微生物对甲基汞的降解作用

本世纪五十年代,日本水俣湾地区发生甲基汞中毒后,许多学者十分重视水体中无机汞甲基化的研究.六十年代末,Jensen和Jernlov首先发现淡水水系沉积物中的无机汞可转化成甲基汞.经过进一步研究证实某些微生物具有使其周围存在的汞化合物甲基     

分散元素硒的地球化学循环及其富集作用

本文概述了硒的物理、化学性质 ,形态和存在形式以及硒的地球化学循环和富集作用。硒呈四种主要的无机形态存在于自然界中 :硒化物 ( -2价 )、元素硒 ( 0价 )、亚硒酸盐 ( +4价 )和硒酸盐 ( +6价 )。不同硒形态的存在 ,很大程度上取决于 pH和Eh条件。硒的天然的、总的地球化学循环主要涉及壳岩源和海洋沉积物。次一级的循环涉及其它无机源和沉积物。另外 ,整个硒的壳循环 (岩石圈、生物圈、水圈和大气圈 )也强烈受到生物化学反应的影响 ,这些反应使硒在有机组分中固定或迁移。人类活动向环境中排放的硒极大地改变了硒天然的地球化学循环 ,主要是煤的燃烧、硫化物矿床的开采及工业上利用硒所产生的废料。岩浆期后热液活动阶段是硒最主要的活动、富集阶段 ,硒能大量地呈分散形式 (类质同像 )或独立矿物形式存在于这一阶段中 ;在火山及喷气活动产物 (有关热泉 )中硒的富集程度也很高。另外 ,硒在页岩特别是海相黑色页岩中的富集作用与生物活动有密切的关系。     

污染场地地下水中汞污染反应运移模拟

汞（Hg）是人们持续关注的全球环境污染物之一,其对地下水的污染严重威胁着与地下水相关的生态环境系统.汞在地下水系统中的物理与地球化学反应过程的准确刻画是研究汞迁移转化规律的重点和难点.基于某工业场地汞污染数据,首先采用PHREEQC研究地下水中无机二价汞的存在形态,然后利用PHT3D程序建立汞污染物反应性溶质运移二维剖面模型.该模型考虑了汞污染物在地下水系统中的对流、弥散过程及地球化学反应过程（包括水相络合作用、表面络合吸附作用及受动力学控制的氧化还原作用）.结果表明,无机二价汞的存在形态以HgCl₂和Hg（OH）Cl占主导地位,氧化还原作用是影响地下水中汞污染反应性运移的主要控制因素;另一方面,水合氧化铁HFO对汞迁移的阻滞影响较小,而溶解性有机质对汞较强的络合作用不能忽视.本文研究成果可为预测与评估特定污染场地地下水汞污染的变化趋势及制定相应的修复策略提供科学依据.     

崇明东滩湿地沉积物中汞累积特征及其影响因素研究

湿地是汞的活性库,研究湿地汞的累积特征对揭示湿地汞生物地球化学过程及其生态效应等均具有重要意义. 通过分析崇明东滩沉积物汞累积特征,为进一步深入研究湿地汞的地球化学循环和湿地环境保护提供依据. 采集了崇明东滩湿地高潮滩、中潮滩、中潮滩植被带前缘3个柱状沉积物样品,测得沉积物中w(Hg)为0.015～0.315 mg/kg. 利用地累积指数法对潮滩沉积物中汞的污染状况进行了评价,结果表明:崇明东滩沉积物存在轻度的汞污染. 同时对w(Fe),w(Mn),w(有机质)及粒度等理化参数进行了测定. 采用相关性分析,探讨沉积物中w(有机质),w(Fe),w(Mn)和粒度对沉积物汞累积的影响,指出有机质和铁、锰循环是影响沉积物中汞累积的主导因素,而粒度不是控制因素.      

采煤沉陷区水体沉积物汞的分布及影响因素

为了解采煤沉陷区水体沉积物中汞的分布特征及影响因素,该文采集淮南煤田顾桥采煤沉陷区水体沉积物样品,测定了样品理化特征及总汞、甲基汞含量,分析探讨样品中总汞和甲基汞分布特征及影响因素。结果表明:(1)顾桥采煤沉陷区水体沉积物中总汞含量范围为16.20～67.10 ng/g,甲基汞含量范围为0.37～1.12 ng/g,甲基化率(MeHg%)范围为1.44%～2.30%。(2)水体沉积物总汞分布具有较大空间差异性,总汞含量高值区主要分布在北部及西部靠近矸石充填道路样点,甲基汞分布与总汞类似,北部与西南样点含量较高;MeHg%高值主要集中在养殖鱼箱附近样点,渔业养殖活动是导致甲基化率较高的主要原因。(3)相关性分析结果显示,水体沉积物中有机质、黏粒含量与总汞、甲基汞均呈正相关关系,细颗粒中有机质是水体沉积物汞的主要载体,减少研究区无机汞和有机质的输入可降低甲基汞产生带来的环境危害;MeHg%与pH呈正相关关系,与黏粒含量呈负相关关系,主要与水体沉积物汞的存在形态及有机质类型有关,MeHg%与有机质和总汞含量的相关性不明显,有机质与总汞的共沉积可能是影响MeHg%的主要作用方式。研究结果可为研究区水体环境汞污染防治提供科学依据。     

珠江口海域悬浮底质对水体中汞、镉的净化作用

环境污染的研究工作迅速发展,已由一般的污染凋查转入污染物质迁移机制及建立模式的研究。本文作者曾对珠江口海域水体中汞、镉的存在形态进行过研究,结果表明,悬浮态汞是本海域水体中汞迁移的主要形式,溶解态中的无机强结合态镉是本海域水体中镉迁移的主要形式。为进一步了解汞、镉在珠江日海域水体中的迁移规律,探明本海域对汞、镉的自净能力,我们又研究了悬浮底质对水体中汞、镉的净化作用(实验室模拟)。下面是有关这一研究结果的报道。     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398,p0.015,n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674,p0.001,n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

黄浦江水源地水和沉积物中汞的分布

分析黄浦江水源地干流及上游支流水和沉积物中汞含量的分布特征得知,干流沉积物比较清洁,而水中汞含量普遍超标,尤其是松浦大桥取水口水质存在安全隐患,其水样汞含量超过国家Ⅱ类地表水标准(0.05 μg/L)1.40倍. 支流水环境质量恶劣,沉积物中汞含量普遍严重超标,最高值可达到环境背景值(101.20 μg/kg)的4.12倍;支流水体高强度的汞输入是导致干流水质汞超标的直接原因. 采用主成分分析和相关分析,探讨沉积物粒度和有机碳含量以及水体pH对水和沉积物中汞含量变化的影响,指出汞在水-沉积物界面的分配受生物地球化学过程和水动力作用的影响和控制. 结合实地考察,判定农村地区生活垃圾不当处置、燃煤以及化肥和农药的施用是水源地汞的主要来源.      

汞的甲基化研究进展

汞的甲基化是汞生物地球化学循环中的一个重要过程,并且与人类的健康有着密切联系。本文全面总结了汞的甲基化机制及其影响因素的研究进展,包括汞甲基化的主要场所、汞的生物甲基化过程、非生物甲基化过程以及影响汞甲基化的因素。并指出研究低纬度带(热带亚热带)湿地生态系统中汞的甲基化机制及其环境生态影响对汞全球循环的贡献,是今后汞研究的重要方向之一。     

人类活动加剧了对近岸及海洋水域生物地球化学过程的影响

海洋在全球生物地球化学的碳、氮、磷、硅和其他化学元素和化合物等循环中起着重要作用.化石燃烧、农业活动和气候变化愈发影响了海洋化学、地域性滨岸以及全球海洋水体.人类是最大的影响是无机碳、营养盐和可溶性氧,它们之间互相关联并影响到生物生产力.因工业产物的生产、迁移以及大量持久性有机化合物和痕量金属,特别是汞、铅和铁的释放到环境中,所以海洋水体中化学性质的改变表现得尤为明显.     

海洋环境PAHs研究进展:来源、分布及生物地球化学过程

作为一种持续产生的半挥发性有机污染物,多环芳烃（PAHs）可通过大气远距离传输、海-气交换、地表径流和石油泄漏等途径进入海洋环境中,并传输到远洋、极地和深海地区,目前已在海洋大气、水体、沉积物和海洋生物中发现了PAHs的踪迹。它们参与到物理传输、多介质分配和生物地球化学循环过程中,并对海洋生态系统产生一定程度的环境风险。本文综述了海洋环境中PAHs来源、分布、地球物理及生物地球化学过程的研究进展。     

大气汞均相和非均相化学反应过程研究进展

作为环境中汞传输的最重要通道,大气在汞的全球生物地球化学循环和传输扩散中起着极其关键的作用.大气环境成分复杂,汞在随大气环境传递过程中会经历复杂的化学反应,并导致不同形态之间相互转化,这也成为影响大气汞远距离传输尺度的关键因素.本文主要对大气汞在不同相界面之间的分配过程和主要影响因素(包括相界面的物理化学性质和外部环境条件等)进行了总结;对大气Hg0主要氧化反应过程(卤族元素氧化和O_3、OH·氧化)进行了阐述;对大气Hg~(2+)还原反应过程,尤其是光致还原反应等进行了梳理.如何综合运用野外监测分析和室内模拟等,利用微观分子表面分析等新技术明确大气汞均相、非均相反应过程,并将反应机理与大气汞传输过程模拟系统融合,将是未来大气汞研究的重要内容之一.     

土壤释汞通量影响因素研究进展

汞具有独特的物理化学性质和生物毒性,能在大气中长期滞留,对距离污染源较远的地区造成污染。土壤是一个巨大的汞库,土壤和大气界面汞的交换是汞的生物地球化学循环的重要组成部分,能够对周围环境产生显著的影响。土壤释汞通量受到很多环境因素的影响,如土壤中汞的形态、土壤和大气中汞含量、土壤温度、光照、土壤湿度、降雨和灌溉、土壤p H和Eh、植被、气象因素、微生物等。环境因素的变化可能会导致土壤释汞通量的昼夜变化和季节变化。环境因素通常对土壤释汞通量进行复合影响,而最终的影响结果可能表现为协同或是拮抗作用。本文对影响土壤释汞通量的主要因素及其影响机理进行了详细地介绍,提出了对各种环境因素的复合效应的结果的研究需要进一步开展。     

沉积物电缆细菌研究进展

目前,在沉积物中发现一种丝状多细胞微生物-电缆细菌,该菌属于变形菌门的脱硫球茎菌科（Desulfobulbaceae）.电缆细菌通过远距离电子传输将沉积物表面的氧还原与深处缺氧层的硫化物氧化电耦合进行完整的氧化还原反应,调节氧分子和硫化物迁移转化.电缆细菌有3种连接方式,表层存在脊段结构进行电子运输,并在富含硫酸盐和季节性周期变化的自然环境中广泛存在.这种新型的多细胞合作方式对沉积物的生物地球化学循环产生显著影响,促进沉积物硫化区铁锰的溶解,并抑制硫和磷等元素的释放.此外,电缆细菌参与硫化物和烃类污染物的降解,为污染沉积物生物修复领域提供新的研究方向.本文对电缆细菌的发现、生理代谢、栖息环境以及生物地球化学循环的影响等研究进行了综述.     

珊瑚礁生态系统中的汞循环研究进展

珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环等特点，被称为"海洋中的热带雨林"，在维系全球生态环境方面发挥重要作用。由于绝大部分珊瑚礁位于近海，有害金属元素如汞能够通过各种渠道进入珊瑚礁生长水域，在珊瑚礁生物中富集并经过食物链放大，对珊瑚礁生态系统造成潜在危害。本文简单介绍了珊瑚礁系统的基本概念、组成和生态功能，并汇总了目前报道的珊瑚礁生态系统中海水、沉积物、食物网、珊瑚中的汞的含量与形态。总体上，珊瑚礁生态系统中的汞研究极其有限，目前对该重要系统中的汞循环并不清楚。未来可结合稳定汞同位素方法对珊瑚礁生态系统汞的来源、迁移与转化进行示踪，认清珊瑚礁的汞汇通量，发展珊瑚骨骼对生长水域汞污染的监测技术和理论。     

Shewanella oneidensis MR-1对针铁矿的还原与汞的生物甲基化

在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌奥奈达希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1对针铁矿的异化还原及其对汞生物甲基化的影响.结果表明,S.oneidensis MR-1能溶解针铁矿,并能将溶解出的Fe3+还原成Fe2+;S.oneidensis MR-1也是一种汞甲基化细菌,能够将无机汞转化成甲基汞.铁的溶解还原作用随着初始针铁矿剂量的大幅增加而减弱,针铁矿的异化还原在一定程度内促进汞的生物甲基化.弱酸性条件比中碱性和强酸条件有利于汞的甲基化;腐殖酸在低浓度促进汞甲基化,浓度过高则会抑制汞的甲基化.     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。