生物炭降低稻米甲基汞累积的作用机理研究

【摘要】：在汞污染区,稻米中甲基汞的累积及人体甲基汞暴露健康风险备受人们关注。针对目前缺少有效、绿色且经济可行的稻田汞污染治理与修复技术,本研究选取汞污染稻田土壤,开展室内模拟和土培盆栽试验,探究生物炭添加后(1)土壤中汞的甲基化及甲基汞生物可利用性变化;(2)不同稻田水管理条件下稻米中甲基汞累积规律;(3)人体摄食含甲基汞的稻米的暴露风险变化。主要得出以下几点结论:1.模拟试验结果显示:竹炭对土壤中汞甲基化的影响不尽相同。旬阳汞矿区和宜兴添加汞土壤中添加竹炭后,土壤中甲基化的生成受到抑制;相反,万山汞矿区土壤中甲基汞的生成增加。类似的,棉花秸秆炭、互花米草炭也促进了万山土壤中甲基汞的生成。但是,随着生物炭添加量的增加,所有土壤中硫代硫酸铵可萃取的甲基汞不断降低,当添加量为0.3%(w/w)时,硫代硫酸铵可萃取甲基汞率下降15–89%。2.盆栽试验结果显示:低剂量(0.3%,w/w)生物炭添加,稻米中甲基汞浓度降低,具体表现为:万山、旬阳、宜兴土壤添加竹炭,稻米甲基汞浓度降低56–88%;万山土壤添加竹炭、棉花秸秆炭和互花米草炭,连续2年淹水条件和1年的间歇性淹水条件下,稻米甲基汞浓度分别降低34–68%和32–49%。这主要是因为生物炭降低了土壤中甲基汞的生物可利用性,可能与生物炭或土壤中还原性有机硫密切相关,具体机理还需进一步验证。3.低剂量(0.3%,w/w)生物炭添加能够降低居民因摄入大米而带来的甲基汞暴露风险。总之,本研究为使用低剂量生物炭应用于稻田汞污染治理与修复提供了科学依据,指示了生物炭应用于稻田汞污染的治理与修复具有很大潜力和发展空间,并且对汞污染区农业安全生产及居民健康保障具有重要现实意义。