Fe(Ⅲ)的异化还原对土壤中汞甲基化的影响及其作用机制

铁的微生物还原以Fe(Ⅲ)为末端电子受体在厌氧条件下氧化有机物的产能过程,在生物地球化学循环中起着重要的作用。汞是最受全球关注的环境污染物之一：一方面，甲基汞是一种具有很强的亲脂性和高神经毒性的有机汞，对人体造成危害；另一方面，环境中的无机汞，可以在微生物和化学作用下通过甲基化过程转化为甲基汞。本项目围绕汞污染环境的生物修复，通过接种土壤微生物的混合培养及土壤泥浆培养试验，研究Fe(Ⅲ)微生物还原对汞甲基化过程的作用机理，解析Fe(Ⅲ)还原条件下水稻土中汞的化学形态，揭示Fe(Ⅲ)还原影响土壤汞甲基化的生物因素、化学因素及其环境因素；同时，针对土壤汞的甲基化特点，加强Fe(Ⅲ)还原的调控，控制或减少汞污染的发生。研究结果不仅可以为陆生环境中铁和汞的循环提供基础资料，同时对治理汞污染土壤和恢复农业生态也具有一定的指导意义。

本项目围绕汞污染环境的生物修复，研究Fe(Ⅲ)微生物还原对汞甲基化过程的作用机理，解析Fe(Ⅲ)还原影响土壤汞甲基化的生物因素、化学因素以及环境因素。通过接种土壤微生物的混合培养及土壤泥浆培养试验，研究了铁还原菌—S. oneidensis MR-1在厌氧环境中对Fe(Ⅲ)的还原特性，考察了不同电子供体、不同形态的Fe(Ⅲ)、溶解氧、pH等条件对S. oneidensis MR-1还原Fe(Ⅲ)的影响，并探讨了添加有机酸络合剂对提高土壤中Fe(Ⅲ)还原的作用；选择两种代表性铁还原菌（土杆菌Geobacter sulfurreducens，希瓦氏菌Shewanclla oneidensis MR-1）为对象，研究了铁还原微生物对汞的甲基化作用及其影响因素，阐明汞的生物甲基化效率与微生物活性相关，又受温度、pH、Eh、汞浓度及各种有机络合剂的影响；在实验室模拟条件下，研究了铁还原菌S. oneidensis MR-1对固态硫化汞的生物可利用性，揭示S. oneidensis MR-1可以促进硫化汞的溶解并迅速进行汞甲基化，加入硫素或弱酸性环境能够增强S. oneidensis MR-1对硫化汞的生物溶解和汞甲基化；通过振荡平衡试验和土壤密闭培养试验，研究了汞在土壤中的吸附-解吸特性及其非生物甲基化作用，解析汞在土壤中的活性和形态转化，提出了汞在土壤中与甲自由基发生反应生成甲基汞或二甲基汞的非生物甲基化作用机理。.通过以上研究，揭示了Fe(Ⅲ)的异化还原对土壤中汞甲基化的影响，阐明了Fe(Ⅲ)的异化还原对土壤中汞甲基化过程的作用机理。研究结果不仅可以为陆生环境中铁和汞的循环提供基础资料，同时对治理汞污染土壤和恢复农业生态也具有一定的指导意义。