生态环境中的汞循环

一、生态环境中的汞循环

生态环境中汞的重要种类及其循环如图11-6所示，参与循环的主要汞化合物的理化性质(表11-3)决定着它们的循环过程。二价汞(mercuric mercury)具有很高的活性，而且可受物理、化学和微生物的转化，处于转化的中心地位。Hg(II)可与各种有机和无机的配位体形成复合物，且易于被吸附到颗粒物的表面。沉淀颗粒物携带Hg(II)到达沉积物，进入沉积物的Hg(II)可和厌氧环境中的S^2－形成不溶性的HgS(logKs=－0.51mol/L，25℃)，这可以明显降低汞的生物可利用性，减缓进一步的化学循环。Hg(II)的甲基化是Hg(II)的主要转化过程，这个过程可被化学和微生物所推动，主要产物是CH₃Hg(II)，这种化合物稳定，在水及烃中溶解度高，而挥发压低(Henry's常数，H＜10^－4)，其稳定性源于C－Hg键的高稳定性、低极性及汞对氧的低亲和力，从而降低了键水解断裂的敏感性。但在微生物有机汞裂解酶作用下，甲基汞和其他的有机汞化合物能被降解，同时光降解也可导致甲基汞的裂解。在甲基汞的形成过程中，也会有少量的二甲基汞产生，痕量的(CH₃)₂Hg已在空气中检测到，Hg(II)还原成Hg是化学及生物过程，从而可以把土壤、水体中的HgO推向大气，这是高挥发压(以Hg平衡的空气含有13.2ng/cm³，在20℃，H= 0.3)和低水溶解度(6×10^－6g/100ml)作用的结果。Hg从土壤和水中的挥发是一种自然过程，火山活动和地热可以促进这种过程。对大气汞的总输入每年达到10¹⁰g。其中人为来源占到总量的10%～50%。

Hg也可被微生物氧化成Hg(II)，这种反应因其把Hg返回Hg(II)库而受关注，Hg(II)可用于湖泊的甲基化，湖泊水体中Hg的产生会超过它对大气的转移，导致水中Hg的过饱和。

大气汞以气体形式存在或被吸附在颗粒表面(Hg［P］)，气态部分由Hg，CH₃Hg(I)和痕量Hg(II)、(CH₃)₂Hg和氯化形式汞组成，并能以干沉降和湿沉降形式回到地面。另外Hg在大气中可被H₂O₂、H₂O和O₃氧化形成Hg(II)，产物也以湿沉降形式降落。

表11-3　　生物圈中循环的汞化合物的理化性质