講座9海洋汞循環(huán)

1、流行性污染之流行性污染之Hg篇篇海洋生物地球化學(xué)循環(huán)海洋生物地球化學(xué)循環(huán)海洋化學(xué)進展海洋化學(xué)進展講座講座9 9陳陳 敏敏廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院丹藥之帝王歷史丹藥之帝王歷史l 秦朝：秦朝：秦始皇秦始皇 l 唐朝：唐朝：煉制丹藥登峰造極煉制丹藥登峰造極,也是帝王之家遭受丹藥也是帝王之家遭受丹藥之毒最嚴(yán)重的朝代之毒最嚴(yán)重的朝代 ，6位皇帝死于丹藥之手：唐太位皇帝死于丹藥之手：唐太宗、憲宗、穆宗、敬宗、武宗、宣宗宗、憲宗、穆宗、敬宗、武宗、宣宗l 明朝：明朝：尊崇道教，煉丹藥。嘉靖、明神宗、明光宗尊崇道教，煉丹藥。嘉靖、明神宗、明光宗 l 清朝：清朝：雍正雍正丹藥之李白詩詞丹藥之

2、李白詩詞 閉劍琉璃匣，煉丹紫翠房閉劍琉璃匣，煉丹紫翠房 身佩豁落圖，腰垂虎盤囊身佩豁落圖，腰垂虎盤囊 仙人架彩鶴，志在窮遐荒仙人架彩鶴，志在窮遐荒 留別曹南群官之江南留別曹南群官之江南 安得不死藥，高飛向蓬瀛安得不死藥，高飛向蓬瀛 游泰山其四游泰山其四 安得生羽翼，千秋臥蓬瀛安得生羽翼，千秋臥蓬瀛 天臺曉望天臺曉望水俁病水俁病l 1950s初，日本九州島水俁市一家生產(chǎn)氯乙烯的化工初，日本九州島水俁市一家生產(chǎn)氯乙烯的化工廠，排放含廠，排放含Hg廢水至水俁灣。廢水至水俁灣。l 1956年，附近漁民陸續(xù)出現(xiàn)肌肉不協(xié)調(diào)、說話困難年，附近漁民陸續(xù)出現(xiàn)肌肉不協(xié)調(diào)、說話困難等病情，最終等病情，最終70多人死

3、亡，多人死亡，2265人中毒。人中毒。l 1959年，基本確定水俁病與該工廠排放廢水有關(guān)。年，基本確定水俁病與該工廠排放廢水有關(guān)。l 1960年，從海鮮中檢測出甲基汞。年，從海鮮中檢測出甲基汞。l 1961年，從該工廠取出的沉淀物檢測出甲基汞。年，從該工廠取出的沉淀物檢測出甲基汞。l 1968年，工廠關(guān)閉。政府形成調(diào)查意見：水俁病是年，工廠關(guān)閉。政府形成調(diào)查意見：水俁病是因為吃了被污染的魚類和海鮮，攝取甲基汞造成。因為吃了被污染的魚類和海鮮，攝取甲基汞造成。紐約成年人血液汞含量調(diào)查（紐約成年人血液汞含量調(diào)查（2004）l 20至至49歲的受調(diào)查婦女中，歲的受調(diào)查婦女中，1/4的血液汞達到或超的

4、血液汞達到或超過過5 g/L。l 近一半亞洲華人血液汞處于高限，報告將其歸因近一半亞洲華人血液汞處于高限，報告將其歸因于吃魚多的緣故。于吃魚多的緣故。 l 報告認(rèn)為，魚仍然是一種重要的健康食品，汞增報告認(rèn)為，魚仍然是一種重要的健康食品，汞增高不會對成年人造成大的危害，但少年兒童、孕高不會對成年人造成大的危害，但少年兒童、孕婦以及哺乳期的婦女應(yīng)避免食用高汞濃度的魚類。婦以及哺乳期的婦女應(yīng)避免食用高汞濃度的魚類。問題的引出問題的引出汞如何沿食物鏈傳遞到人類？汞如何沿食物鏈傳遞到人類？汞的存在形態(tài)汞的存在形態(tài)l 汞原子（汞原子（ Hg）l 無機汞離子（無機汞離子（Hg2+）l 甲基汞（甲基汞（CH3

5、Hg+）l 汞鹽（汞鹽（HgCl2、HgS）大氣大氣海洋海洋汞的天然來源汞的天然來源火山火山礦床礦床海洋海洋森林火災(zāi)森林火災(zāi)汞的天然來源汞的天然來源汞的人類來源汞的人類來源（1）石化工廠）石化工廠（2）金屬冶煉（非二價）金屬冶煉（非二價）（3）鋼鐵生產(chǎn)）鋼鐵生產(chǎn)（4）燃煤電廠）燃煤電廠（5）垃圾焚化）垃圾焚化（6）氯堿工業(yè)）氯堿工業(yè)（7）水泥廠）水泥廠（8）金礦開采）金礦開采（9）汞礦開采）汞礦開采汞的全球生物地球化學(xué)循環(huán)汞的全球生物地球化學(xué)循環(huán)全球汞收支平衡（天然全球汞收支平衡（天然+人類）人類）Selin等，等，2009儲量：儲量：106 g速率：速率：106 g/a全球汞排放量全球汞排放

6、量Pacyna等，等，20060200400600800100012001400AfricaAsiaAustraliaEuropeNorth AmericaSouth America199019952000AfricaAsiaAustraliaEuropeN. AmericaS. America0200400600800100012001400AfricaAsiaAustraliaEuropeNorth AmericaSouth America199019952000106 g/a 汞排放形態(tài)汞排放形態(tài)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Power plantsR

7、esidential heatCement ProductionLeadZincPig & ironWaste DisposalHg (partic.)HgIIHg0 (gas)人類來源人類來源Hg的影響的影響美國懷俄明州大氣美國懷俄明州大氣Hg沉降的歷史變化沉降的歷史變化（冰川）（冰川）人類來源人類來源Hg的影響的影響Dietz等，等，2005Hg的全球分配的全球分配ODriscoll等，等，2005蚱蜢效應(yīng)蚱蜢效應(yīng) 沖繩島沖繩島Bachelor山山由亞洲向北美的輸送由亞洲向北美的輸送大氣大氣Hg輸送輸送大氣輸送過程的大氣輸送過程的Hg丟失丟失水圈水圈Hg生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)Hg

8、甲基化機制甲基化機制Benoit等，等，2001HgS0HgS0Hg-LigandMeHg-LigandMeHg-Ligand酶甲基化酶甲基化硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌l 甲基化通常以硫酸鹽甲基化通常以硫酸鹽還原菌為中介還原菌為中介l 甲基化發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)甲基化發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)l B12是重要甲基化介質(zhì)是重要甲基化介質(zhì)l 無機無機Hg形態(tài)決定細(xì)胞形態(tài)決定細(xì)胞對對Hg的吸收速率的吸收速率影響海洋影響海洋Hg甲基化的因素甲基化的因素l 無機無機Hg輸入通量輸入通量l 氧化氧化-還原條件還原條件l Hg的化學(xué)形態(tài)與物理形態(tài)（生物可利用性）的化學(xué)形態(tài)與物理形態(tài)（生物可利用性）l 有機碳基質(zhì)（食物來源）有機碳基

9、質(zhì)（食物來源）l 解甲基化過程（細(xì)菌和光化學(xué)）解甲基化過程（細(xì)菌和光化學(xué)）l 溫度溫度l 硫酸還原（淡水系統(tǒng)）硫酸還原（淡水系統(tǒng)）無機無機Hg輸入通量的影響輸入通量的影響B(tài)enoit等，等，2002湖水水體中湖水水體中Hg的產(chǎn)生的產(chǎn)生Naftz等，等，2005Great Salt Lake海水中海水中Hg的顆粒活性的顆?；钚訡hoe等，等，2008沉積物中沉積物中MMHg的產(chǎn)生的產(chǎn)生l 主要發(fā)生在主要發(fā)生在近表層沉積近表層沉積物（物（ 5 cm）l 隨時間變化隨時間變化Choe and Gill，2002沉積物中沉積物中MMHg產(chǎn)生的時間變化產(chǎn)生的時間變化Gill等，等，1999沉積物沉積物M

10、MHg產(chǎn)生通量的時間變化產(chǎn)生通量的時間變化Gill等，等，1999沉積物沉積物MeHg含量的空間變化含量的空間變化MMHg的生物放大作用的生物放大作用浮游植物浮游植物浮游動物和浮游動物和甲殼動物甲殼動物小型小型餌料魚餌料魚大型魚類大型魚類MeHg低低MeHg高高l MeHg沿食物鏈逐漸累積沿食物鏈逐漸累積l 不同水體生物放大程度不同，與食物鏈長度、不同水體生物放大程度不同，與食物鏈長度、生物種類有關(guān)生物種類有關(guān)MMHg的生物放大作用的生物放大作用MMHg的生物放大作用的生物放大作用Total Length (mm)020406080100120Hg (g/g wet)0.010.1ARROW GOBYCHEEKSPOT GOBYMISSISSIPPI SILVERSIDESHIMOFURI GOBYTOPSMELTYELLOWFIN GOBYBAY GOBYSTRIPED BASSNORTHERN ANCHOVYPACIFIC HERRING0.40.003近岸魚類近岸魚類遠(yuǎn)洋魚類遠(yuǎn)洋魚類不同區(qū)域小型魚類不同區(qū)域小型魚類MMHg的累積的累積排放與排放與形態(tài)形態(tài)大氣輸送與沉降大氣輸送與沉降生態(tài)系輸送、甲基生態(tài)系輸送、甲基化、生物累積化、生物累積消費模式消費模式人類人類危害危害干、濕沉降干、濕沉降漁業(yè)漁業(yè) 影響