硒对水稻甲基汞吸收和迁移转化的影响

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汞是一种全球关注的高毒性金属元素,汞矿区一直是汞污染研究的热点区域之一。研究表明,位于贵州省东部的万山汞矿区的水稻可以富集甲基汞,食用大米是当地居民甲基汞暴露的主要途径。同时,硒作为万山汞矿的伴生元素可能会影响汞的生物地球化学循环。因此,非常有必要对稻田生态系统硒对甲基汞迁移转化的影响进行研究。本研究通过野外调查实验和室内模拟实验两方面开展。系统采集万山汞矿区的稻米样品,测定其总汞、甲基汞以及总硒含量,分析稻米汞、硒之间的相互关系,探讨硒对稻米中总汞和甲基汞生物富集的影响。此外,通过室内模拟实验,水培种植水稻幼苗,进行硒添加背景下的水稻幼苗对甲基汞的吸收动力学实验,以探究硒对水稻甲基汞吸收和迁移转化的影响,为汞污染地区的生物修复提供新的途径和启示。1)贵州万山汞矿区稻米总汞含量几何平均值为24.0 ng·g-1(2.40~401 ng·g-1),51%的样品超过我国食品汞限量标准(20 ng·g-1);甲基汞含量几何平均值为8.97ng·g-1(1.10~45.1 ng·g-1),占总汞平均比例的44.8±23.9%。稻米总汞含量分布表现为上游尾矿堆附近区域汞污染严重,随流域往下汞含量显著降低,这表明汞矿活动是当地稻米严重汞污染的原因。万山汞矿区稻米硒含量几何平均值为124.3 ng·g-1(21.45~1991 ng·g-1),显著高于我国粮食硒的平均含量(40~70ng·g-1),这与当地土壤高硒含量有关。2)万山汞矿区稻米硒含量与总汞含量无显著相关性。当稻米硒及甲基汞含量均较低时,硒与甲基汞之间无明显相关性;当硒或甲基汞含量较高时,两者呈现出明显的反相关关系,这表明硒可以显著抑制水稻对甲基汞的吸收和富集。3)室内模拟实验表明,水稻生长期间,硒对水稻幼苗甲基汞的含量有显著影响。一定浓度范围内Se(VI)能有效抑制水稻甲基汞的吸收,且不同浓度Se(VI)其抑制作用存在差异。而同一浓度的Se(IV)则能促进水稻对甲基汞的吸收。4)水稻根系对甲基汞富集能力较强,但向地上部分运转则相对困难。硒的添加对甲基汞在水稻根部和茎叶的分配具有显著影响(P<0.05)。水稻根系对甲基汞的吸收系数随水稻生长而增大,变化范围为2.54~122;而水稻转运系数则随水稻生长呈下降趋势,变化范围为0.22~0.74。Se(VI)处理在某一阈值内能降低水稻根系对甲基汞的富集以及根部向茎叶转运甲基汞的能力,而Se(IV)处理则会促进水稻根部对MeHg的吸收。5)水稻至成熟时稻米甲基汞含量的估算表明,Se(VI)对稻米甲基汞的富集表现为抑制作用,而Se(IV)则可能会促进稻米中甲基汞的富集。
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