腐殖酸和富里酸类溶解性有机质在水稻土中调控汞甲基化/脱甲基化的不同作用

《Environmental Research》：The Divergent Roles of Humic- and Fulvic-Acid DOM in Regulating Hg Methylation/Demethylation in Paddy Soils

　　

• •
  溶解性有机质（DOM）的主导特征显著影响其与甲基汞（MeHg）之间的关系。
• •
  结合汞的黄腐酸比结合汞的腐殖酸具有更高的甲基化生物可利用性。
• •
  Hg-腐殖酸（Hg-HA）促进MeHg脱甲基化并降低净汞甲基化潜力。
• •
  Hg-黄腐酸（Hg-FA）在水稻田土壤中表现出显著的净甲基化潜力和净MeHg产生量。

章节摘要

引言

汞（Hg）作为一种危险的环境污染物和强效神经毒素，因其可被甲基化为高毒性的甲基汞（MeHg）而受到广泛关注（Stein等，1996年）。食用鱼类长期以来一直是人类暴露于MeHg的主要途径（Clarkson，1993年；Stephen，2015年）。水稻（Oryza sativa L.）作为全球主要作物之一，被认为是鱼类消费量较低地区人类MeHg暴露的关键途径，这导致全球对汞在稻米积累方面的研究给予了极大关注。

研究区域描述与样品采集

从我国西南地区贵州省三个汞浓度和DOM丰度及特征各异的地点采集了稻田土壤（图S1）。万山汞矿区曾是中国最大的汞矿区，包含两个采样点：一个废弃汞矿（AB）和一个手工汞矿（AR）。第三个采样点位于贵阳西南方向，没有汞污染的点源（Aslam等，2022年；Liu等，2022年），被选为背景对照点（BG）。所选的三个地点具有……

稻田土壤中的汞形态及DOM数量与特征

本研究以溶解性有机碳（DOC）表示的土壤DOM浓度，以及稻田土壤中全年的土壤有机质（SOM）、pH值和汞形态含量，连同用于有机质提取的样品结果，如图S3和S4所示。在研究的各地点之间，SOM和DOC存在显著差异（单因素方差分析，p < 0.05）（表S3和S4）。AB稻田土壤中的SOM和DOC水平最低，而BG点最高（单因素方差分析，p < 0.05）（图S3……

光学测量参数比总DOM更能预测稻田土壤中的汞甲基化

许多全球性研究强调了有机质含量，特别是总DOM，对自然环境中MeHg水平的显著影响，既报道了强相关性也报道了弱相关性（Aiken等，2011年；Chuong等，2025年；Hu等，2023b年；Liu等，2018年；Yin等，2018年；Zhao等，2016b年）。对MeHg产生的全面预测不应仅局限于有机质和DOM浓度。因此，我们调查了DOM组成对净MeHg产生的潜在影响……

结论与环境意义

我们的实地研究表明，外源DOM分子量的增加可降低MeHg的产生，而内源DOM是稻田土壤中汞甲基化的主要贡献者。培养实验进一步证实了实地调查结果，并揭示了DOM各组分在调控汞甲基化和脱甲基化方面的不同作用。腐殖酸DOM组分显著降低了稻田土壤中的汞甲基化并增强了MeHg脱甲基化速率。相反，Hg-黄腐酸表现出更大的净……

CRediT作者贡献声明

Mahmoud A. Abdelhafiz：撰写——原稿、可视化、调查、正式分析、数据整理。Bo Meng：撰写——审阅与编辑、监督、方法论、资金获取、概念设计。Jiang Liu：撰写——审阅与编辑、方法论、正式分析。Zhengdong Hao：撰写——审阅与编辑、正式分析。Tao Jiang：撰写——审阅与编辑、方法论。Xinbin Feng：撰写——审阅与编辑、监督、资源、资金获取

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或可能影响本文报告工作的个人关系。

致谢

本研究由国家自然科学基金（42394092）和贵州省重大科技专项（[2025]002）资助。作者感谢西南大学NOMLab的张思奇博士、朱思华和夏蒙在DOM分析方面提供的协助。

Mahmoud A. Abdelhafiz | Bo Meng | Jiang Liu | Zhengdong Hao | Tao Jiang | Xinbin Feng