水稻甲基汞富集对大气气态单质汞浓度升高的响应研究

水稻具有很强的甲基汞(MeHg)富集能力,从而增加了汞污染地区居民甲基汞暴露的风险.本研究利用开顶气室熏蒸实验和土壤加汞培育实验探究水稻各组织中MeHg富集对大气中的气态单质汞(GEM)浓度升高的响应.结果表明:水稻根中甲基汞含量与土壤中甲基汞含量显著正相关(r=0.9462~0.9870,p0.05),与大气汞含量无线性关系(p0.05),表明水稻根中的MeHg主要来自土壤.水稻茎中甲基汞含量随土壤甲基汞含量的增加而线性增加(上部茎:r=0.8560,p0.05;下部茎:r=0.9178~0.9484,p0.05),与大气汞含量没有相关性(p0.05),但在气室熏蒸实验中上部茎中的甲基汞含量高于下部茎;而在土壤加汞培育实验中下部茎中的甲基汞含量高于上部茎,表明水稻茎主要受土壤汞的影响,且大气汞可能对水稻上部茎甲基汞的富集有一定的影响.水稻叶中甲基汞含量与土壤甲基汞含量显著正相关(r=0.9708,p0.01),与大气汞含量无线性关系,但在气室熏蒸实验中实验组叶中甲基汞的含量高于对照组,表明水稻叶中的甲基汞可能受土壤甲基汞和大气汞的共同影响.水稻籽粒中甲基汞的含量与土壤甲基汞含量呈显著正相关(r=0.9046~0.9865,p0.05),与大气汞含量无明显的线性关系(p0.05),表明水稻籽粒中的甲基汞主要来自土壤,但在水稻上部茎和叶中甲基汞含量受一定程度大气汞含量影响的情况下势必会对水稻籽粒甲基汞的富集产生影响,但究竟有多大程度影响或量化其贡献还需进一步实验研究.     

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞（THg）、甲基汞（MeHg）含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分（0、0.2%、0.5% NaCl）及外源汞（0、5mg/kg~Hg（NO₃）₂）,秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示：1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤MeHg含量提高了56.8%~76.8%,水稻MeHg含量增加了127%~171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中（0.2% NaCl）,秸秆还田处理导致土壤MeHg含量提高了92.2%~101.2%,水稻籽粒MeHg含量增长了52.8%~132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中（0.5% NaCl）,秸秆还田导致土壤MeHg含量降低了57.9%~88.6%,水稻籽粒MeHg含量降低了72.9%~86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.     

壳聚糖改性生物炭对水稻土甲基汞生成及其稻米积累的影响

研究发现稻米易富集甲基汞（MeHg）,汞污染区稻米的食用也是人体MeHg暴露的一个重要途径.因此,如何抑制MeHg在稻田中的生成及其在稻米中的富集,是亟需解决的重要问题.为此,本文采用盆栽试验,通过对间隙水、土壤及水稻植株各组织汞含量的分析,探讨了添加壳聚糖改性生物炭对水稻生长期土壤MeHg生成及籽粒MeHg富集的影响.结果表明,添加壳聚糖改性生物炭后能明显降低土壤及间歇水中的总汞（THg）及MeHg含量,与对照相比,土壤中汞的甲基化率降低了51.1%~79.1%;水稻成熟时,添加壳聚糖改性生物炭处理（CMBC）水稻根部MeHg含量比未添加生物炭处理（CK1）低73.1%,比添加未改性生物炭处理（CK2）低62.0%;稻米MeHg含量比CK1低75.8%,比CK2低72.9%;添加生物炭能促进水稻生长,CMBC和CK2处理的植株生物量分别是CK1的1.6倍和1.7倍.盆栽模拟试验结果表明,壳聚糖改性生物炭在促进水稻生长的同时,可以抑制MeHg在稻米中的富集,有一定的推广应用价值.     

三峡库区消落带沉积物对鱼体富集汞的影响

水体环境中的汞（Hg）容易被鱼体富集.为了研究三峡库区消落带沉积物对鱼体Hg含量的影响,采用不同Hg含量的消落带沉积物进行了为期90 d的模拟淹水实验.结果表明沉积物淹水后,水体总汞（THg）和甲基汞（MeHg）含量显著增加,鱼体肌肉中THg和MeHg含量不断增加,而内脏和头部中THg和MeHg含量前期不断增加,后期则有轻微减小的趋势.肌肉对Hg的富集量大于内脏和头部,后两者的富集量没有显著性差异.与对照组（无沉积物）相比沉积物的存在明显增加了鱼体富集Hg的量,而且当沉积物中Hg含量较高时,鱼体对Hg的富集量也显著增加.鱼体各部位THg和MeHg含量变化曲线高度相似,各部位对MeHg的富集系数（bioaccumulation factors,BCF）在1.93×10⁵~8.89×10⁵之间,对无机Hg的BCF在1.3×10³~12.8×10³之间,表明鱼体所富集的Hg形态上主要为MeHg.鱼体各部位MeHg和THg含量均为极显著相关,线性回归方程表明,在富集Hg的量中,MeHg占THg比例分别为：肌肉80.1%、内脏79.3%、头部66.7%.消落带沉积物再淹水后会发生一定程度的净甲基化现象产生MeHg,由于扩散作用使水体MeHg浓度在一段时间内升高,这导致了鱼体对Hg的富集量增加.因此对三峡库区大面积消落带可能存在的Hg污染风险不可忽视.     

开顶式气室原位研究水稻汞富集对大气汞浓度升高的响应

采用开顶式气室熏气实验和土壤加汞培育实验,原位研究水稻各器官汞富集对大气汞质量浓度升高的响应关系.结果表明,水稻根中汞含量与大气汞质量浓度无显著相关性(P0.05),与土壤汞含量呈显著正相关(R=0.998 8,P0.05),表明水稻根中的汞主要来自于对土壤中汞的吸收累积.水稻茎中汞含量随大气汞质量浓度的升高呈线性增加(RB=0.964 6,RU=0.983 1,P0.05),且上部茎中汞含量高于下部茎;茎下部汞含量随土壤汞含量的升高呈线性增加(R=0.990 1,P0.05),茎上部汞含量随土壤汞含量的升高呈二次拟合增加(R=0.998 9,P0.05),且下部茎汞含量高于上部茎,说明茎汞含量受土壤和大气汞浓度的共同影响.水稻叶中汞含量与大气汞质量浓度呈显著正相关(R=0.998 5,P0.05),与土壤汞含量也有很好的线性关系(R=0.998 3,P=0.058 5),表明水稻从大气吸收的汞主要积累在叶片中,从土壤吸收的汞主要富集在根中并通过茎部向叶部传输.利用实验建立的函数关系对水稻地上生物质中汞的大气来源估算,至少60%~94%和56%~77%水稻叶和上部茎中的汞来自大气,而大气对下部茎仅贡献8%~56%.由此水稻地上部分生物质汞主要来自对大气汞的吸收,为区域大气汞的收支及汞循环模型提供理论依据.     

贵州汞矿矿区不同位置土壤中总汞和甲基汞污染特征的研究

为了深入理解汞矿矿区土壤中总汞和甲基汞的污染特征,应用AAS、GC-CVAFS方法,分别对贵州万山、务川和滥木厂汞矿矿区不同位置土壤以及对照区土壤中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg)进行了测定.结果表明,万山汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为1.1～790 mg·kg^-1和0.19～15μg·kg^-1,务川汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.33～317mg·kg^-1和0.41～20μg·kg^-1,滥木厂汞矿区土壤THg和MeHg含量范围分别为0.41～610 mg·kg^-1和0.70～8.8μg·kg^-1.对照区土壤汞含量明显低于矿区土壤,其THg和MeHg含量范围分别为0.14～1.2 mg·kg^-1和0.09～0.23μg·kg^-1;对照区土壤THg含量接近或稍高于全球背景土壤THg含量0.01～0.5 mg·kg^-1.研究表明,汞矿区稻田土壤具有较强的汞甲基化能力,其MeHg含量明显高于菜地和旱田土壤;万山汞矿区土壤汞污染程度明显高于滥木厂和务川汞矿区土壤汞污染.     

颗粒有机质对水稻镉吸收及转运的影响

采用盆栽试验,通过测定不同颗粒有机质(POM)添加量下土壤、POM中有机碳(POM-C)和Cd(POM-Cd)含量及水稻各部位Cd含量,研究了POM对紫色水稻土水稻镉吸收的影响及机制.结果表明:添加POM提高了土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、POM-C、POM-Cd、POM对Cd的富集系数和土壤有效Cd含量,在POM添加量达2. 5 g·kg~(-1)时可显著提高土壤POM-C和POM-Cd比例.添加POM提高了水稻植株生物量及Cd在水稻植株中的总累积量,但使水稻根Cd含量降低24%～42%,茎叶Cd含量提高9%～30%,籽粒Cd含量在POM添加量为0. 5 g·kg~(-1)和1. 0 g·kg~(-1)时分别降低了17%和36%,添加量为2. 5 g·kg~(-1)时提高了39%.添加POM对Cd在水稻根和茎叶中的分配不显著,但POM添加量较少时可抑制Cd从水稻茎叶向籽粒转运,POM添加达到一定量时,促进Cd从茎叶向籽粒转运,最终提高籽粒中Cd含量.相关分析结果表明,土壤有效Cd是影响茎叶Cd累积的主要因素,POM-Cd总量是影响籽粒中Cd累积的主要因素.因此,添加POM可通过改变土壤SOC、DOC、POM-C、POM-Cd及有效镉含量,影响水稻对Cd的吸收.     

诺氟沙星和土霉素对汞在鱼体内积累和转化的影响研究

为阐明诺氟沙星和土霉素对汞(Hg)在鱼体内积累和转化的影响机制,探究了Hg单一暴露、诺氟沙星-Hg和土霉素-Hg复合暴露条件下,鱼体内各器官和组织中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的积累特征.结果表明：Hg单一暴露条件下,鱼体肌肉THg含量随着暴露时间呈先增加后降低的趋势,鱼头和内脏组织的THg含量随暴露时间增加而逐渐增加,内脏组织积累量高于鱼头(p<0.01).鱼体内的MeHg含量随着暴露时间的增加而不断增加,其中肌肉和内脏组织增加显著(p<0.05),鱼头无明显差异(p>0.05).在诺氟沙星-Hg和土霉素-Hg复合暴露条件下,鱼体内的THg和MeHg含量与Hg单一暴露处理相比均产生显著变化,诺氟沙星和土霉素均能促进THg在鱼体内的积累及抑制MeHg的形成(p<0.01).然而,无论对THg积累的促进作用还是对MeHg形成的抑制作用,诺氟沙星比土霉素作用都更为显著.     

海水养殖底泥中外源汞甲基化及生物响应研究

本文选择沙蚕作为底栖生物,通过模拟海水养殖环境,研究在外源汞（Hg （NO₃）₂）胁迫下,沙蚕对汞（Hg）的甲基化和甲基汞（MeHg）的富集,以及沙蚕的生物应激响应.结果表明,海水养殖区沙蚕一方面自身具有将汞转化为MeHg的能力,同时沙蚕扰动会促进沉积物中Hg的甲基化,沙蚕扰动沉积物中MeHg的含量为无扰动沉积物中的1.93倍.随着外源汞含量和暴露时间的增加,沙蚕对MeHg的富集量逐渐增加,而富集速率逐渐降低.沙蚕体内MeHg富集含量为0.007~0.079mg/kg,占沙蚕体内总汞（THg）含量的31.20%~86.90%.与无机Hg相比,MeHg会对沙蚕造成更大的氧化压力,具有更强的生物毒性.沙蚕的SOD,CAT活性和GSH,MDA含量与暴露时间及含量有显著相关性.当沉积物中外源汞输入含量超过0.5mg/kg,沙蚕抗氧化应激系统将超过防御极限.     

汞在土壤——水稻系统中的迁移

研究结果表明：汞在水稻体内的富集随土壤污染程度增高而加大，呈直线相关关系。各部位对汞的吸收量呈现根〉杆〉米，其比率为：１６７：７．５：１。汞从稻根向稻杆、稻米的转移率分别为：２０．７８％、４．５９％，汞的土壤临界含量为：５．９ｐｐｍ。     

贵州某典型汞矿区流域水稻中总汞和甲基汞含量及暴露风险

鉴于流域尺度内水稻植株不同组织中总汞和甲基汞含量及人群进食稻米的汞暴露风险研究较少,系统采集了贵州省铜仁市受万山废弃汞矿影响的瓦屋河流域内水稻植株及对应根际土壤样品,分析水稻植株不同组织中的w(总汞)、w(甲基汞)及其影响因素,以及流域内人群食用稻米的汞暴露风险.结果表明:瓦屋河流域水稻精米中w(总汞)平均值为(14.2±7.0)μg/kg(范围为4.1～34.0 μg/kg,n=24),精米中w(甲基汞)平均值为(7.229±3.957)μg/kg(范围为1.974～17.364 μg/kg,n=24).精米中w(总汞)与水稻茎、叶中w(总汞)均呈较显著正相关(R=0.531,P＜0.01;R=0.499,P＜0.05),精米中w(甲基汞)与水稻根、茎中w(甲基汞)也均呈显著正相关(R=0.525,P＜0.01;R=0.612,P＜0.01);w(总汞)、w(甲基汞)均与土壤理化参数存在一定正相关关系,并均与距污染源距离呈负相关.根据精米中w(甲基汞)平均值,并按照US EPA(美国国家环境保护局)推荐的甲基汞日暴露量(ID)和危害指数(HI)的评估方法计算的瓦屋河流域居民甲基汞日暴露量为(0.075±0.041)μg/(kg·d),低于较为严厉的US EPA推荐的甲基汞日安全摄入量(RfD),危害指数为0.75.从平均状况来看,人体摄入该地区生产的精米相对较为安全.      

污灌区稻田汞污染特征及健康风险评价

选择天津北排污河灌区作为研究区域,调查了土壤和水稻总汞和甲基汞的含量及分布特征,评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤-稻米甲基汞的影响因素进行了初步分析.结果表明,1.调查的29个污灌区稻田,土壤总汞含量为(367.04 ± 129.36) μg/kg,显著高于区域土壤Hg背景值73 μg/kg,甲基汞含量为(0.87 ± 0.77) μg/kg;水稻各部位总汞含量依次为稻叶 > 稻根 > 稻茎 > 稻米,稻米总汞含量为(12.80 ± 5.14) μg/kg,甲基汞含量依次为稻米 > 稻根 > 稻茎 > 稻叶,稻米对甲基汞具有很强的富集能力,甲基汞含量为(2.09 ± 1.20) μg/kg,甲基化率均值超过10%.污灌区稻米总汞每周摄入量为0.068~1.25μg/(kg·bw),甲基汞每周摄入量为0.0095~0.49μg/(kg·bw),污灌区稻米总汞及甲基汞暴露对居民健康风险总体仍在安全阈值内,但个别汞污染较严重地块甲基汞暴露风险值得高度关注.土壤甲基汞含量仅与土壤总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平,稻米甲基汞含量与土壤总汞含量、土壤甲基汞含量、稻米总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

三峡库区消落带农业活动对土壤汞变化的影响

针对三峡库区消落带退水期农业生产是否会对库区环境带来不利影响的问题,以分布面积较大、农业活动较为频繁的重庆市开州区渠口镇消落带为研究区域,选择种植水稻、玉米、蔬菜和未农用的草地4类消落带地块为研究对象,调查了不同利用地块表层土壤汞(Hg)的变化特征.结果表明,研究区域内土壤THg、有效态Hg(Hg-wh)和甲基汞(MeHg)平均含量分别为25.80~68.74、0.44~0.88和0.08~0.85 ng·g-1.未耕作土地表层土壤THg、Hg-wh和MeHg含量均高于耕作土地表层土壤,说明耕作扰动能够加速土壤Hg的流失.未耕作土壤与耕作土地表层土壤MeHg含量随着落干时长的增加均呈现先升高后降低的趋势,峰值大约出现在落干后1~2个月内,约为淹水末期的4倍,之后逐渐降低至相对稳定的水平.MeHg占THg比例(%MeHg)也呈现类似规律,峰值出现在落干后1个月左右,降到稳定水平时与淹水末期含量无显著性差异(P0.05).土壤%MeHg与Hg-wh含量呈显著性正相关关系(r=0.642,P0.01),而与THg含量没有显著相关性(P0.05),说明消落带土壤Hg甲基化主要受生物可利用性Hg形态的影响.     

Assessing the factors impacting the bioaccessibility of mercury (Hg) in rice consumption by an in-vitro method

Mercury (Hg) in rice is drawing mounting concern since methylmercury (MeHg) was found capable of accumulating in rice. In-vitro bioaccessibility is a feasible and reliable method to assess the health effects of Hg in rice and has been utilized in a number of studies. This study was done to investigate the impact of cultivar, planting location, and cooking on the total mercury (THg) and MeHg bioaccessibility of rice, for which multiple statistical analysis methods were used to analyze the significance of their effects. The THg concentrations of rice samples taken from non-Hg contaminated areas of China were all below 15 ng/g and their MeHg concentrations were below 2 ng/g. Cooking could significantly reduce the MeHg bioaccessibility of rice because the MeHg was mainly combined with protein and the protein will be denatured during the cooking process, and then the denatured MeHg is difficult to be dissolved into the liquid phase. Indica- and japonica-type rice cultivars did not show significant differentiation in either the concentration of Hg or its bioaccessibility. However, the glutinous rice type differed significantly from the above rice types, and it showed greater bioaccessibility of THg and MeHg due to its distinct protein contents and starch properties. Planting location can affect the Hg concentration in rice and THg bioaccessibility but has a limited impact on MeHg bioaccessibility. Based on these results, two macro factors (rice cultivar, planting location) are presumed to impact Hg bioaccessibility by how they affect micro factors (i.e., Hg forms).     

武汉城市湖泊表层底泥汞分布、风险评价及影响因素

底泥作为汞重要的"汇"及二次"源"，在湖泊系统汞生物地球化学循环中起到了重要作用。本文以武汉主要城市湖泊为研究对象，探究了表层底泥中总汞（THg）和甲基汞（MeHg）的分布特征、潜在生态风险及主要影响因素。结果表明，武汉15个城市湖泊表层底泥THg平均浓度为152±170 ng/g （24~611 ng/g），与国内其它湖泊系统相比处于较高水平；MeHg浓度为52.0±46.8 pg/g （ND~161.0 pg/g），低于其它湖泊系统。空间分布上，底泥THg浓度呈现由武汉市中心向外逐渐递减的趋势，MeHg含量并未呈现类似THg的分布趋势。潜在生态风险评价（PERI）结果显示，所有采样点位中汞潜在生态风险极高和高风险等级占比均为5.7%，且主要分布在市中心附近，说明武汉市中心附近湖泊底泥汞污染程度较重，而市中心外围湖泊底泥汞生态风险较低。相关性分析结果显示，有机质可能是影响武汉城市湖泊底泥THg分布的重要因素之一，而MeHg主要受控于无机汞的原位甲基化过程。底泥THg浓度-湖泊距市中心距离间显著的负相关关系、THg浓度-湖泊所在区GDP/人均GDP间的显著正相关关系均表明人为活动对武汉城市湖泊汞分布影响明显。     

Distribution characteristics of total mercury and methylmercury in the topsoil and dust of Xiamen, China

The levels and distribution of mercury (Hg) species, including total mercury (THg) and methylmercury (MeHg) in the topsoil and dust collected from twenty sampling stations located in di erent land function areas of Xiamen, China, were investigated. The THg concentrations in topsoil ranged from 0.071 to 1.2 mg/kg, and in dust ranged from of 0.034 to 1.4 mg/kg. For stations where the THg of dust was less than 0.31 mg/kg, THg concentrations in the topsoil were significantly correlated to those in the corresponding dust (r = 0.597, n = 16, P = 0.014). The MeHg concentrations in topsoil were varied between 0.14 and 5.7 g/kg. The ratios of MeHg/THg in the topsoil ranged from 0.069% to 0.74%. The range of MeHg concentration in the dust were 0.092–2.3 g/kg. The ratios of MeHg/THg in the dust were at the same level as those in the topsoil. The MeHg concentrations in both topsoil and dust were linked to corresponding THg concentrations and soil organic matter. Neither THg nor MeHg concentration in the topsoil and dust was obviously linked to the land function.