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汞汞是各重金属中毒性较高的元素之一。广泛用于氯碱、塑料、电器、油漆工业以及农药、造纸和医疗卫生行业。人类活动向大气、水体和土壤排放的Hg每年超过2.0×104吨。通过挥发、溶解、甲基化、沉降、降水冲洗迁移，在大气、水体和土壤间，不断进行着交换和迁移。一世界汞矿地区汞污染研究进展(杨海，2009)1.1全球汞矿化带与汞矿床分布示意图1.2全球不同历史时期生产汞的总量全球最大汞矿西班牙Almadén汞矿,贡献了世界1/3的产量。我国汞矿资源较丰富,累计探明金属汞储量14.38万吨,排名居世界第3位。著名汞矿有贵州万山汞矿、务川汞矿、湖南新晃汞矿等。从目前各省汞矿床产出的数量来看,贵州省居全国之首。1.3世界不同汞矿地区废渣总汞含量1.4世界不同汞矿地区地表水体汞含量1.5世界不同汞矿地区土壤总汞含量1.6不同汞矿地区大米汞含量注：1）相同矿区为不同科研团队在不同时间测试不同来源稻米；2）国家粮食卫生限量标准≤20μg·kg-12.1大气暴露途径汞在大气的含量为0.009-38ng/m3。煤和石油燃烧、含汞矿物（主要是辰砂）冶炼，是大气污染的主要途径。全球每年6000-7500吨汞释放到大气，50-75%来源于人类活动，经过一定距离传输，93.7%回将于陆地。土壤是大气汞的最大受体：大气汞可以直接沉降于土壤，也可以通过植物吸收向土壤传输，一般大气输入汞大于污水输入汞。二暴露途径与界面过程土壤汞含量与污染源(体温计厂南)距离的关系体温计厂不同距离处大气汞浓度王定勇等，重庆环境科学土壤汞约1/4保留其单质态存在于土壤中，0.10%-0.12%转化为植物有效的活性汞、14.56%-18.75%转化为HCl溶态的无机汞、0.86%-5.84%转化为有机结合汞植物可吸收大气汞，也可吸收土壤汞。当从大气吸收汞时，其地上部汞含量高于根部；当从土壤吸收汞时，则根高于地上部。土壤添加腐殖质后,对大气汞的吸附能力更大；土壤覆盖农膜后,可有效地阻止对大气汞的吸附。（王定勇，1998）汞的化学反应汞的物理化学转化2.2水体暴露途径海水中汞的污染暴露浓度一般为0.03-2.00μg/L。江河湖泊为0.07μg/L，但是泉水的一般达80μg/L以上。各种工业排放的含汞废水成为水体汞污染的主要途径和来源。汞在水体—气态间迁移涉及汞的气化作用、还原作用及二甲基化作用，转化为Hg0、(CH3)2Hg等进入大气环境。2.3土壤暴露途径施用含汞的农药、污泥肥料及污水灌溉是土壤污染的主要途径。土壤污染水平0.01-0.80mg/kg，与地壳中的（0.01-20mg/kg，平均0.08mg/kg）相当。土壤暴露形态为金属汞、无机化合态、有机化合态。其中无机汞活泼、易挥发；而有机化合态汞和有机络合态汞普遍存在，土壤有机汞中的甲基汞易被植物吸收，无机态汞很少被吸收。土壤中的汞通过微生物还原作用、有机质还原作用、化学还原作用使二价汞可以还原为金属汞，金属汞易于从土壤释放，它是土壤向大气释放汞的主要形态和污染暴露方式；影响土壤挥发性汞污染的主要因素：土壤温度、土壤总汞含量、阳光和微生物。大气土壤水体生物挥发沉降沉降挥发吸附、吸收分泌、残体汞的暴露途径和界面过程3.1汞对生物的毒作用机理汞的毒性作用分子基础是：汞离子极易与巯基或者二巯基结合，并且体内含巯基最多的物质是蛋白质，导致蛋白结构和功能发生变化、失活，影响大分子的合成，抑制ATP合成。汞还可以与生物大分子的氨基、羧基、羰基、咪唑基、异吡唑基、嘌呤基、嘧啶基和磷酸基结合，改变细胞的结构和功能，造成细胞损伤。金属汞具有较高的扩散性和脂溶性，进入血液，通过血脑屏障进入脑组织，与脑内蛋白结合，对脑造成损伤；可溶的无机汞与金属硫蛋白结合，容易在肾脏和肝脏蓄积,无机汞主要损害肾脏；甲基汞可以迅速到达脑部，抑制脑蛋白活性和ATP产生，引起中枢神经系统症状和胎儿畸形。三毒作用机理与生态毒性诊断脑胎儿肾脏肝脏甲基汞无机汞与蛋白基团结合与蛋白基团结合汞的毒作用机理3.2汞的生态毒理诊断3.2.1植株、根系生长的变化。处理浓度mol/L株高/cm主根长/cmCK9.78.410-5mol/L9.27.810-4mol/L6.24.610-3mol/L4.11.4不同汞浓度对小麦幼苗生长的影响(陈刚才)汞能够降低作物种子活力，抑制萌发代谢，抑制植物根伸长和细胞分裂。3.2.2作物幼苗及树木生长变化处理浓度mol/L地上部鲜重/mg/株地上部干重/mg/株CK75.19.710-5mol/L69.88.910-4mol/L43.96.110-3mol/L28.13.5不同汞浓度对小麦幼苗干鲜重的影响(陈刚才)汞能够强烈抑制小麦幼苗发育，抑制根系正常生长，抑制生物量增加。加拿大杨体内汞的富集浓度(林治庆)浓度mg/kg生长时间汞的富集浓度mg/株整株根系茎部叶片CK中期1.701.920.331.54末期1.570.970.181.0220中期9.3618.700.8916.83末期5.0012.670.341.6050中期109.20829.117.3636.53末期93.87312.864.273.45100中期218.731353.878.7445.23末期233.771081.546.655.39200中期187.021569.218.5265.95末期195.171511.958.5713.10树木器官对汞的富集表现为：根系叶片茎部；汞对树木的毒害首先作用于根系，表现为对根系生理代谢和生长发育的干扰及抑制；生根数减少，根毛稀疏；叶面积减少，叶片出现黄色坏死斑，并伴有叶片脱落、提前衰老。3.2.3急性及慢性中毒生物种类暴露途径毒性指标剂量HgCl(mg/kg)Hg(mg/kg)小鼠皮下注射LD502317小鼠静脉注射LD507.65.6大鼠口服LD503727.3兔皮下注射LD107.4汞等重金属污染物进入动物体以后，不易排泄，逐渐蓄积；动物组织中汞的天然暴露水平为0.005-0.05mg/kg，超出这个范围就会急慢性中毒。无机汞盐引起的急性中毒主要表现为急性肠胃炎症状，恶心、呕吐、上腹疼痛及腹泻等，慢性中毒主要表现为多梦、失眠、易兴奋及手指震颤。有机汞毒性大于无机汞，甲基汞稳定性高，极易被肠道粘膜吸收（80%以上），一旦进入脑组织，衰减缓慢。3.2.4微生物数量变化：放线菌对汞敏感，可以作为汞污染土壤诊断的敏感生态毒理学指标。细菌有荚膜，并且细菌和真菌有自备抵抗能力。3.2.5酶活性变化汞对土壤尿酶、转化酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性有明显的抑制作用，脲酶最敏感，可以作为土壤污染诊断敏感指标。Hg(mol/L)05×10-51×10-45×10-41×10-3硝酸还原酶活力/μg(以每克湿重产生NO2-计)280275246216208硝酸还原酶活力/μg(以每株产生NO2-计)1571431238944Hg对大豆幼苗叶片硝酸还原酶活力的影响上表说明汞对大豆硝酸还原酶活力有明显抑制作用，从而可以降低幼苗对氮素的利用。4.1汞的生态化学毒性效应4.1.1对植物的危害症状汞在低浓度时，可以促进、刺激植物生长发育，没有危害。只有当土壤浓度达到25-50mg/kg时，才会对作物有危害。汞蒸气毒害症状：叶片、茎、花瓣、花梗等变成棕色或者黑色，甚至脱落；抑制根系生长、根扭曲变形、呈褐色、有锈斑、根毛少、根系发育不良，地上部受害慢于根系。四汞的生态化学毒性效应及调控4.1.2对作物产量的影响汞对作物的危害最终导致产量下降；难溶化合物的影响小于易溶的化合物。下图是对水稻产量影响。处理浓度mg/kg产量g/盆产量%对照124.5100C8H8O2Hg1117.093.910101.781.62564.751.9HgCl20.111088.4180.364.510108.796.1HgO591.673.650108.787.3100110.688.8HgS20115.092.4200106.385.440099.379.84.2汞污染的调控措施改变汞在土壤中的存在形态，活化态稳定态。从土壤中去除汞，使得土壤中汞接近或者达到背景水平。常用的有物理方法、物理化学方法和生物修复法。4.2.1物理及物理化学法（1）热处理技术：对土壤加热，使挥发性污染物移走；（2）动电修复技术：在土壤外加一直流电流，在电解、电迁移、电渗、电泳的作用下，汞运动到一个电极处，并收集。（3）淋虑法和洗土法：运用淋洗剂与汞作用，提取汞。提取剂主要是酸性溶剂，并加入氧化剂、还原剂及络合剂。（4）施用调控剂：将可络合态汞转化为固定态汞，降低植物吸收。主要是增施有机肥料、过磷酸钙和碳酸钙。有人研究旧轮胎橡胶可以固定土壤汞离子，效果很好。4.2.2生物调控主要是利用特殊植物和微生物来去除、吸附、富集土壤中的汞或降低汞的生物毒性。（1）植物修复技术：植物吸收、植物挥发、植物固定。最有前景的是植物吸收。（2）微生物修复技术：利用微生物吸收、沉淀、氧化和还原等作用，减少植物摄取，从而降低汞的生物毒性。Rugh等将细菌中的汞离子还原酶基因导入拟南芥，使得植物耐汞能力大大增加，且汞可以通过转微生物基因植物还原、挥发汞，从而净化土壤。