铜仁垢溪和老屋场地区居民存在一定的甲基汞暴露风险,其他汞矿区人群也存在通过食用大米甲基汞暴露的潜在风险.     

辽河口不同类型湿地土壤汞、甲基汞含量及其影响因素

通过对辽河口三道沟、笔架岭两地不同类型湿地土壤中总汞、甲基汞以及影响因素的研究,从植物自然演替的角度,分析了辽河口不同类型湿地总汞、甲基汞的分布及转化因素。结果表明:不同类型湿地土壤汞含量为0.036~0.069 mg·kg~(-1),土壤甲基汞含量为0.77~2.56μg·kg~(-1);三道沟湿地土壤汞、甲基汞含量明显低于笔架岭湿地;从光滩到芦苇湿地,表层土壤汞、甲基汞含量逐渐降低;从笔架岭湿地剖面分析来看,从表层到深层,芦苇湿地、碱蓬湿地土壤汞、甲基汞含量逐渐降低,光滩剖面土壤汞含量先增加后降低再增加,光滩土壤甲基汞含量总体上呈降低趋势;从土壤总汞、甲基汞与其他影响因素的关系看,土壤汞与甲基汞具有显著相关关系,土壤汞与钾、易溶性盐具有正相关关系。     

贵州省典型铅锌矿区和贵阳市居民汞暴露以及健康风险评估

选择贵州省赫章县铅锌矿区和贵阳市居民区,采集了居民日用食物(大米、土豆、鸡蛋、蔬菜、鱼肉、猪肉)、饮用水和农作物根际土壤,共计503个,测定了总汞和甲基汞的含量,并结合蒙特卡洛模拟评估了居民无机汞和甲基汞暴露风险。结果如下：(1)铅锌矿区的样品总汞和甲基汞的范围分别为0.11～39和0.028～1.7 ng·g^-1,城市居民区的样品总汞和甲基汞的范围分别为0.07～18和0.01～7.7 ng·g^-1,除蔬菜外的样品总汞含量低于我国食品限量标准,蔬菜总汞含量分别有14.7%(铅锌矿区)和17.7%(城市居民区)的样品超过我国《食品安全国家标准》(GB 2672—2017)规定的10 ng·g^-1。(2)两个地区无机汞日暴露量无差异(城市居民区：0.031μg·kg^-1·d^-1,铅锌矿区：0.032μg·kg^-1·d^-1),但城市居民区的甲基汞日暴露量(0.006μg·kg^-1·d^-1)高出铅...     

乌江流域不同营养水平水库水体中汞的含量和形态分布

为了弄清不同营养状态水库水体的汞含量、形态分布、季节变化及甲基化特征,选取乌江流域富营养状态的乌江渡水库和贫-中营养状态的弓l子渡水库为研究对象,分别于2007年的1月(冬季)、5月(春季)、8月(夏季)和11月(秋季)采集水库水体分层水样及界面水(仅乌江渡水库),分析样品中活性汞(RHg)、总汞(THg)、溶解态汞(DHg)、颗粒态汞(PHg)、总甲基汞(TMeHg)、溶解态甲基汞(DMeHg)和颗粒态甲基汞(PMeHg).结果显示:乌江渡水库THg、DHg、PHg、RHg浓度和引子渡水体中的含量相当,而TMeHg、DMeHg、PMeHg的浓度则显著高于引子渡水库;相对于上覆水体,乌江渡水库底层水体/界面水甲基汞含量明显升高,表明乌江渡水库全年均有甲基化现象发生,而引子渡水库没有发现甲基化现象.以上研究表明,初级生产力水平是水库汞甲基化的重要影响因素.     

汞在新建水库食物网中生物累积与风险评价研究进展

汞是唯一参与全球循环的液态重金属。1974年,自美国学者Smith首次报道水库中鱼类总汞含量高于邻近自然湖泊以来,水库中鱼类汞升高的风险成为新建水库环境影响评价中的重要内容之一。汞在水库生态系统生物组分和非生物组分中含量升高的现象先后在世界各国报道,包括加拿大、美国、芬兰、泰国和巴西等。通过对系列的野外研究进行回顾,表明了水库形成后生态系统中汞的甲基化过程发生了变化。水库形成对汞在食物网中的鱼类、底栖生物、浮游生物的累积产生影响。水库中汞的生物累积、迁移转化主要与被淹没土壤和植物腐解过程有着直接或间接的关系。水库形成后,总汞、甲基汞和甲基汞比例在生态系统食物网各组分中的变化并不一致。蓄水后,水体中总汞变化较小,甲基汞和甲基汞比例上升明显;浮游生物尤其是浮游动物中总汞升高,但甲基汞和甲基汞比例升高更为明显;与浮游动物类似,底栖水生昆虫中总汞升高,甲基汞和甲基汞比例升高也更为明显;鱼类作为食物网顶级消费者,甲基汞比例一般在80%以上,在水库形成后鱼类总汞和甲基汞均明显升高,但甲基汞比例变化已经不大。这些变化揭示了水库形成后甲基汞在食物网传递的两个主要可能途径,一是微型生物食物网。通过悬浮颗粒物、浮游植物、浮游动物这一环节,甲基汞和甲基汞比例有明显的增加。第二个途径是底层生物食物网。通过悬浮颗粒物、细菌、碎屑食性底栖水生昆虫、肉食型底栖水生昆虫环节,甲基汞和甲基汞比例明显增加。这两种途径均能导致以水生昆虫、小鱼、甲壳类等为食的肉食性鱼类汞含量增加。水库形成后,生态系统中汞的甲基化发生了明显的"加速"过程。这种"加速"过程最直接的因素是成库后大量土壤淹没使得汞的甲基化平衡被打破。这个过程主要有两方面的影响。一方面是直接影响,被淹没土壤和植被在腐解过程中主动或被动地将甲基汞释放到水库生态系统中;另一方面是间接影响,被淹没土壤和植被的腐解使水库底部形成厌氧环境,有利于无机汞从被淹没土壤和植被中溶出,为甲基化反应提供充裕的、可供甲基化的无机汞,同时腐解产生的大量营养物质为微生物提供丰富食物来源,使硫酸盐还原菌大量繁殖,促进无机汞的甲基化。在我国,有关汞在新建水库食物网中生物累积和风险评价的研究有待进一步加强。     

铁硫耦合影响甲基汞在土壤-水稻系统中迁移转化的研究进展

甲基汞(MeHg)具有较强的神经毒性,在稻谷中积累而产生的健康风险倍受关注。水稻(Oryza sativa L.)中甲基汞主要来源于稻田土壤,土壤中铁硫含量空间变异大,在水稻种植过程中因干湿交替作用以及根系泌氧作用而改变根际环境,使土壤甲基汞的含量及其迁移发生变化,从而影响其植物有效性。本综述系统总结了铁、硫及其相互作用对汞甲基化以及甲基汞在土壤-水稻系统中迁移转化的研究成果,并提出了甲基汞在土壤-水稻系统中迁移转化值得深入探究的相关问题,对进一步研究调控水稻中甲基汞含量以及其调控机制,降低健康风险具有重要意义。     

第二松花江中下游汞污染对鱼类影响的研究

五十年代,日本发现了震惊世界的水俣病(原田正纯,1975),受到了有关国家政府和学术界的关注。这种病主要是食含甲基汞的鱼引起的(上田喜一,1974;武内忠男,1973)。我国第二松花江中下游自1958年以来,汞污染逐渐严量。仅吉林化学工业公司所属厂的四个车间,历年累计排汞量就高达一百余吨(除大量无机汞外,还含有甲基汞和其     

大米草对有机汞的耐性、吸收及转化

大米草对营养液中氯化甲基汞(MeHgCl)毒性的临界浓度为15 uml/L,是烟草的3倍.氯化甲基汞处理后,植株体内有机汞总量在增加,而营养液中有机汞总量在减少,无机汞总量则明显增加.这些结果表明,大米草可以吸收有机汞,将有机汞部分地转化为无机汞,并且无机汞较多地积累在植株的地下部,同时有一部分通过扩散或分泌进入营养液中.大米草对汞的积累作用和把有机汞转化为无机汞的转化作用在环境污染的植物修复方面有重要的利用价值.