第七届青年地学论坛

由于特殊的地质构造背景，贵州省境内有色金属矿产资源丰富。由于矿石中通常富集或者伴生有多种重金属，因此有色金属矿产资源开发和利用带来了严重的重金属污染问题，其中土壤汞污染问题最为突出。在污染区由于水稻-玉米/油菜轮作使得土壤处于季节性的干湿交替环境，导致土壤中汞的地球化学形态转化更为多样，给土壤汞风险预测和污染修复带来了巨大挑战。因此，研究干湿交替环境下土壤中汞的地球化学行为十分必要。
基于此，申请人利用全自动气体调节-微地球化学反应装置，研究了动态氧化还原条件下土壤汞的活化、甲基化和去甲基化特征。研究结果表明，当土壤氧化还原电位（E_h）处于-300 ～ -100 mV时，土壤溶解态总汞和甲基汞的含量最高（表1）。土壤溶解态汞的增加可能与铁氧化物还原性溶解和土壤pH降低有关。通过分析微生物群落和丰度发现，在低E_h条件下，与汞甲基化相关的脱亚硫酸菌属（Desulfitobacterium spp.）的丰度最大。因此，甲基汞含量的增加可能与有效态汞的含量和脱亚硫酸菌属的丰度增加密切相关。当氧化还原电位处于0～+200 mV时，土壤中形成大量的胶体并且与胶体结合的汞含量增加而溶解态汞的含量降低（表1）。通过扫描电镜-能谱分析发现胶体主要由粘土矿物、铁氧化物、CaSO₄和盐类等组成。甲基汞的含量随E_h的升高而随之降低，这可能与E_h升高引起的土壤溶解态汞含量和汞甲基化微生物丰度降低有关。除了汞的甲基化能力降低外，汞的去甲基化也能导致甲基汞含量降低。但是，汞的去甲基化微生物(Clostridium spp.)丰度随E_h升高而显著降低，与甲基汞的变化趋势一致。这可能说明汞的去甲基化微生物对甲基汞含量降低的贡献相对较弱。
本研究揭示了动态氧化还原环境下，土壤汞的活化、甲基化和去甲基化特征，研究结果对深入理解干湿交替环境下汞的环境风险具有重要指导意义。

汞风险，汞污染控制，氧化还原电位变化