稻田生態(tài)系統長(cháng)期處于淹水狀態(tài),為土壤汞甲基化創(chuàng )造了一個(gè)有利的環(huán)境。因此,稻田生態(tài)系統是甲基汞產(chǎn)生的熱點(diǎn)區域。許多研究證實(shí)人體攝入甲基汞污染的大米會(huì )產(chǎn)生巨大的健康風(fēng)險。


水稻植株大多數氨基酸與甲基汞之間存在顯著(zhù)正相關(guān)關(guān)系。但是,無(wú)機汞和氨基酸之間不存在相關(guān)性。在籽粒中,各采樣點(diǎn)的甲基汞和半胱氨酸之間存在顯著(zhù)的線(xiàn)性相關(guān)(r=0.72,P<0.05)。我們還發(fā)現半胱氨酸從水稻根、莖和葉到籽粒的轉運系數均大于1,說(shuō)明半胱氨酸在水稻體內存在較強的轉運能力。同時(shí),半胱氨酸和甲基汞的轉運系數之間存在很強的線(xiàn)性相關(guān)性。此外,籽粒中半胱氨酸占總氨基酸的20%,而甲基汞占總汞濃度的22%,表明這兩種化學(xué)物質(zhì)可能在水稻植物中具有相似的運輸途徑。甲基汞與水稻植株中的半胱氨酸具有密切的地球化學(xué)關(guān)聯(lián),可能以甲基汞-半胱氨酸(MeHg-Cysteine)復合物的形式存在。


稻谷是人類(lèi)攝入甲基汞(MeHg)的途徑,尤其是在某些受汞(Hg)污染的地區。對于水稻植物的生長(cháng),動(dòng)物糞便通常用作有機肥料。然而,其在稻田土壤中甲基汞形成中的作用仍知之甚少。因此本論文研究的目的是探索1)添加雞糞(CH)和牛糞(CO)對土壤甲基汞的生產(chǎn)和甲基汞在水稻植物中的積累的影響,以及2)CH和CO的機理另外會(huì )影響谷物中MeHg的生物積累。本論文研究人員使用動(dòng)物糞肥對稻田土壤中甲基汞的產(chǎn)生以及水稻植株中甲基汞的積累及其相關(guān)機理的影響。


為了實(shí)現這些目標,進(jìn)行了盆栽和微觀(guān)實(shí)驗。通過(guò)添加氯化汞溶液并在淹沒(méi)條件下將混合物平衡一個(gè)月來(lái)獲得新沉積的受Hg污染的土壤。之后將有機肥料和受Hg污染的土壤混合以進(jìn)行盆栽和微觀(guān)實(shí)驗。本實(shí)驗使用的腐爛雞糞(CH)和牛糞(CO)的施用率較低(0.1–1%,在正常實(shí)踐范圍內)。


因此,盆栽試驗旨在研究CH和CO的添加對水稻土中甲基汞的產(chǎn)生以及水稻植株中甲基汞的累積的影響。微觀(guān)實(shí)驗旨在探索在添加CH和CO的水淹條件下汞的形態(tài)以及pH和Eh的變化。


微電極的應用:


進(jìn)行了兩個(gè)微觀(guān)實(shí)驗,以模擬受汞污染的水稻土的有機肥(即CH和CO)改良劑。將與盆栽實(shí)驗相同的七個(gè)處理組一式三份地設置用于實(shí)驗I。簡(jiǎn)短地說(shuō),稱(chēng)取5 g(干重)新加標的Hg污染土壤(10 mg/kg),并與在100 mL離心管中加入不同量的雞糞(CH)和牛糞(CO)粉末。將混合物與30 mL去離子水在25°C下在黑暗中孵育35天。每周對所有處理組使用unisense微電極((pH-100,;Redox 100,,H2S-100;))就地測量土壤表面以下1 cm的pH,Eh和硫化氫含量。

圖1、pH(A)和氧化還原電位Eh(B),歸一化至標準氫電極)在土壤中不同時(shí)間內分批實(shí)驗處理。所示數據為平均值±SD(n=3)。柱上不同字母表示處理間差異顯著(zhù)。

圖2、對分批試驗方案一中處理土壤中H2S的生產(chǎn)進(jìn)行原位的檢測。所示數據為平均值±SD。柱上不同的字母表示不同處理之方法間對應的硫化氫濃度的顯著(zhù)差異。