升温对汞污染土壤中有机质降解与甲基汞生成关系的影响机制

本研究针对汞(Hg)污染土壤中土壤有机质(SOM)降解与甲基汞(MeHg)生成的关系及其对升温的响应机制这一科学问题，通过60天微宇宙实验，揭示了Hg胁迫虽不影响温室气体(GHG)排放，但会提高SOM降解的温度敏感性(Q10)；升温显著促进GHG排放但对MeHg生成影响有限，且二者关系随Hg浓度升高由正转负。该研究为污染场地碳-汞协同管理提供了重要理论依据，发表于《Geoderma》。

　　

在全球气候变化背景下，土壤作为最大的陆地碳库和汞(Hg)蓄积库，其有机质(SOM)降解过程不仅驱动温室气体(GHG)排放，还深刻影响Hg的生物地球化学循环，尤其是剧毒甲基汞(MeHg)的生成。然而，现有研究多聚焦原始生态系统，对污染土壤中SOM降解与MeHg生成的耦合关系及其对升温的响应机制知之甚少。这一知识缺口严重制约了我们对污染场地碳-汞交互作用的预测能力，也影响了相关环境政策的制定。

西南大学的研究团队通过设计60天的微宇宙培养实验，采用模拟Hg污染土壤（设置4个Hg梯度：背景值0.11、低2.5、中8、高25 mg kg^-1）和两种温度（25°C和35°C），结合气体色谱、汞形态连续提取、三维荧光光谱和高通量测序等技术，系统研究了升温对SOM降解和MeHg生成的影响。研究创新性地采用"好氧-厌氧过渡"培养体系，同步监测CO₂/CH₄排放和MeHg动态，并通过两库模型计算温度敏感性Q₁₀值。

SOM降解和GHG生产
研究发现，短期Hg胁迫虽未显著改变GHG排放量，但通过促进微生物从r-策略向K-策略转变（如酸杆菌门比例上升），显著提高了SOM降解的Q₁₀值（最高达2.38）。升温使所有处理的CO₂累积排放量增加35-58%，这与DOM中蛋白质类组分（峰B/T）的快速消耗和真菌群落变化密切相关。

Hg生物地球化学
MeHg生成主要受Hg形态调控，高活性组分（F1-F4）占比随Hg浓度升高而增加（从28%至61%），导致MeHg绝对量上升。但MeHg/THg比值在HgH处理中显著降低，表明高Hg环境下存在更强的脱甲基作用。值得注意的是，升温未显著改变各形态Hg的比例，因此对MeHg生成影响有限。

MeHg与GHG的响应关系
研究首次发现GHG与MeHg的关系存在浓度阈值效应：当Hg浓度<8 mg kg^-1时呈正相关（R²=0.43-0.69），而在HgH处理中转为负相关。微生物共现网络分析显示，这种转变与高Hg胁迫下微生物互作由协同转为竞争密切相关。

该研究突破了传统碳循环研究的局限，揭示了污染土壤中SOM降解对升温的"隐性敏感"特征，指出全球碳模型必须纳入污染土壤参数以提高预测准确性。同时发现碳减排政策在高度污染场地可能增加MeHg风险，强调需建立"碳-汞协同管控"新范式。研究为理解气候变化背景下污染场地的生物地球化学过程提供了全新视角，对实现"双碳"目标与污染风险防控的平衡具有重要指导意义。未来研究需拓展至长期污染场地，并考察多种污染物的交互效应。