汞污染區(qū)稻米富含甲基汞是一個(gè)普遍現(xiàn)象，稻米甲基汞污染對(duì)人體健康的影響不容忽視。汞的毒性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)（分子結(jié)構(gòu)）密切相關(guān)，如：二甲基汞衍生物是劇毒物質(zhì)，硒化汞可在生物體內(nèi)富集但毒性較小，氯化甲基汞的毒性是半胱氨酸甲基汞的10倍以上。由于甲基汞與巰基（-SH）間具有極強(qiáng)的親和力，因此，游離的甲基汞（CH3Hg+）在生物體內(nèi)不會(huì)大量存在，而一般是與含有巰基的生物大分子，如與半胱氨酸（Cysteine）、谷胱甘肽（Glutathione）、清蛋白（Albumin）等進(jìn)行配位，不同的配位方式?jīng)Q定了甲基汞在生物體內(nèi)的運(yùn)移行為。例如，與谷胱甘肽配位的甲基汞很難被吸收、運(yùn)移，表現(xiàn)出生物體對(duì)甲基汞的解毒作用；與半胱氨酸結(jié)合的甲基汞則易于穿過(guò)血腦和胎盤(pán)屏障，直接對(duì)生物體靶器官產(chǎn)生毒害作用。從分子生物學(xué)的角度來(lái)看，明確稻米中汞的空間分布特征、化學(xué)形態(tài)及其結(jié)合方式，是全面理解其生物有效性、新陳代謝過(guò)程及毒性特征的前提，在汞的毒理學(xué)研究領(lǐng)域具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
近期，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所馮新斌研究員所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)西南汞礦區(qū)稻米不同部位（米殼、米糠和精米）汞的分布特征和化學(xué)形態(tài)等問(wèn)題開(kāi)展了詳細(xì)而系統(tǒng)的研究工作。結(jié)果表明，稻米中的無(wú)機(jī)汞主要儲(chǔ)存在米殼和米糠中；但是具有高神經(jīng)毒性的甲基汞則主要位于精米中。因此，在碾米過(guò)程中，大量的無(wú)機(jī)汞（約78%）會(huì)隨著米殼和米糠的去除而被去除；然而，大多數(shù)甲基汞則仍然保留在精米中（約80%）。同步輻射-X射線熒光微區(qū)譜學(xué)成像（Synchrotron radiation X-ray fluorescence micro-spectroscopy，SR-μXRF）實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于胚乳（Endosperm），汞（主要為無(wú)機(jī)汞）強(qiáng)烈富集在糙米表層—對(duì)應(yīng)為果皮（Pericarp）和糊粉層（Aleurone）（圖1）。利用X射線近邊吸收譜學(xué)技術(shù)（X-ray absorption near-edge spectroscopy，XANES）（圖2）及主元分析方法(Principal Component Analysis, PCA)，該研究推測(cè)稻米中的無(wú)機(jī)汞主要是與半胱氨酸（Cysteine）結(jié)合，并以植物螯合肽（Phytochelatins）的形式存在。因此，這部分無(wú)機(jī)汞被稻米吸收后很難發(fā)生運(yùn)移，致使其主要富集在糙米表層。同樣，稻米中的甲基汞也主要與半胱氨酸結(jié)合，但與無(wú)機(jī)汞不同的是，與半胱氨酸結(jié)合的甲基汞主要賦存于蛋白質(zhì)中，且在水稻生長(zhǎng)期間這部分甲基汞會(huì)隨蛋白質(zhì)一起發(fā)生明顯的運(yùn)移，最終被儲(chǔ)存在精米中。該研究在分子水平上為揭示水稻對(duì)無(wú)機(jī)汞和甲基汞的吸收及富集機(jī)理提供了重要的理論支撐。相關(guān)研究成果以題為L(zhǎng)ocalization and Speciation of Mercuryin Brown Rice with Implications for Pan-Asian Public Health的研究論文在國(guó)際雜志《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（ES&T）上發(fā)表。
該研究受?chē)?guó)家“973”項(xiàng)目（2013CB430004）“我國(guó)汞污染特征、環(huán)境過(guò)程及減排技術(shù)原理”和國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目（41203091，41073098，41073062，11105172）的聯(lián)合資助。北京同步輻射裝置（BSRF）為該研究提供實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)，X射線熒光微區(qū)譜學(xué)成像和X射線近邊吸收譜分別在北京同步輻射裝置4W1B實(shí)驗(yàn)站和1W1B實(shí)驗(yàn)站完成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析得到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站工作人員的共同指導(dǎo)和幫助。
圖1 糙米（腹部位于右側(cè)）中Hg、Cd和Mn等元素SR-μXRF掃描圖（A—縱剖面，B—橫剖面）
圖2 米糠和標(biāo)樣中汞的LIII邊XANES譜對(duì)比（實(shí)線為標(biāo)樣X(jué)ANES譜，虛線為米糠XANES譜）
