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汞生物有效性的关键控制因素研究

3、环境科学 > 专题3：金属与金属纳米颗粒的环境行为与生物效应

中国是目前全球最大的汞生产与消费国，我国居民面临稻米与水产品汞暴露的双重风险。汞的生物有效性是其从环境进入食物链的起点，也是阐释汞的环境行为、以及预测汞风险的难点。我们运用hgcA分子探针实现了复杂环境介质中汞甲基化基因的量化，构建了我国近百个点位的甲基化基因数据库，定量分析了区域尺度上汞甲基化微生物的分布与丰度；运用同步辐射技术克服了复杂环境介质中汞赋存形态原位表征的困难；发展色谱-质谱联用及同位素示踪方法实现汞甲基化与去甲基化速率的同步测定，在汞生物有效性领域取得进展如下：（1）秸秆还田、水稻种植、富营养化等植物源有机质输入可通过作为电子供体（提升甲基化微生物丰度）与强络合剂（提高无机汞活性），促进汞甲基化，提升汞的生态风险；（2）硒可通过与汞形成惰性的硒化汞纳米颗粒，影响降低土壤中汞的微生物有效性，抑制汞甲基化，从而降低汞的生态风险,且其作用受到硫酸盐、氧化还原电位的调控；（3）硫酸盐输入可通过活化土壤中的惰性汞，提高其微生物有效性，促进土壤汞甲基化。在此基础上，我们提出了一种以增施肥料/生物炭与增强限制因子为核心的技术模式，可同时抑制汞的微生物甲基化与甲基汞的植物有效性，降低汞的风险。上述成果从分子水平提升了对不同时空尺度下汞生物有效性与风险的认知，并为汞风险的精准控制提供了有力手段。