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阴永光研究组在天然水汞形态转化方面取得系列研究进展，相关研究成果近期发表于Water Research（2023, 229, 119502; 2023, 242, 120294; 2023, doi: 10.1016/j.watres.2023.120472）。

　　汞是一种重要的全球性污染物，不同形态汞在毒性和迁移能力上差异显著。汞主要以零价汞（Hg(0)）的形式进入大气并进行全球尺度的长距离传输，Hg(0)可被氧化为二价汞（Hg(II)），后者更易通过干湿沉降进入地表水环境。Hg(II)在环境水相中可老化生成硫化汞纳米颗粒（HgS_NP），也可甲基化生成剧毒的甲基汞（MeHg），对环境安全和人类健康产生极大的威胁。同时，甲基汞也可被降解生成Hg(II)。因此汞的形态转化是其地球化学循环的关键环节。

　　研究团队对液态零价汞（Hg(0)_l）的暗氧化进行研究，揭示了Hg(I)的生成与转化可控制Hg(0)_l的暗氧化进程。使用ACUCHEM软件建立动力学模型，研究发现Hg(0)氧化为Hg(I)的速率常数值（(8.7±0.21)× 10^-11 s^-1）较Hg(I)氧化为Hg(II)（(4.7±0.15)× 10^-4 s^-1）低了7个数量级，表明Hg(0)氧化为Hg(I)是Hg(0)_l暗氧化的限速步骤。此外，天然水中Cl^-、OH^-及有机质等环境配体可通过促进归中反应进程以加速Hg(I)的生成（图1，Water Research，doi: 10.1016/j.watres.2023.120472）。

　　图1 汞液滴暗氧化中一价汞的生成与转化

　　由于零价汞氧化的终产物为Hg(II)，因此研究团队对天然水中溶解性有机质（DOM）影响下Hg(II)的老化行为进行了探究。结果表明，DOM介导的Hg(II)暗老化过程主要由DOM与Hg(II)结合位点的重排驱动，老化可导致Hg(II)的还原能力降低。DOM介导的Hg(II)光老化除可影响其还原能力外，也可诱导HgS_NP的快速生成（1 h可生成约30.6%的HgS_NP），极大地降低Hg(II)的微生物甲基化潜能（图2, Water Research, 2023, 242, 120294）。 

　　此外，由于Hg(II)可被甲基化为剧毒MeHg，因此研究团队探究了利用过表达甲基汞裂解酶基因（merB）菌株生物降解MeHg的可能性。研究首先在培养基中验证了菌株DH5α J23106在缺氧及有氧条件下可高效、快速降解MeHg。利用外加稳定同位素¹⁹⁹HgCl₂揭示了DH5α J23106可降解沉积物中新生成的Me¹⁹⁹Hg（78.6%）和原有老化了的MeHg（36.3%）。MeHg的老化会降低菌株的降解效果，可进一步通过硫代硫酸铵提取提高生物有效性MeHg的含量以增强菌株降解老化MeHg的效果（图3, Water Research, 2023, 229, 119502）。

　　上述成果深化了对天然水中汞形态转化机制的理解，同时也为探究汞的环境地球化学行为提供了新思路。

　　图2 溶解性有机质介导的二价汞老化动力学

　　图3 merB过表达大肠杆菌生物修复沉积物中的甲基汞

　　相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120472

　　                        https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120294

　　                        https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119502