原位富集稻田土壤孔隙水甲基汞的薄膜扩散梯度（DGT）技术的建立及应用

"十二五"规划纲要，把保障国家粮食安全作为发展现代农业的首要目标。而粮食安全的新忧已经次第而来,如重金属污染。最近的研究表明"食用稻米是我国西南汞矿区居民甲基汞暴露的新途径"，这一发现打破了食用鱼类是人类甲基汞暴露主要途径的传统认识，引起了广泛关注。但对汞矿区稻米富集甲基汞机理的认识仍不清楚，且传统方法无法准确测量稻田生态系统中生物可利用的甲基汞含量。而DGT技术为研究重金属的生物可利用性提供了一个有效的方法，但在测定甲基汞方面还处于起步阶段，且现行方法采用的扩散相会与汞离子发生络合反应，引起误差。本研究采用琼脂凝胶制作扩散相，建立一种优化的测量土壤孔隙水中甲基汞含量的DGT方法。在此基础上，选择在万山汞矿区稻田进行DGT技术的现场应用，弄清稻田土壤孔隙水与水稻植株间甲基汞的迁移转化机理，为抑制该过程提供理论依据，同时也是实现汞矿区重金属污染综合治理和粮食安全的关键，具有重要的现实意义。

本研究采用琼脂凝胶制作扩散相，建立了一种优化的测量土壤孔隙水中甲基汞含量的DGT 方法。通过标准溶液验证和室外采样验证，DGT测定结果与传统方法一致，DGT可有效测定土壤孔隙水中甲基汞含量。通过孔隙水采样与柱芯法和渗析法对比，DGT能准确测定环境中低含量甲基汞和生物可利用态甲基汞。与传统方法对比，DGT方法操作简单、误差小、检测限低。在此基础上，选择在万山周边两个高汞污染区垢溪和敖寨稻田以及贵阳周边受汞污染较少的花溪稻田进行DGT 技术的现场应用，并调查在水稻整个生长和发育期间，甲基汞在水稻植株各器官（根、茎、叶）、稻田土壤，以及稻田土壤孔隙水中含量的动态变化。结果表明，稻田具有很强的汞甲基化能力。在水稻整个生长和发育期间，水稻植株各器官（根、茎、叶）中甲基汞的含量有着明显的下降趋势，最终富集到水稻稻米中，水稻稻米具有明显的富集甲基汞的能力。水稻各器官甲基汞含量与土壤甲基汞含量具有极显著正相关关系，说明土壤甲基汞是水稻体内甲基汞的重要来源。通过比较水稻从土壤吸收甲基汞的通量与DGT测定甲基汞的通量，发现土壤中甲基汞进入水稻根部的主要方式不是离子被动扩散，而极有可能是与半胱氨酸等氨基酸结合进入。水稻吸收甲基汞通量与DGT测定甲基汞通量具有极显著正相关关系，说明DGT能很好的表征土壤中生物可利用态甲基汞，为进一步评估土壤种植水稻健康风险提供有力手段。