AVS对沉积重金属生物有效性的重要影响已得到广泛认可,但其对Hg生物有效性影响的解释尚存疑问,主要问题在于未考虑Hg甲基化;鉴于甲基汞的高危性,亟需从Hg甲基化的角度研究AVS对Hg的生物有效性的影响。本项目以城市污染河道为研究对象,通过实地调查、现场微区试验、室内模拟试验,运用DGT&DET、沉积物-水界面原位分析等手段,研究AVS对Hg甲基化影响机制,探讨硫酸盐还原菌对硫化物的形态转化及Hg甲基化的作用;污染沉积物AVS的形成转化机制及对Hg甲基化影响机制;硫化汞对Hg甲基化的影响;硫离子歧化作用对Hg甲基化的影响。基于上述实验得出AVS-Hg数值模型,通过生物毒性试验检验以后构建数值-生物响应模型,而后结合到现有AVS理论体系中。这将沟通Hg甲基化研究及AVS-重金属生物有效性研究二大热点,推动二大研究的进展,并为污染治理提供理论依据及技术参考。
AVS(Acid volatile sulfide);Hg;Bioavailability;Contaminated sediment;Methylmercury
本文以珠江三角洲典型城市污染河道为研究对象,采用现场调查与室内模拟试验相结合的方式,研究了污染沉积物AVS对Hg甲基化影响机制及影响因素。探讨了不同环境因子条件下,AVS对Hg甲基化的影响;这些因子主要包括氧化还原电位(Eh)、硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB)、有机碳(Organic Carbon,OC)、总硫化物(Total Sulfide,TS)、温度 (1) 野外调查结果表明在城市污染河道硫化物和汞的变化范围内,SRB与AVS和甲基化率(Methylation Rate,MMR)均有具有较高的相关度(SRB-AVS,r=0.535,p=0.059;SRB-MMR,r=0.526,p=0.065)表明SRB是活性硫化物和汞的甲基化之间的连接点,对二者均有较大影响,由于这个关系,使得AVS与MMR这两个表面上没有关系的指标呈现了较高的关联度(AVS-MMR,r=0.565,p=0.044)。 (2) 室内模拟实验结果表明在一定条件下和一定的浓度范围内,活性硫化物添加量与MMR呈正向关系,达到峰值之后,随着活性硫化物的增加,MMR反而下降。有机质添加量与MMR之间有个最佳值,该最佳值约在6%~8%。受硫化物的影响,一定的变化范围内(4~25℃)的温度升高有利于促进汞的甲基化。 采用PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)和 RBFNN (Radial Basis Function Neural Network,径向基函数神经网络)对实验数据进行分析,构建了预测模型,并进行了验证。此外,还采集该河道的底栖动物样品,在研究其群落结构与环境因素的对应关系的基础上,测定了优势种体内汞含量,从这二方面对沉积物汞的生物有效性进行了分析;其结果与前述理化试验结果进行了对比。