甲基汞具有神經(jīng)毒性，容易在食物鏈中累積放大，是已知毒性最大、分布最廣的有機(jī)汞化合物。除去工業(yè)生產(chǎn)排放以外，環(huán)境中的甲基汞被認(rèn)為主要來(lái)自于微生物對(duì)無(wú)機(jī)汞的生物甲基化。在過(guò)去的幾十年中，人們對(duì)其他的甲基化途徑知之甚少。
中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心江桂斌研究組與美國(guó)FIU蔡勇教授通過(guò)合作研究，在碘甲烷對(duì)汞的光化學(xué)甲基化研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果最近發(fā)表在Nature Communications上。
他們采用汞同位素（199HgCl2/CH3201Hg+）與氫同位素（CD3I）示蹤技術(shù)，通過(guò)培育試驗(yàn)研究了天然環(huán)境水樣中碘甲烷對(duì)無(wú)機(jī)汞的光化學(xué)甲基化機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，天然環(huán)境水體中二價(jià)汞以及低價(jià)態(tài)的一價(jià)汞、零價(jià)汞均可被碘甲烷甲基化，該反應(yīng)依賴于日光照射。而在去離子水中，僅低價(jià)態(tài)的一價(jià)汞、零價(jià)汞可被碘甲烷甲基化。基于此，提出了碘甲烷對(duì)無(wú)機(jī)汞的光化學(xué)甲基化的兩步機(jī)制：（1）二價(jià)汞光還原生成一價(jià)汞與零價(jià)汞；（2）碘甲烷光解生成甲基自由基與甲基正離子，進(jìn)一步與一價(jià)汞與零價(jià)汞結(jié)合，生成高毒性的甲基汞。采用定量模型對(duì)這一反應(yīng)進(jìn)行了定量評(píng)估，表明在使用碘甲烷熏蒸劑的水體中，碘甲烷對(duì)汞的光化學(xué)甲基化是甲基汞的重要來(lái)源。
該研究的意義不僅在于突破了經(jīng)典甲基化機(jī)理認(rèn)知方面的缺陷，發(fā)現(xiàn)了新的光化學(xué)甲基化途徑。更重要的是具有現(xiàn)實(shí)環(huán)境意義。因?yàn)榈饧淄樽鳛橐环N新型熏蒸劑農(nóng)藥已在美國(guó)、日本、新西蘭等國(guó)家批準(zhǔn)使用，其用量可高達(dá)11千克/畝。這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著未來(lái)會(huì)有更多的甲基汞通過(guò)碘甲烷這一化學(xué)甲基化途徑產(chǎn)生并釋放到環(huán)境中，從而對(duì)生物體健康產(chǎn)生影響。根據(jù)這項(xiàng)工作，亟需對(duì)碘甲烷新型農(nóng)藥熏蒸劑的使用進(jìn)行廣泛、審慎的安全評(píng)估。
研究工作得到了國(guó)家基金委重大國(guó)際合作項(xiàng)目、“973”項(xiàng)目以及中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的支持。
環(huán)境水體中碘甲烷對(duì)無(wú)機(jī)汞的光化學(xué)甲基化機(jī)理示意圖
