硫空位上的水活化实现了黄铁矿介导的甲基汞脱甲基化与固定化

《Environmental Science & Technology》：Water Activation on Sulfur Vacancies Enables Pyrite-Mediated Methylmercury Demethylation and Immobilization

　　

摘要

神经毒性甲基汞（MeHg）在稻田中的积累构成了全球性的主要食品安全挑战，然而对于淹水、厌氧土壤的有效原位修复策略尚属缺乏。在此，我们报道了富含硫空位（SV）的黄铁矿通过一种涉及空位活化水（H₂O）的创新途径，在黑暗、厌氧条件下高效降解 MeHg。实验和理论证据表明，SVs 具有双重功能：它们增强 MeHg 的吸附，削弱碳 - 汞键，同时活化环境中的 H₂O 以产生表面结合的羟基自由基（•OH），从而驱动去甲基化。该反应迅速将 MeHg 转化为无机 Hg(II)，随后将其固定为不溶性、纳米晶状的硫汞矿（β-HgS），外延锚定在黄铁矿表面。至关重要的是，在与稻田土壤中关键的汞转化细菌——硫还原地杆菌 PCA 的孵育实验中，这种 β-HgS 副产物显示出可忽略不计的生物有效性。这项工作建立了一种“降解并固定”机制，将可移动的神经毒素转化为地球化学稳定的矿物相。我们的研究结果为 MeHg 污染的厌氧环境原位修复提供了一种可持续的、基于矿物的策略，闭合汞循环并减轻其进入食物链的风险。