[实用新型]一种原位测定湖泊水体汞甲基化与去甲基化速率的装置

说明书

本实用新型公开了一种原位测定湖泊水体汞甲基化与去甲基化速率的装置，该发明属于环境研究领域，该装置包括用于使装置保持竖直的支撑杆；用于原位环境参数测定的若干个培养瓶，所述若干个培养瓶分别连接于所述支撑杆的不同高度以实现湖泊分层湖水的参数测定；套装于支撑杆下部的配重铜环；以及套装于支撑杆下部的卡位盘；所述卡位盘固定于所述配重铜环下方，卡位盘上进一步设有透水孔。采用本实用新型的原位测定装置置于湖泊原位环境，更接近实际的湖泊环境条件，能够提供更为接近实际水平的基础数据。

技术领域

本实用新型属于环境领域，更具体地说，涉及一种原位测定湖泊水体汞甲基化与去甲基化速率的装置。

背景技术

汞是环境中高毒性的重金属之一，各种形态的汞，通过大气干湿沉降、污水排放、地表径流等方式进入湖、库等水生态系统，并且在沉积物中累积。在厌氧状态下，汞甲基化微生物(如硫酸盐还原菌、铁还原菌、产甲烷菌等)以有机质为电子供体，将无机汞转化为更高毒性的甲基汞；甲基汞通过水生食物链的生物富集和生物放大在高营养级的生物体中富集，并最终给人体健康带来严重的危害。

由于人为活动影响，一些湖泊在受到汞污染的同时也遭受严重的富营养化问题。富营养化湖泊堆积的藻类会周期性的衰亡、腐解，这一过程改变了湖泊沉积物-水界面溶氧及氧化还原条件，向沉积物输送了大量有机质，从而有可能调控湖泊中汞的甲基化过程。湖泊富营养化对汞的环境行为与风险的影响亟待关注。然而，目前该领域研究还依然存在一些的不确定性，制约了我们对湖泊汞生物地球化学循环的认识。传统观点认为富营养化可降低湖泊中汞的生物累积，即营养盐的输入刺激藻的生长，通过“生物稀释”作用降低藻中汞的含量，进而导致高营养级生物中汞含量的下降。但是，“生物稀释”理论难以解释一些近期研究发现的富营养化加剧甲基汞富集的现象。此外，一些研究还发现大气沉降的汞具有极高的活性，能够被快速甲基化，甚至能在沉降后24h以内就在食物链系统中累积。在点源排放逐步得到控制的情况下，高的大气沉降必然会对湖泊生态系统带来高活性汞的输入，从而带来潜在汞甲基化风险。因此，全面识别湖泊中汞的风险需要关注其生物地球化学循环过程。湖泊生态系统中汞的甲基化和去甲基化是湖泊汞循环研究中最重要的内容。通过测定沉积物或水体中甲基汞占总汞的比例可以用来评估原位汞甲基化的潜力。然而，在大多数情况下，仅仅测量甲基汞和总汞的含量是不够的，因为沉积物或水体中甲基汞的含量不仅受到汞甲基化的影响，而且受到生物、光化学去甲基化和甲基汞迁移等多重因素的综合作用。不同研究得到的结果也存在有一定的偏差，不同区域、不同时间以及不同环境介质的结果不太具有可比性。对于湖泊生态系统而言，通过测定体系甲基汞含量随时间的变化，进行质量平衡估算，即确定甲基汞的外源输入、流出水体以及去甲基化造成的甲基汞的损失能大概估算原位甲基汞的生成量，但是该方法可能会存在较大的误差，而且需要的基础数据多。在时间和空间尺度上，原位汞甲基化率可以通过培养实验来估算，向环境介质中添加不同的无机汞或甲基汞稳定同位素，同时测定汞的甲基化和去甲基化速率。现有针对湖泊开展的汞甲基化速率或去甲基化速率一般只是关注其表层沉积物，最新研究发现湖泊水体可能是汞甲基化贡献的重要场所，然而该方面的相关研究还相对缺乏，特别是针对富营养湖泊中不同深度湖泊水体的汞的甲基化和去甲化速率鲜见报道。

现有对水体汞甲基化速率和去甲基化速率的测定也主要是将湖泊水样取回进行实验室内模拟培养研究，通过添加并测定一定培养时间内无机汞和甲基汞的汞稳定同位素来估算汞甲基化速率和去甲基化速率。但是该过程中未考虑到湖泊原位环境中温度、光照等实际环境因素的影响，与实际湖泊环境中可能存在差异，从而使室内测定的结果与湖泊实际中的结果存在偏差。

为此，本实用新型设计一种原位装置，能原位同步获取湖泊水体汞的甲基化速率和去甲基化速率，为识别湖泊汞的净甲基化贡献，评估甲基汞风险，完善汞的生物地球化学循环的认识和富营养化湖泊汞风险等科学研究提供基础依据。

发明内容

1.要解决的问题