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为减少空气污染,农作物秸秆还田正在我国大力推广,并逐步取代焚烧,成为处置秸秆的重要方式。然而,秸秆还田对汞的甲基化、生物可利用性及暴露风险的可能影响则相对未知。我们向贵州万山汞矿区农田土壤中添加不同质量的水稻秸秆或稻根,并利用氯化钙(CaCl2)和牛血清白蛋白(BSA)萃取评估土壤中汞对于植物和土壤食泥生物的暴露风险。研究发现水稻秸秆与稻根添加土壤中无机汞(IHg)与甲基汞(MMHg)的生物可利用性显著降低,这可能缘于汞与秸秆、稻根有机质的强结合。尽管如此,秸秆与稻根输入后土壤微生物活性的增强及Hg-S-DOM三元络合物的形成却使得土壤中MMHg浓度增加2-8倍。因而,最终水稻秸秆、稻根等新鲜有机质输入导致土壤中IHg的暴露风险(以土壤中生物可利用态IHg浓度表征)显著降低,而MMHg的暴露风险则升高接近4倍。同样,为研究腐熟水稻秸秆对土壤中汞的形态(即IHg或MMHg)和植物可利用性的影响,我们又向万山汞矿区农田土壤中添加不同质量的秸秆有机肥(主要成分为腐熟秸秆)或腐殖酸,并利用CaCl2萃取评估土壤中汞的植物暴露风险。研究发现秸秆有机肥与腐殖酸添加导致土壤MMHg浓度显著低于对照组,这可能缘于IHg与新添加有机质的络合作用降低了土壤中汞对于甲基化微生物的可利用性。IHg的植物可利用性在秸秆有机肥添加量较低的两组中显著降低,这可能是由于IHg与有机肥有机质结合导致的“固定效应”。与之相反,在腐殖酸添加量最高的实验组,IHg的植物可利用性则显著升高,这可能是由于溶解性腐殖酸对土壤中IHg的“溶出效应”所致。对于MMHg,腐殖酸添加量较高的两组中MMHg的植物可利用性显著升高,而秸秆有机肥添加则基本无影响,表明有机质对MMHg的作用不及IHg显著。我们的实验室模拟研究首次表明水稻有机质输入可以显著改变土壤中汞的生物地球化学行为,然而这些结论能否适用于实际稻田环境却依旧未知。为研究水稻有机质输入对水稻汞累积的潜在影响,我们进一步开展了温室水稻土培实验,向万山汞矿区稻田土壤中分别添加一定量的水稻秸秆、稻根和秸秆有机肥。秸秆与有机肥输入后水稻糙米MMHg浓度分别上升14%和11%,这种升高可能缘于间隙水MMHg浓度的升高和MMHg向米粒中转运的增加,但却一定程度上被增高的糙米生物量所抵消(生物量稀释作用)。与此相反,生物量稀释作用和IHg向米粒中转运的减少使得糙米IHg浓度大幅度降低(33-43%)。我们的实验结果表明水稻有机质输入可以显著改变稻米中汞的累积,增加汞污染地区秸秆还田的环境与生态风险。由于秸秆还田会带来更高的MMHg暴露风险,找到一种既能发挥还田益处,又能有效控制MMHg生成的还田方式在汞污染地区尤为重要。我们向陕西旬阳汞矿区稻田土壤中添加1%的水稻秸秆,并设置水分控制与硫酸盐输入等变量,继续开展温室水稻土培实验。实验发现水稻秸秆输入导致稻米MMHg浓度急剧上升(94%)。在水稻栽苗前落干土壤虽然可以显著降低秸秆输入引发的稻米MMHg风险,但却使水稻大量减产。硫酸盐单独输入对稻米:MMHg浓度虽无影响,但与秸秆同时输入却能抑制稻米MMHg风险,且不会使水稻减产,因而可以在汞污染地区秸秆还田活动中予以考虑。