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。     

半封闭溶样冷原子荧光法测定鱼体中的总汞

将半封闭混酸消化法与冷原子荧光法并用，对鱼体肌肉组织在95～140℃下进行消化并测定其总汞含量。实验结果检验表明．该方法精确度高。对于鱼汞国际标准样品（TORT-2，DORM-2）测定结果表明，实测结果与推荐值间的误差小于1．13％。是快速，准确地测定鱼体中总汞的理想方法。同时。此方法也适用于其它生物样品或沉积物和土壤中总汞的测定。     

根际土壤中汞甲基化与去甲基化作用双同位素示踪研究

根际环境特殊的理化性质可能显著促进汞(Hg)的甲基化.为证实上述假设,本研究采集了三峡库区消落带狗牙根根际土和非根际土,分别测定了根际土与非根际土中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量及主要理化性质,并采用双同位素示踪法(~(199)Hg~(2+)和Me~(201)Hg)进行室内模拟培养实验,探究其Hg的甲基化与去甲基化速率.结果表明,根际土壤中的Fe~(2+)、Mn~(2+)、有机质含量、过氧化氢酶活性显著高于非根际土(p0.05),MeHg含量、细菌、真菌数极显著大于非根际土(p0.01);根际土壤中MeHg的含量与Mn~(2+)、SO_4~(2-)、有机质含量存在显著正相关性(p0.05),与过氧化氢酶活性、细菌、真菌数存在显著正相关性(p0.01);根际土壤中Hg甲基化、去甲基化速率、净甲基化潜力均显著大于非根际土(p0.05),有菌根际土的甲基化与去甲基化速率显著大于无菌根际土(p0.05).本研究证实了根际是Hg发生甲基化的一个活跃区域,其中,微生物在根际土壤中Hg的甲基化与去甲基化过程中均起着主要作用.     

半封闭溶样冷原子荧光测定鱼体中总汞分析方法的建立

文章建立了一种新的测定鱼体中总汞的方法,将半封闭混酸消化法与冷原子荧光法并用,对鱼体肌肉组织在95~140 ℃下进行消化并测定其总汞含量。实验结果显示,该方法精确度高,便于操作;对鱼汞含量标准样品(TORT 2,DORM 2)的实测结果与推荐值间误差小于1.13%,是快速、准确地测定鱼体中总汞的理想方法。     

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....     

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.     

Geobacter sulfurreducens对汞的甲基化及其影响因素研究

在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌Geobacter sulfurreducens对汞的甲基化作用及其影响因素.结果表明,G.sulfurreducens在低浓度汞溶液中能够生长,但生长受到一定程度的抑制,主要表现在菌株生长曲线迟缓期的延长.G.sulfurreducens在生长过程中能同时将溶液中无机汞转化为甲基汞,甲基化过程受多种环境因素的制约.在初始HgCl2浓度为1 mg.L-1、温度35℃、pH 6.0、0.9%盐度的厌氧环境条件下,G.sulfurreducens对汞的甲基化率可达38%.适当增加HgCl2初始浓度与盐度能提高甲基汞的转化率,但过高汞浓度和盐度会造成微生物的死亡;温度在4～35℃范围内,温度越高甲基汞转化率越高;弱酸性环境比酸性或中碱性环境更利于汞的甲基化.此外,腐殖酸和半胱氨酸等均影响甲基汞的转化效率,其中腐殖酸对汞甲基化有一定的抑制作用,而半胱氨酸有较强的促进作用.该研究为自然水体生态系统中铁还原菌参与汞甲基化的过程提供了直接证据.     

不同类型DOM对三峡库区消落带土壤汞甲基化的影响

三峡水库特殊的调度方式导致了消落带的形成,在落干期,消落带上会生长大量以狗牙根为主的植物.在淹没期,狗牙根会发生腐解并释放出溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM),消落带作为汞的敏感区,狗牙根释放的DOM对汞甲基化的影响值得关注.为此,本文以狗牙根提取液中的DOM(记为DOM_g)为研究对象,同时选取猪粪中的DOM(记为DOM_z)作为比较,利用室内模拟实验,研究这两种不同类型的DOM对土壤汞甲基化影响的差异,并分析两种DOM的光谱特征,探讨其作用机制.结果表明,两种DOM的光谱特征存在明显的差异,DOM_z的有色可溶解性有机物(Chromophpric Dissolved Organic Matter,CDOM)浓度、芳香性及疏水性组分都高于DOM_g.同时,两种DOM均以类蛋白组分为主,但DOM_z的生物可利用性高于DOM_g.并且这两种DOM均能促进土壤的汞甲基化,且在培养后期促进效果更加显著.但两种DOM的促进效果存在差异,DOM_z的促进效果优于DOM_g.     

渔业养殖区溶解性有机质的来源、组成及其对汞甲基化的影响

溶解性有机质（DOM）对水生环境中汞的赋存形态及转化过程具有极其重要的影响.但从更加微观的角度,如DOM的组成部分及其官能团特征等,却缺乏相关研究以阐明DOM影响汞形态转化的机制.为探究渔业养殖区来源于不同有机物（如残饵、鱼粪和底泥）的DOM各亚组分对水体中汞甲基化的影响,应用多级树脂联用技术,将渔业养殖区不同来源的DOM分离出6种亚组分,利用室内培养方式进行Hg²⁺的甲基化试验.傅里叶红外光谱分析结果表明,DOM中含有各种不同的官能团.亲水性组分主要包含羟基、羧基等极性较强的官能团;疏水性组分则包含一些无极性或者弱极性官能团如甲基、亚甲基和酚羟基等.疏水性亚组分是DOM的主要组成成分,其中又以疏水性碱性物质（HOB）为最,在有机物腐解过程中一直占有最大的比重.总体而言,疏水性有机组分对汞甲基化的促进作用显著高于亲水性有机组分;这主要是因为亲水性有机组分含有大量的羧基、羟基等官能团,可以更好地与活性Hg²⁺结合,降低甲基化反应的底物浓度,从而抑制甲基化发生.而疏水性组分对汞亲和性较弱,而且所含酚羟基以及还原性含硫基团等都可作为电子供体,从而促进汞甲基化的发生.从总体来说,在有机质腐解过程中,各种非同源有机质所形成的HOB对汞甲基化的促进作用不断增强.     

三峡库区消落带土壤中硫酸盐还原菌对汞甲基化作用的影响

为探究三峡水库这一特殊的周期性干湿交替环境中,硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)是否在汞的生物甲基化过程中起主导作用,本文以库区消落带原土为研究对象,以灭菌土+接种硫酸盐还原菌Desulfovibrio africanus(D.africanus,DSM-2603)为对照(试验A),在每公斤土壤分别添加0、1、5 mg汞浓度条件下,模拟研究原土(试验B)中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量的动态变化、总硫酸盐还原菌(SRB)数量变化,以及影响土壤中甲基汞含量的环境因子分析.结果表明,淹水状况有利于THg从土壤中释放,且Hg含量越高,释放越快;菌株D.africanus对汞具生态适应性,其菌数与MeHg含量显著正相关:在5 mg·kg~(-1)Hg条件下,D.africanus菌数可达3.65×10~4cfu·g~(-1),MeHg含量也高达7.60×10~4ng·kg~(-1).值得注意的是,试验B处理中,一方面消落区原土中SRB菌数较少,平均仅193 cfu·g~(-1);另一方面,土壤MeHg含量较低:在5mg·kg~(-1)Hg条件下,MeHg含量仅为5.54×10~3ng·kg~(-1),且总SRB菌数与MeHg含量无显著相关性.由此可以推测,在三峡水库消落区这种非严格厌氧土壤环境中,SRB并非优势菌群,其中还存在着其它对生物汞甲基化起主导作用的好氧或兼性厌氧微生物种群.     

滇池几种鱼体汞含量与δ13C、δ15N特征

鱼体是人体摄入甲基汞的重要暴露途径。对滇池几种重要鱼类的总汞、甲基汞和13 C、15 N进行了测定,结果发现:滇池中鱼体总汞和甲基汞含量范围(平均值)分别为5.6~287ng/g(74±59ng/g)和2.7~400ng/g(73±67ng/g)。总汞和甲基汞含量存现显著的相关关系,(R2=0.65,p0.001),且甲基汞占总汞的平均比例大于80%,表明鱼体中的汞主要以甲基汞的形态存在。滇池几种鱼类的δ13 C平均值为-20.5±4.2‰,范围为-29.0‰~-15.1‰,δ15 N平均值为17.1±4.3‰,范围为5.9‰~25.8‰。同位素比值与鱼体汞含量之间没有显著的相关性,可能是由于滇池中采集的黄颡鱼和白鱼与其他鱼类不属于同一种食物源,因此对13 C和15 N的分馏不同。另外,采集的鱼类大小和年龄不均一,也可能是造成13 C和15 N异常分馏的原因之一。     

岸堤水库鱼体中汞的来源及预防措施

始建于５０年代末、库容达７个多亿立方米的岸堤水库是我省的第二大水库。该水库水面宽阔适宜各种鱼类生长，是周围地区的重要淡水鱼基地。水库上游曾有几家创建于６０年代的国防工厂，不断排放过含汞废水。虽然这几家工厂已相继于１０年前停产或搬迁，但考虑到汞污染具有长时期危害的特点，１９９８年秋季，我们对水库鱼体中总汞含量进行了调查。１检测部分１－１样品来源本次调查的全部样品是以现场收购的方式，从水库捕捞人员手中获取的。采用随机抽样的方式，以单条鱼且重量＞０．７５ｋｇ（鲇鱼除外，因其不易采到）为一份样品。共收集…     

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.     

1株兼具好、厌氧汞甲基化能力细菌的分离鉴定

从三峡水库重庆段忠县石宝寨消落带土壤中,分离纯化后获得1株在好氧和厌氧条件下均能将Hg2+转化成甲基汞的细菌,经过对该菌株的形态特征、理化特征检测及16S r DNA序列分析,初步鉴定其为γ-变形菌纲的荧光假单胞菌,并命名为Pseudomonas fluorescens XD-Me Hg-B2(Gen Bank登录号:KU954349).通过汞敏感性试验发现该菌对Hg2+极敏感,汞甲基化试验表明,在初始Hg2+浓度为200 ng·L-1的PBS缓冲液中,接种XD-Me Hg-B2对数生长期菌悬液,有氧条件下,30℃孵育60 min后,溶液中甲基汞浓度呈指数增高,并在160 min时达到最大,约为3.85 ng·L-1±0.33 ng·L-1,最大汞甲基化率为1.93%;而在厌氧条件下,XD-Me Hg-B2同样表现出汞甲基化能力,但其甲基汞的生成较好氧处理显著滞后,且汞甲基化转化率较低,在180min左右甲基汞浓度达到最大,为2.86 ng·L-1±0.73 ng·L-1,最大汞甲基化率为1.43%.综上所述,P.fluorescens XDMe Hg-B2是1株对Hg2+极敏感,兼具好、厌氧汞甲基化能力的细菌,可望为消落带土壤汞生物甲基化的机制研究提供候选菌株,从而为深入研究汞生物地球化学循环、以及正确评价三峡水库蓄水运行后可能带来的汞生态风险评价提供理论依据.     

呼伦池主要鱼体中总汞含量的调查

本文报道了采用冷原子吸收法,对呼伦池中九种九十尾鱼体中汞含量测定调查结果。总汞含量范围4.69～171.00μg/kg,平均值为42.12μg/kg。九种鱼比较,鲶鱼含汞量最高(88.72μg/kg),其次是鲤鱼(76.35μg/kg),蒙古红鲌和银鲫居第三。白鲢等五种鱼体内汞含量较低,除红鳍鲌、银鲫和蒙古贝氏餐条外,鲤鱼、蒙古红鲌、瓦氏雅罗鱼体内累积的汞量随年龄、体重和体长的增长而升高。     

微生物对汞矿区农田土壤汞甲基化的影响

为研究典型汞矿区农田土壤中汞的甲基化作用,实验以受汞污染的旱田土壤和稻田土壤为对象,分别进行灭菌,促进硫酸盐还原菌(SRB)活性处理,抑制SRB活性处理以及促进铁还原菌(FeRB)活性处理,分析非微生物作用和微生物作用对土壤甲基汞(MeHg)生成的影响.结果表明,促进SRB活性处理的土壤MeHg生成量最高,其中旱田土MeHg增量为0.15~0.38μg·kg~(-1),稻田土壤MeHg增量为1~2μg·kg~(-1);抑制SRB活性处理和促进FeRB活性处理的MeHg增量较小,最高值仅为0.025μg·kg~(-1).相比于旱田土壤,稻田土壤具有更高的汞甲基化能力,其MeHg生成量是旱田土壤的4~9倍.土壤SRB数量与MeHg生成量具有相同的变化趋势,二者具有显著的正相关性(R~2=0.57,P0.01).因此,该研究区土壤汞甲基化作用主要是微生物汞甲基化作用,且主要的汞甲基化细菌是SRB.此外,稻田是农田中MeHg生成的活跃地区,在评估和控制MeHg对人体健康危害时需要重点关注.     

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.     

汞在酸性紫色水稻土的转化与水稻汞富集特征

采用盆栽模拟试验,对汞(Hg)及甲基汞(MeHg)在酸性紫色水稻土中不同水稻生长期的动态变化进行了研究,并分析对比了总汞(THg)和MeHg在水稻体中的富集特征.结果表明:在水稻生长期间,土壤总汞含量变化较小,MeHg含量随时间增加而增加,土壤MeHg/THg值的变化趋势和土壤中MeHg含量变化一致.完熟期THg在水稻中植株的分布状况为:根籽粒茎叶穗壳,MeHg的分布为:籽粒根茎叶穗壳.水稻植株中MeHg/THg均值为24.03%,大于土壤均值3.05%,说明水稻植株中具有较强的MeHg累积能力.在水稻生长周期内,水稻体内MeHg富集系数均值为8.16,远大于THg富集系数的均值2.31,且籽粒中的MeHg富集系数大于根、茎、叶,说明水稻对MeHg的富集能力强于THg,且籽粒更易于富集MeHg.水稻体内的MeHg的转移系数大于THg,且籽粒中MeHg的转移系数大于1,进一步说明MeHg比THg更易在水稻体内转移.     

不同汞暴露水平地区鱼组织中汞和硒及其它元素的相关性

用仪器中子活化分析法测定了贵州汞污染地区和北京地区(对照)鱼肝脏和肌肉组织中硒及其它多种元素的含量,用原子荧光法测定了样品中汞的含量,并对汞和硒及其它元素间的相关性进行了研究.结果发现,贵州和北京鱼样的绝大多数元素在肝脏和肌肉中的含量都存在显著性差异,且大多是肝脏中的含量大于肌肉中的含量.贵州汞污染地区鱼肝中的汞含量要比北京的高25倍,而前者鱼肌肉中的汞含量也要比后者高5倍,但未发现两地鱼样中的硒存在类似的差异.对鱼组织中所测定的其它大部分元素未见两地间存在显著性差异.在汞含量较低的情况下,鱼组织中汞与硒的摩尔比值随汞含量的增加而增加,但当汞含量增大到一定程度,汞与硒的摩尔比值的变化趋势就大大减弱,并趋于某一较高的恒定值(约0.2).研究同一元素在鱼肝和肌肉中的相关性,仅发现溴、铷2个元素在鱼肝和鱼肌肉中有较强的线性正相关.在贵州和北京两地的鱼肝和肌肉组织中,虽然有不少元素间存在一定的相关性,但贵州鱼肌肉的汞与硒之间存在的相关性最强,贵州鱼肝的汞与硒间也存在较强的相关性;而在北京鱼组织中,仅鱼肝的汞与硒之间存在一定的相关性,鱼肌肉的汞与硒之间却未见有相关性存在.这一结果再次证实了汞暴露水平越高,硒对汞毒性的拮抗作用越明显.观察到的鱼组织中钾与钠,铯与铷等元素间显著的相关性可能与它们具有相似的理化性质有关.另外,在贵州和北京的鱼肌肉组织中均观察到铁与锌之间具有很强的线性正相关,这可用这2种元素在动物体中不同的生物学功能及在一定条件下它们间存在的拮抗作用来给予适当的解释.