阴永光研究组在植物叶片累积大气汞方向取得新进展

发布时间:2021-12-28  |  【打印】 【关闭

  植物叶片累积大气汞是大气汞沉降的重要过程,对汞的生物地球化学循环有深远影响。植物叶片累积大气汞涉及多个复杂过程,但人们对植物累积大气汞的过程和汞形态转化机制等仍缺乏系统认识。阴永光研究组围绕植物叶片累积大气汞的研究进展、当前挑战和发展方向撰写综述文章,并在植物叶片氧化大气零价汞机制方面取得进展,相关研究工作发表在Critical Reviews in Environmental Science and Technology和Environmental Science & Technology Letters。

  植物叶片累积大气汞对大气汞传输和沉降有重要影响,是大气汞在植物叶片中吸收、固定、转化、再释放和通过冠层穿透雨/凋落物沉降等诸多复杂过程的综合结果,是汞生物地球化学循环的重要组成。该综述文章对大气汞在植物叶片中的吸收、形态转化、再释放和沉降等各个过程进行系统阐述。目前,植物叶片中汞的具体赋存形态和转化机制仍不清晰,叶片累积大气汞的各个过程中汞通量难以准确定量评估,凋落物汞的归趋多样但缺少全面定量研究,因此,难以对植物叶片中汞的环境归趋和环境影响进行准确评估。面对这些挑战,本文章指出植物累积大气汞的研究需要结合多种汞形态分析手段、元素成像技术和生物手段以揭示植物叶片中汞的固定转化、传输和具体形态,可结合同位素示踪技术和生态学方法开展各个过程的汞通量研究,深入叶片和凋落物中汞的形态转化过程和汞通量研究将促进对植物累积大气汞在全球汞循环中具体贡献的评估。该综述以“Understanding foliar accumulation of atmospheric Hg in terrestrial vegetation: Progress and challenges”为题发表在Critical Reviews in Environmental Science and Technology(DOI: 10.1080/10643389.2021.1989235)。

 

  图1 植物叶片累积大气汞的多个过程

  气态零价汞(Hg(0))是大气中最主要汞形态,也是植物叶片吸收的主要汞形态。植物叶片累积大气汞过程伴随着叶片对零价汞的氧化过程。通过活体植株和离体组织暴露,研究发现叶片Hg(0)氧化过程有一价汞(Hg(I))的生成,揭示了Hg(0)氧化生成二价汞(Hg(II))可通过两步单电子转移进行。此外,本工作发现Hg(0)到Hg(I)的转化为非酶过程,而Hg(I)向Hg(II)的转化由酶和巯基生物分子共同介导。本研究工作揭示了植物叶片中Hg(0)氧化的单电子转移机制,以 “Gaseous Elemental Mercury [Hg(0)] Oxidation in Poplar Leaves through a Two-Step Single-Electron Transfer Process”为题发表于Environmental Science & Technology Letters(2021, 8(12), 1098-1103)。

 

  图2 杨树叶片中汞的单电子氧化过程

  原文链接:

  https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10643389.2021.1989235

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.1c00735

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