水产养殖对水生生态系统中汞甲基化影响研究进展

水产养殖造成的水体富营养化不仅导致有机质增加,而且致使很多水体理化参数发生变化,包括水中溶解氧下降、沉积物中有机质和硫酸盐、硫化氢的增加、pH值的下降、生物和微生物群落的破坏等.然而,目前国内外在这方面的研究极少,水产养殖对水体汞甲基化的影响尚不清楚,对其进行深入的研究,并提出合理利用和开发水资源的科学建议具有重要的现实意义.

硫化汞纳米颗粒的微生物摄入及其在汞甲基化中的作用

甲基汞因其独特的食物链富集特性和毒性使汞成为重要的全球污染物.厌氧环境中微生物介导的汞甲基化是甲基汞生成最主要的来源,厌氧环境中不同汞地球化学形态控制着甲基汞的生成过程.硫化汞纳米颗粒是在实际厌氧环境中新近发现的重要颗粒汞形态,对其环境行为还缺乏基本认识.本文基于硫化汞纳米颗粒的环境行为,重点围绕其与微生物的相互作用,讨论并总结了硫化汞纳米颗粒的生成、硫化汞纳米颗粒的微生物摄入、溶解以及硫化汞纳米颗粒对微生物汞甲基化的影响,并进一步对硫化汞纳米颗粒与微生物相互作用的未来研究重点进行了展望.

环境生物膜中的汞甲基化

汞是严重危害食品安全及人体健康的全球性重金属污染物,揭示具有强生物毒性的甲基汞的生成和累积机制是汞污染研究领域的热点和难点.生物膜中无机汞的甲基化是环境中甲基汞污染的主要来源和甲基汞进入食物链的起点,但是目前学术界对汞甲基化机制的认知多基于浮游态纯菌实验,无法准确模拟生物膜中汞的甲基化过程.本文从生物膜中汞甲基化的生化分子路径、无机汞的化学形态和甲基化微生物的活性这三个决定汞甲基化过程的关键因素出发,详细阐述了目前生物膜中汞甲基化的研究现状、存在问题以及拟解决问题的技术手段,并对未来在该领域的研究工作进行了展望.生物膜中汞甲基化机制的研究可为深入理解甲基汞的环境累积过程,提高汞污染风险分析的准确性,开发有效的汞污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

不同农艺措施对稻田土壤汞甲基化的影响研究进展

水稻不仅是重要的粮食作物,还是甲基汞的超富集作物,研究稻田土壤汞甲基化过程至关重要。综述不同农艺措施对稻田土壤汞甲基化影响的研究进展,分析不同的轮作、灌溉及施肥方式对土壤汞甲基化过程的影响。

基于分子水平的硫酸盐还原菌汞甲基化机制及其影响因素研究

硫酸盐还原菌在自然界中普遍存在,在其代谢活动中,往往还会伴有甲基汞的生成。研究者从分子水平研究了硫酸盐还原菌汞甲基化的途径和机制。本文还综合论述了影响硫酸盐还原菌汞甲基化的影响因素,期待能够为控制和降低环境中甲基汞水平提供相关理论支撑。

生活垃圾填埋场中微生物汞甲基化的研究进展

垃圾填埋场内甲基汞污染控制是目前环境领域所关注的热点问题.为了跟踪填埋场汞污染及汞甲基化研究的最新动态,本文对现有研究进行梳理.分析了汞及甲基汞在生活垃圾填埋场中的空间分布,对填埋场中的汞进行了物料平衡核算;总结了填埋场微生物汞甲基化的主要微生物种类及机制;同时针对填埋场的生化特性,分析了影响微生物汞甲基化的影响因素;并在此基础上展望了未来填埋场内汞甲基化研究方向,为填埋场汞污染风险管控提供新思路.现有研究集中在填埋场表层圾和渗滤液中总汞和甲基汞的浓度水平表征、分布特征及与环境因子的相关性等,而填埋场中的汞甲基化微生物多样性及其主导的汞甲基化机制鲜有研究,为了实现对填埋场中汞甲基化污染风险的进一步管控,需要从机制研究和工程实践两方面入手,在明晰填埋场中微生物汞甲基化机制的基础上,对其进行防控和抑制.

hgcA/B基因介导的汞甲基化分子机制及其应用

作为一种强神经毒性物质,环境中的甲基汞(MeHg)主要由产甲烷菌、硫酸盐还原菌、铁还原菌等厌氧微生物产生,可通过水生食物链积累并作用于人体。汞甲基化基因hgcA/B明确以后,不仅扩大了可探知的汞甲基化微生物范围,也为汞甲基化生物分子机制的探索提供了新的方向。本文1)概述了hgcA/B及其表达产物HgcA、HgcB的预测结构和生物体内的汞甲基化分子机制,2)讨论了基于hgcA/B的环境汞甲基化研究进展,3)总结了现有hgcA/B研究存在的不足,4)对汞甲基化基因领域的研究方向进行了展望。

天然有机质引发汞化学转化研究进展

环境中广泛存在的天然有机质(NOM)强烈影响汞的迁移转化行为。本文总结了NOM驱动下汞的氧化/还原、硫化/去硫化和甲基化/去甲基化过程及其可能发生的机制,旨在为汞地球化学循环后续研究提供参考依据。

根际土壤中汞甲基化与去甲基化作用双同位素示踪研究

根际环境特殊的理化性质可能显著促进汞(Hg)的甲基化.为证实上述假设,本研究采集了三峡库区消落带狗牙根根际土和非根际土,分别测定了根际土与非根际土中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量及主要理化性质,并采用双同位素示踪法(199 Hg^2+和Me201 Hg)进行室内模拟培养实验,探究其Hg的甲基化与去甲基化速率.结果表明,根际土壤中的Fe^2+、Mn^2+、有机质含量、过氧化氢酶活性显著高于非根际土(p<0.05),MeHg含量、细菌、真菌数极显著大于非根际土(p<0.01);根际土壤中MeHg的含量与Mn^2+、SO4^2-、有机质含量存在显著正相关性(p<0.05),与过氧化氢酶活性、细菌、真菌数存在显著正相关性(p<0.01);根际土壤中Hg甲基化、去甲基化速率、净甲基化潜力均显著大于非根际土(p<0.05),有菌根际土的甲基化与去甲基化速率显著大于无菌根际土(p<0.05).本研究证实了根际是Hg发生甲基化的一个活跃区域,其中,微生物在根际土壤中Hg的甲基化与去甲基化过程中均起着主要作用.

1株兼具好、厌氧汞甲基化能力细菌的分离鉴定

从三峡水库重庆段忠县石宝寨消落带土壤中,分离纯化后获得1株在好氧和厌氧条件下均能将Hg2+转化成甲基汞的细菌,经过对该菌株的形态特征、理化特征检测及16S r DNA序列分析,初步鉴定其为γ-变形菌纲的荧光假单胞菌,并命名为Pseudomonas fluorescens XD-Me Hg-B2(Gen Bank登录号:KU954349).通过汞敏感性试验发现该菌对Hg2+极敏感,汞甲基化试验表明,在初始Hg2+浓度为200 ng·L-1的PBS缓冲液中,接种XD-Me Hg-B2对数生长期菌悬液,有氧条件下,30℃孵育60 min后,溶液中甲基汞浓度呈指数增高,并在160 min时达到最大,约为3.85 ng·L-1±0.33 ng·L-1,最大汞甲基化率为1.93%;而在厌氧条件下,XD-Me Hg-B2同样表现出汞甲基化能力,但其甲基汞的生成较好氧处理显著滞后,且汞甲基化转化率较低,在180min左右甲基汞浓度达到最大,为2.86 ng·L-1±0.73 ng·L-1,最大汞甲基化率为1.43%.综上所述,P.fluorescens XDMe Hg-B2是1株对Hg2+极敏感,兼具好、厌氧汞甲基化能力的细菌,可望为消落带土壤汞生物甲基化的机制研究提供候选菌株,从而为深入研究汞生物地球化学循环、以及正确评价三峡水库蓄水运行后可能带来的汞生态风险评价提供理论依据.

土生拉乌尔菌TGRB3的生物学特性及其不同氧气浓度条件下的汞甲基化

从三峡库区消落带土壤中分离、纯化得到1株具有汞甲基化能力的细菌,对其形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列进行分析后,鉴定为土生拉乌尔菌,并命名为RaouLtella terrigena TGRB3.研究发现,菌株TGRB3具有强酸碱和盐度适应能力,为中高温型菌,在pH=4~9和盐度0.2%~4.0%范围内均能正常生长,最适生长温度为25℃.在Hg2+浓度为1000 μg·L^-1时,菌株生长受到显著抑制.此外,在初始Hg2+浓度为300 ng·L^-1的条件下探讨了该菌在不同氧气浓度(0、7%、14%和21%)下的生长情况及汞甲化能力.结果表明,该菌的生长不受氧气浓度的制约,但在有氧条件下生长更好,且在厌氧或低氧浓度条件下具有更强且稳定的汞甲基化能力.在氧气浓度为14%和21%的条件下,该菌的最大甲基汞含量分别为(0.54±0.01)和(1.62±0.08)ng·L^-1,试验后期表现出较强的去甲基化现象,培养54 h后的甲基汞含量显著降低为(0.08±0.02)和(0.05±0.00)ng·L^-1;而在氧气浓度为0和7%的条件下,最大甲基汞含量分别为(6.75±1.75)和(3.24±0.74)ng·L^-1,且在试验周期内甲基汞持续产生,平均浓度分别为(3.23±1.39)和(1.66±0.71)ng·L^-1.本试验结果可望为三峡库区消落带土壤汞生物甲基化机理的深入研究及汞污染风险评价等提供全新的试验材料.

水旱轮作稻田旱作季土壤汞微生物甲基化的研究进展

汞是一种全球性有毒污染物,其具有持久性及生物累积性特点,在自然条件下,汞通常都以无机形态存在,在生物和微生物的作用下,无机汞可转化为毒性更强的甲基汞;水旱轮作是我国稻田的主要耕作模式,旱作季与水作季土壤汞微生物甲基化的生成与影响因素不同,水稻对甲基汞富集能力非常强,水稻植株内的甲基汞主要来源于稻田土壤,导致食用稻米成为汞污染区甲基汞暴露的主要途径。为水旱轮作稻田旱作季土壤汞微生物甲基化的生产应用及同类研究提供参考,从水旱轮作稻田旱作季不同类型土壤汞微生物甲基化及土壤微生物汞甲基化的影响因素两大方面进行综述,并对未来的研究方向进行了展望。

稻田土壤中汞的微生物甲基化研究进展

本文综述了与稻田土壤汞甲基化相关的微生物,汞的微生物甲基化机理及影响因素,揭示了稻田汞的甲基化过程受微生物及土壤理化性质等多方面因素的影响,并指出微生物去甲基化机制将是今后研究的重点,有助于从机理层面理解稻田土壤微生物汞甲基化的行为,对未来更深入的研究微生物对汞的甲基化作用以及微生物在汞的生物地球化学循环中的作用具有重要意义。

环境中的无机汞是怎样甲基化的?

在环境中从各种途径排放出来的无机汞是怎样变成危害人体健康的有机汞的呢?原来,在河底、海底的淤泥中有一些含甲基钴氨素的微生物,当它们遇到无机汞时,在生物酶的催化作用下,就转移出本身的甲基和无机汞化合而形成甲基汞。这种甲基化过程无论在厌氧或需氧条件下都能进行。在需氧条件下主要形成一甲基汞,它是水溶性物质,可被水生物吸收而进入食物链;在厌氧条件下主要形成二甲基汞,它不易溶于水,但其有挥发性可逸入大气中。

海鱼体内的硒能减轻汞的毒性作用

德国学者爱贺烈尔提出,在海鱼中存在着硒和汞有益于人体健康的相互作用。就是说,在海水中含有硒,并且许多海洋有机体,在其体内硒和汞是按1:1的比例积蓄。同时发现,硒能减轻甲基汞(水中的许多微生物能将进入水中的汞甲基化变成甲基汞CH3Hg+,这种化合物系脂溶性。

Shewanella oneidensis MR-1对针铁矿的还原与汞的生物甲基化

在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌奥奈达希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1对针铁矿的异化还原及其对汞生物甲基化的影响.结果表明,S.oneidensis MR-1能溶解针铁矿,并能将溶解出的Fe3+还原成Fe2+;S.oneidensis MR-1也是一种汞甲基化细菌,能够将无机汞转化成甲基汞.铁的溶解还原作用随着初始针铁矿剂量的大幅增加而减弱,针铁矿的异化还原在一定程度内促进汞的生物甲基化.弱酸性条件比中碱性和强酸条件有利于汞的甲基化;腐殖酸在低浓度促进汞甲基化,浓度过高则会抑制汞的甲基化.

Shewanella oneidensis MR-1对硫化汞的生物利用性研究

在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌奥奈达希瓦式菌Shewanella oneidensis MR-1对固态硫化汞的生物溶解、生物甲基化作用及其影响因素.结果表明,铁还原菌S.oneidensis MR-1在含硫培养基中生长良好,低浓度硫素能够促进其生长,高浓度时细菌生长则受到抑制,这种抑制主要表现在菌株生长曲线迟缓期的延长;铁还原菌S.oneidensis MR-1能够利用固态硫化汞,促进其溶解并迅速进行汞甲基化;在S.oneidensis MR-1的耐硫化物范围内,菌株对硫化汞的生物溶解作用随着硫化钠浓度的增大而增强,但生物甲基化作用只在低浓度硫化钠时受到促进,硫化钠浓度过高时则会受到抑制;此外,弱酸性环境比酸性及中碱性的环境更有利于S.oneidensis MR-1对硫化汞的生物溶解及甲基化.

两种喹诺酮类抗生素对Geobacter sulphurreducens PCA菌的影响研究

以一种典型的汞甲基化细菌铁还原菌Geobacter sulphurreducens PCA为研究菌种,选取两种喹诺酮类抗生素氧氟沙星和环丙沙星,研究复合污染体系下抗生素对PCA菌生长和产甲基汞能力的影响。研究结果表明,低浓度抗生素对PCA菌的生长有促进作用。通过抗生素浓度的检测以及ESI scan扫描图得出,Geobacter sulphurreducens PCA可以代谢氧氟沙星,环丙沙星不能被Geobacter sulphurreducens PCA降解。两种抗生素的存在会促进汞甲基化发生,氧氟沙星对于Geobacter sulphurreducens PCA甲基汞转化率的提升是对照组的4.21倍,环丙沙星对甲基汞转化率的提升是对照组的2.27倍。添加两种抗生素的混合溶液对Geobacter sulphurreducens PCA菌甲基汞转化率的提升也达到对照组的2倍以上,但没有显示出两种抗生素对甲基汞转化具有协同促进作用。