筑坝拦截形成的水库已被公认为典型的“汞敏感生态系统”,北美、北欧等地新建水库食肉性鱼体甲基汞含量普遍超标的现象一度引起人们的极大关注。在这些地区,食用鱼类等水产品是人体甲基汞暴露的主要途径。我国几乎所有的主要河流都受到不同程度的筑坝拦截影响,“蓄水河流”已经成为我国水系河流的普遍现象和重要特征,然而,我国水库生态系统是否也会出现类似于北美、北欧那样的生态危机,目前无从得知。调查研究显示,汞矿区稻米中富含甲基汞是一个普遍的现象,进食稻米已成为矿区居民甲基汞暴露的主要途径。我国多数汞矿山分布于贵州、湖南及重庆等水稻种植区,稻米是当地居民的主食。因此,稻米甲基汞污染对人体健康的影响不容忽视。　　 论文选择乌江流域不同演化阶段、不同营养状态的乌江渡水库(高级演化阶段、富营养状态)和引子渡水库(初级演化阶段、贫～中营养状态)及贵州典型汞矿区-铜仁汞矿区和万山汞矿区稻田为研究对象,系统研究了水库和稻田两个汞敏感生态系统汞的分布特征、甲基化现状及汞在生物体中的富集过程,并对比评价了两个研究区居民通过食用鱼体和稻米的甲基汞暴露风险。　　 1.水库生态系统　　 乌江渡水库上游、中游、下游和大坝水体总汞浓度没有明显差异,但表现为枯水期明显高于丰水期(K-S分析,P=0.001),主要原因为夏、秋季充沛的水量对总汞的稀释作用和冬、春季民用燃煤导致的大气沉降输入汞负荷增加。引子渡水库上游水体总汞浓度明显高于中游、下游和大坝(K-S分析,P<0.01),表现出水库的修建对水体总汞的“清除”作用。乌江渡水库和引子渡水库水体总汞浓度与世界其他国家未受污染的天然水体相当,表明乌江流域水库并未受到明显的汞污染。　　 乌江渡水库下游和大坝水体甲基汞浓度显著高于上游和中游(K-S分析,P=0.01),且夏季下游和大坝底层水体出现明显的峰值。引子渡水库水体甲基汞浓度在各个季节差别不大,且垂直剖面上变化不明显。引子渡水库水体甲基汞浓度远远低于北美、北欧新建水库,但与北美、北欧库龄较老的水库相当。相反,乌江渡水库水体甲基汞浓度则稍低于北美、北欧新建水库但明显高于北美、北欧库龄较老的水库。引子渡水库底层水体溶解态甲基汞浓度与上覆水体无明显差异,但显著低于乌江渡水库界面水。乌江渡水库上游和中游界面水溶解态甲基汞浓度和上覆水体差异较小,但下游和大坝明显高于上覆水体(除夏季大坝外),成为上覆水体的甲基汞“源”。说明引子渡水库没有明显的甲基化作用发生,而乌江渡水库在全年均有甲基化作用发生,且下游和大坝甲基化作用明显强于上游和中游。　　 乌江渡水库中游、下游和大坝沉积物(和孔隙水)甲基汞含量最大值出现在表层1 cm处,随着沉积深度的增加而逐渐降低,而上游沉积物(和孔隙水)甲基汞含量最大值分布于1～5 cm沉积范围内。空间分布上表现为:下游和大坝表层沉积物(和孔隙水)甲基汞含量显著高于上游和中游。乌江渡水库表层沉积物汞净甲基化速率均>0,最大值均出现在表层1 cm处,随着沉积深度的增加而逐渐降低。进一步证明乌江渡水库下游和大坝甲基化作用强于上游和中游,且甲基化过程主要发生在表层沉积物,成为上覆水体重要的甲基汞“源”。　　 我国西南地区乌江流域水库生态系统汞的甲基化过程明显不同于北美、北欧等地,表现为:新建水库并没有明显的甲基化作用,而库龄较老的水库具有活跃的甲基化过程,甲基化作用主要发生在表层沉积物,成为上覆水体重要的甲基汞“源”。研究表明,水体富营养化、初级生产力水平的提高是水库系统中甲基化作用的推动力和关键影响因素。　　 2.稻田生态系统　　 由于长期的汞矿开采活动(和正在进行的土法炼汞活动),导致汞矿区地表径流和大气受到严重的汞污染。灌溉水和大气沉降成为矿区稻田系统主要的汞输入途径,且这部分汞主要以无机汞的形式进入稻田系统,其中通过外源输入至稻田系统中的甲基汞与稻田土壤自身甲基化作用产生的甲基汞相比微乎其微。　　 在微生物作用下,稻田土壤具有较强的甲基化能力,来自大气沉降的汞易于被转化为高神经毒性的甲基汞,成为陆地生态系统重要的甲基汞“源”。　　 水稻地上部分无机汞主要来源于大气,而根部无机汞主要来源于土壤,表明水稻茎、叶、米和皮可以直接从环境大气中吸收汞,而水稻根表铁膜组织对土壤中的无机汞表现出潜在的“屏障”作用,大量的无机汞聚集在水稻根部。对于不同污染类型的稻田系统,环境大气和土壤汞污染程度存在巨大差异,致使水稻各部位无机汞含量分布各不相同,如土法炼汞区表现为:叶>根>茎>皮>米；废弃汞矿区为:根>叶>茎>皮>米；对照区为:根>叶>茎>米>皮。　　 水稻体内甲基汞主要来源于土壤,且水稻根际土壤甲基汞含量高低是控制水稻各部位甲基汞富集程度的关键因素。因此,不同污染类型的稻田系统,水稻各部位甲基汞含量分布特征具有一致性,表现为:米>根>皮>茎>叶,即稻米具有最强的甲基汞富集能力。水稻对甲基汞的吸收、富集过程完全不同于无机汞,表现为:水稻成熟之前,根部从土壤中吸收甲基汞并运移至地上部分(主要为茎和叶部),果实成熟期间,累积在水稻茎和叶部的大部分甲基汞则被运移、富集至稻米中,说明水稻对甲基汞的富集是一个吸收-运移-富集的动态变化过程。　　 3.居民健康风险评估　　 乌江渡水库和引子渡水库鱼体总汞含量(湿重)分别为54±112μg·kg-1(1.8～809μg·kg-1)和27±48μg·kg-1(2.2～280μg·kg-1),对应的甲基汞含量分别为31±66μg·kg-1(0.50～474μg·kg-1)和9.9±16μg·kg-1(0.90～92μg·kg-1),均远远低于我国和世界卫生组织规定的食用鱼汞含量限定标准(非肉食性≤500μg·kg-1,肉食性≤1000μg·kg-1),并没有出现像北美、北欧新建水库那样鱼体汞含量普遍超标的现象。　　 乌江渡水库和引子渡水库鱼体汞含量普遍偏低的原原因:一方面,乌江流域水库淹没土壤有机质含量较低,新建水库内源性有机质有限,水库未出现明显的甲基化作用。另一方面,人工养殖的鱼类食物链较短、年龄较小。　　 汞矿区大米(精米)总汞和甲基汞含量分别为64±68μg·kg-1(6.3～371μg·kg-1)和16±17μg·kg-1(2.5～109μg·kg-1),其中甲基汞占总汞的比例为35±18％(3.6～76％),有58％的大米总汞含量和26％的大米甲基汞含量超过了国家食品中汞限量卫生标准(≤20μg·kg-1,总汞)。　　 风险评估结果显示,居民通过食鱼类导致的甲基汞暴露量远远低于世界卫生组织(1.61μg-1 kg-1 week-1)和美国环境保护署(0.7μg-1 kg-1 week-1)分别针对甲基汞暴露建议的最大限定值范围,不会对居民健康构成威胁。汞矿区居民通过食用大米对甲基汞的周暴露量为1.0±1.1μg-1 kg-1 week-1(0.16～7.3μg-1 kg-1week-1),对应的风险因子为0.67±0.70(0.10～4.5)。92个研究点中,有16％(15个)的居民甲基汞暴露量超过了世界卫生组织建议的最大限制值1.61μg-1 kg-1week-1,且风险因子最高可达4.5；与美国环境保护署针对孕妇人体甲基汞暴露建议的最大限定值相比,汞矿区约有46％(42个研究点)的居民通过食用大米对甲基汞的暴露量超过此最大限制值,风险因子最高可达10,表明食用大米导致的高剂量甲基汞暴露已对当地居民健康构成潜在的威胁。