汞作为高毒性、高生物累积性、全球性的持久性污染物，其在生产生活中的排放对生态环境造成负面影响的同时，也会通过食物链的富集进一步威胁人体健康。无机汞在厌氧条件下（如稻田土壤淹水阶段）会被转化为毒性更强的甲基汞。近期研究发现自然环境中存在“硒-汞拮抗”，土壤施硒会降低土壤甲基汞的含量，相关机理有待进一步研究。本文基于前人的研究成果，设置无机汞和甲基汞两个实验组，对南京江宁稻田土壤施加氯化汞/氯化甲基汞、硒酸钠并进行淹水模拟汞污染稻田环境，通过监测模拟实验过程中各参数（pH、Eh、甲基汞、硫酸盐以及盐酸提取态铁含量等）的变化，探究土壤施硒对土壤甲基汞的含量以及甲基汞去甲基化的影响。结果表明，土壤施硒会降低土壤甲基汞的净生成量（40.7%-74.1%），且在一定程度上对于土壤甲基汞的去甲基化具有促进作用（13.8%-37.6%）。土壤淹水导致土壤pH、氧化还原电位、盐酸提取态铁以及硫酸盐的含量发生变化，同时无机汞实验组甲基汞含量升高，甲基汞实验组甲基汞发生去甲基化。本文进一步证明了土壤中“硒-汞拮抗”的存在，且提出了硒对甲基汞去甲基化的促进作用，以期为未来土壤“硒-汞拮抗”的研究提供新的思路。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法3
1.1 土壤样品的采集处理及背景值测定3
1.1.1 土壤pH的测定3
1.1.2 土壤总汞含量的测定3
1.1.3 土壤甲基汞含量的测定3
1.1.4 土壤总硒含量的测定3
1.1.5 土壤硫酸盐含量的测定4
1.1.6 土壤盐酸提取态铁含量的测定4
1.2 水稻根际模拟实验4
1.2.1 模拟实验4
1.2.2 样品采集与保存5
1.2.3 样品的测定5
1.3 质量控制和数据分析5
2 结果与分析5
2.1 无机汞实验组参数的变化5
2.1.1 土壤pH、Eh的变化5
2.1.2 土壤甲基汞和溶解性甲基汞含量的变化6
2.1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
.3 盐酸提取态铁和溶解性硫酸盐含量的变化7
2.2 甲基汞实验组参数的变化8
2.2.1 土壤pH、Eh的变化8
2.2.2 土壤甲基汞和溶解性甲基汞含量的变化8
2.2.3 盐酸提取态铁和溶解性硫酸盐含量的变化9
3 讨论9
3.1 土壤施硒抑制土壤甲基汞的生成10
3.2 土壤施硒在一定程度上促进甲基汞的去甲基化11
致谢12
参考文献13
毕业设计期间主要科研成果16
土壤中“硒汞拮抗”的机理和影响因素研究
引言
汞（Hg）是自然界中常见的重金属，我国土壤中汞的背景值为65ng/g，其中水稻土汞背景值较高，可达183 ng/g [1]。随着工业化的发展，汞作为化学、医药、冶金、电器等行业的重要原料，在生产、消费等过程中被排放到大气、土壤和水体中，导致汞原有的生物地球化学循环被打破，从而对生态系统以及人体健康造成不良效应。汞的主要形态分为元素汞（Hg0）、无机汞（Hg2+、Hg22+）和有机汞（甲基汞、乙基汞、苯基汞、二乙基汞等），其中尤以甲基汞（MeHg）的生物累积性和毒性最强，不仅会对人体的中枢神经系统、肝脏、肾脏造成不可逆的损伤，还能通过胎盘屏障，影响胎儿的生长发育[2]，因此甲基汞以及无机汞的甲基化成为了学术界的研究热点。
由于1953年发生的日本水俣病事件，水生系统中的汞及其甲基化的研究一直备受重视[3]，研究者认为摄食水产品（如鱼类和海洋哺乳类动物[4]）是人体汞暴露的一个重要途径。但是内陆地区的情况有所不同，Zhang等[5]的研究表明，在汞污染地区（如贵州万山汞矿区），食用大米而非水产品是造成人体汞超标的主要原因。研究发现，贵州万山汞污染土壤中总汞含量最高可达到790mg/kg，甲基汞含量为0.1323μg/kg[68]，此地区稻田生长的稻米中总汞含量为3.2430μg/kg，甲基汞含量范围为0.8180μg/kg[5,810]。可以得知，该地区土壤汞含量严重超标，且相比于无机汞而言，水稻更易富集甲基汞，通过食物链的传递提高了甲基汞的人体暴露风险。究其原因，可能是由于稻田淹水条件导致土壤氧化还原电位的下降，为汞甲基化微生物（如硫酸盐还原菌[11,12]、铁还原菌[12]等）创造了良好的厌氧生活环境，促进了其将无机汞甲基化的过程[1315]。
硒（Se）是人体必需的一种微量元素，无机硒（如硒酸、亚硒酸）可作为肥料施入土壤，通过植物吸收转化为有机硒，进而为动物和人体所吸收[16]。上世纪70年代首次提出“硒汞拮抗”的机制[17]，随后的研究也证明硒能够抑制甲基汞的毒性[18,19]。对于硒汞相互作用的研究热点一直集中在水生系统[20]以及动植物体内，如小鼠[20]、大豆[21]、芥菜[22] 、葱[23,24]、大蒜[25]等。对于水生系统中硒汞作用的研究发现，向湖水沉积物中施加硒会显著抑制甲基汞的生成，且抑制效应随着硒含量的升高而增强[2628]。对于哺乳动物的研究发现，硒能缓解甲基汞的毒性[20]，对于陆生植物的水培实验发现，施加硒会降低汞在植物中的积累量，且植物吸收的汞主要积累在根部，甲基汞和无机汞由地下部转运到地上部的过程受到抑制，推测原因可能是植物根部发生“硒汞拮抗”，汞与硒及其他高分子物质形成硒汞高聚物，限制了汞的运输[2125]。
近年来针对“土壤植物”体系中硒对汞的抑制作用的研究取得重要进展。Zhang等[29]发现贵州万山汞污染矿区稻田中硒的浓度和汞的浓度呈正相关，且水稻根部硒与汞的比例接近1:1，推测根际土壤或水稻根部可能形成硒化汞（HgSe）难溶化合物。Tang等[30]以土壤施硒和叶面施硒为对比，发现土壤施硒会降低无机汞在水稻中的积累，而叶面施硒对无机汞在水稻中的积累无明显影响，并且无机汞在根部的分布随着土壤中硒的剂量升高而升高，证明根际（土壤或者根部）的硒汞作用是造成土壤施硒条件下水稻中无机汞积累量的下降的主要原因。同时Wang等[31]发现土壤施硒可以有效降低稻米中甲基汞含量（最大值达73%），而叶面施硒对于稻米甲基汞含量没有影响，并且硒和汞在植物体内的分布不同，推测硒引起水稻甲基汞含量下降的原因是土壤中“硒汞拮抗”，而不是植物体内的硒与汞的作用。Wang等[31]还通过X射线吸收近边结构（XANES）和同步辐射X射线荧光光谱（TEMEDX）检测到土壤中HgSe的形成，进一步证实了土壤中“硒汞拮抗”的存在。
“硒汞拮抗”不仅表现在硒对无机汞活性的抑制，形成难以被微生物利用的HgSe化合物（HgSe的稳定常数log K=45[32]，溶解沉淀常数log K=58[33]），降低了可被甲基化的底物的含量，还有报道称硒会促进甲基汞的去甲基化[34,35]。Khan等[34]推测硒促进甲基汞的去甲基化作用是由于(CH3Hg)2Se的生成，具体过程如反应式(1)(4)所示。

原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/zyyhj/560935.html