中科院生态环境研究中心在汞光化学甲基化研究方面取得突破

环境水体中碘甲烷对无机汞的光化学甲基化机理示意图

作为一种全球性污染物，汞污染已经给生态环境与人类健康造成了极大危害，成为当前最重要的全球环境问题之一。2013年1月，全球首个汞限制性国际公约《水俣公约》在日内瓦达成协议。对环境中汞化学转化过程的深入研究是认识汞污染特征、环境行为及毒性的基础，对于汞污染的防治以及国家履约具有重要的意义。

汞的毒性并不完全取决于总量，而与其存在形态及环境行为密切相关。各形态之间的分子转化是汞生物地球化学循环中的重要环节，也是汞污染研究的热点和难点。甲基汞是目前已知毒性最大、分布最广的有机汞化合物，其在食物链中具有着很强的生物累积和生物放大能力。现有的研究通常认为环境中的甲基汞主要来自于微生物对无机汞的生物甲基化，而对其他的非生物甲基化途径知之甚少。

碘甲烷作为一种新型熏蒸剂农药，已在美国、日本、新西兰和土耳其等国家批准使用，用以控制土壤传播病害、线虫、杂草等，其用量约为每英亩50-150磅。最近，中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌院士研究组与美国Florida International University蔡勇教授开展合作研究，在碘甲烷对汞的光化学甲基化研究方面取得重要进展，相关研究成果发表在Nature Communications上（2014, 5: 4633 doi: 10.1038/ncomms5633）。他们采用汞同位素（199HgCl2 /CH3201Hg+）与氢同位素（CD3I）示踪技术，通过培育试验研究了天然环境水样中碘甲烷对无机汞的光化学甲基化。研究发现，天然环境水体中二价汞以及低价态的一价汞、零价汞均可被碘甲烷甲基化，该反应依赖于日光照射。而在去离子水中，仅低价态的一价汞、零价汞可被碘甲烷甲基化。基于此，提出了碘甲烷对无机汞的光化学甲基化的两步机制：（1）二价汞光还原生成一价汞与零价汞；（2）碘甲烷光解生成甲基自由基与甲基正离子，进一步与一价汞与零价汞结合，生成高毒性的甲基汞。采用模型对这一反应进行了定量评估，表明在碘甲烷熏蒸剂污染的水环境中，碘甲烷对汞的光化学甲基化是甲基汞的重要来源。

这一发现提示零价汞可以作为环境中甲基汞生成的前驱体。同时，由于碘甲烷的用量巨大，应对碘甲烷这一新型熏蒸剂开展更为广泛、审慎的安全评估。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目（20937002）和重大国际合作研究项目（21120102040）的支持。

全文参见：http://www.nature.com/ncomms/2014/140819/ncomms5633/full/ncomms5633.html