环境地球化学国家重点实验室知识库

甲基汞是一种毒性很强的亲脂性有机化合物，在天然水体中即使其含量很低仍会造成极强的生物积累和生物放大效应，因此针对环境中甲基汞问题的研究一直是国际国内汞研究的重点之一。天然水体中甲基汞的含量极低，一般低于1.0 ng/L，准确测量十分不易。目前，国内外测定天然水体中甲基汞的方法普遍存在分析步骤复杂、取样量大、样品放置时间短等缺点。此外，由于样品经过采集、运输、室内前处理等较多步骤，容易发生损失、吸附及形态转化等，造成甲基汞测定结果误差较大。薄膜扩散技术是国际新兴起的研究元素含量和形态的原位技术，该技术具有原位富集，精确测定元素的生物可利用态，样品保存时间长等优点。由于甲基汞分析技术的条件限制，目前利用薄膜扩散技术（DGT）原位富集甲基汞的方法研究甚少。本论文在前人研究的基础上，结合本课题组技术基础，进一步探索了薄膜扩散技术原位富集甲基汞的方法，建立DGT富集-乙基化-GC-CVAFS法测定环境中的痕量甲基汞；同时将薄膜扩散技术与传统方法（蒸馏-乙基化-GC-CVAFS、柱芯法（Core）、透析法（peeper））进行比较分析，讨论薄膜扩散技术富集甲基汞方法的优缺点。此外，本论文还利用薄膜扩散技术与植物的相似性特征，在水稻生长发育期动态监测稻田孔隙水中甲基汞的迁移转化，进一步探索水稻富集甲基汞的机理。研究结果如下：1. 利用薄膜扩散技术（DGT）原位富集天然水体中的甲基汞，溶剂洗脱后进入水相进行乙基化反应，与气相色谱（GC）联用，冷原子荧光光谱法（CVAFS）测定。实验结果显示，26℃条件下在超纯水中放置24h，典型DGT单元的最低检出限为0.014ng/L；延长放置时间或者减少扩散层厚度，可以得到更低的检测限。相对标准偏差<10%。通过标准溶液验证和百花湖水体与传统方法对比发现，DGT测定结果与传统方法一致，DGT可有效用于测定天然水体中痕量甲基汞。长时间野外应用DGT受到藻类等环境因子影响。通过孔隙水采样与柱芯法和渗析法对比，DGT能准确测定环境中低含量甲基汞和生物可利用态甲基汞，相对于其它方法，DGT方法操作简单，误差小，检测限低。2. 通过在万山周边两个高汞污染区垢溪和敖寨稻田以及贵阳周边受汞污染较少的花溪稻田，调查在水稻整个生长和发育期间，甲基汞在水稻植株各器官（根、茎、叶）、稻田土壤，以及稻田土壤孔隙水中含量的动态变化。结果表明，稻田具有很强的汞甲基化能力。在水稻整个生长和发育期间，水稻植株各器官（根、茎、叶）中甲基汞的含量有着明显的下降趋势，最终富集到水稻稻米中，水稻稻米具有明显的富集甲基汞的能力。水稻各器官甲基汞含量与土壤甲基汞含量具有极显著正相关关系，说明土壤甲基汞是水稻体内甲基汞的重要来源。通过比较水稻从土壤吸收甲基汞的通量与DGT测定甲基汞的通量，发现土壤中只有一小部分以离子扩散方式进入水稻根部。水稻吸收甲基汞通量与DGT测定甲基汞通量具有极显著正相关关系，说明DGT能很好的表征土壤中生物可利用态甲基汞，为进一步评估土壤种植水稻健康风险提供有力手段。