4月9日，记者从广东省科学院生态环境与土壤研究所获悉，该所研究员李芳柏团队联合美国罗格斯大学教授John R. Reinfelder和南京大学教授钟寰，研究揭示了天然有机质中酚-醌氧化还原偶驱动稻田土壤汞甲基化的潜在风险。相关成果发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

天然有机质酚-醌氧化还原偶促进稻田土壤汞甲基化机制摘要图。研究团队供图

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论文第一作者、广东省科学院生态环境与土壤研究所副研究员黄耀表示，汞是一种高毒性重金属，其甲基化产物甲基汞易通过食物链富集，威胁人类健康。稻田是容易发生汞甲基化的重要场所，传统观点认为，天然有机质（NOM）中的氧化还原活性基团（如酚羟基和醌基）在土壤汞的氧化还原过程中发挥着重要作用，但其在土壤汞甲基化中的作用目前仍不清晰。

研究团队在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助下，在天然有机质介导稻田土壤汞甲基化方面取得重要进展。他们研究发现天然有机质中的酚-醌氧化还原偶可通过调控电子传递过程，显著促进生物和非生物汞甲基化，为稻田土壤汞污染风险精准管控提供了新视角。针对以上科学问题，研究团队以人工有机质（AOM，如生物炭）为模型，通过调节其表面酚-醌比例，探究酚-醌氧化还原偶对稻田土壤汞甲基化的影响。

结果表明，在厌氧非灭菌土壤中，高酚-醌比的AOM可作为电子供体，提高微生物汞甲基化功能基因hgcA丰度，使土壤甲基汞含量提高4.9倍。其中，Geobacteraceae科细菌（如：Oryzomonas、Fundidesulfovibrio和Geomobilimonas）是主要的汞甲基化功能菌群。同时，腐殖酸和富里酸等NOM进一步验证了酚-醌比驱动的厌氧生物甲基化途径，即NOM的酚-醌比与土壤甲基汞含量具有显著的相关性（R²=0.795，p=0.020）。值得注意的是，在好氧灭菌土壤中，团队也观察到高酚-醌比AOM和NOM对土壤汞甲基化具有促进作用（甲基汞含量分别提高2.2和1.7倍），这表明非生物汞甲基化途径也可被增强。

该研究不仅揭示了NOM中酚-醌氧化还原偶驱动稻田土壤汞甲基化的潜在风险，还为稻田汞污染精准防控提供了新思路。土壤有机质的氧化还原特性可作为调控稻田汞甲基化过程的关键靶点，未来有机会通过优化土壤有机质结构，达到降低汞甲基化效率的目的，推动粮食安全保障工作更进一步。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c07397