由于汞矿的开采、冶炼活动，汞矿区及其流域周围生态系统的汞含量严重超标，严重威胁生态环境安全和人体健康，其修复治理迫在眉睫。研究表明硒（Se）汞存在拮抗效应，在汞污染土壤中施加硒，可以有效降低植物汞浓度。然而，不同的土壤环境下，施加硒的有效范围不同，这可能导致植物硒的过度富集，进而导致人体摄入硒含量超标，这严重限制了硒在汞污染土壤修复中的应用。贵州大学资源与环境工程学院2019级博士研究生冉澍在何天容教授指导下，利用Se、S对Hg的吸附作用、Se与Hg的拮抗作用、S与Se的竞争作用等机理，设计并合成了硒和硫改性蒙脱土材料(Se/S-Mont)，以有效降低汞含量，同时避免硒在植物中的过度富集。

材料表征显示： Hg-Se/S-Mont和模型化合物的HgL_III边缘XANES最小二乘拟合结果如图1所示。结果表明，Hg-Se/S--Mont中的Hg主要以类似于Hg-Cl和Hg-S的配位环境存在。但本实验未发现明显的HgSe特征峰，这可能是样品中Se浓度较低，或者Se与其他元素或基团优先结合所致。同时，Hg-Se/SO₄^2--Mont样品中的Hg主要以HgCl₂的形式存在。根据样品制备工艺，Cl^-来源于HgCl₂溶液。因此可以推断，HgCl₂主要吸附在Se/SO₄^2--Mont上形成Hg-Se/SO₄^2--Mont。

图1  Hg-Se/S-Mont和模型化合物的HgL_III边缘XANES最小二乘拟合结果

在盆栽实验中：旱作条件下盆栽试验土壤中酸溶性汞和甲基汞含量如图2。除Na₂S处理外，各处理的水溶汞含量均较对照降低19% ~ 65% (p<0.05)。除Se/ S0-Mont和Se处理外，其余处理均使土壤模拟胃酸溶汞水平降低25% ~ 42% (p<0.05)。与对照相比，除Mont处理外，各原料和Se/S-Mont处理均显著降低土壤中MeHg含量32% ~ 77% (p<0.05)。总体而言，Se/S-Mont对土壤中甲基汞和生物有效汞的降低程度并不比原料低。

图2  土壤形态汞和甲基汞浓度

图3为旱作条件下盆栽试验中各处理组土壤有效硒含量。与对照相比，硒处理土壤水溶性硒、交换性硒和酸溶性硒含量分别显著提高24%、92%和114% (p<0.05)。与硒处理相比，Se-Mont的水溶性硒、交换性硒和酸溶性硒含量分别降低了15%、5%和37% (p<0.05)，Se/S-Mont处理的有效硒含量进一步降低了4 ~ 51% (p<0.05);特别是在Se/S^2--Mont处理中，有效硒含量下降到与对照组相似的水平(未加硒)。

图3  土壤形态硒浓度

  在大田试验中：添加Se/SO₄^2--Mont和Se/S^2--Mont后，叶片THg含量分别降低69%和57% (p<0.05)，茎中THg含量均降低92%以上(p<0.05)。对照叶片和茎中硒含量分别为0.08 mg/kg和0.22 mg/kg。与对照相比，Se/SO₄^2--Mont和Se/S^2--Mont处理使叶片硒含量略有增加，分别达到0.13 mg/kg和0.40 mg/kg，而茎部硒含量与不加硒处理相比差异不显著，分别为0.22 mg/kg和0.19 mg/kg。虽然叶片中的硒含量略有增加，但狼尾草茎的生物量约为叶片的4倍。因此，外源添加Se/S-Mont对狼尾草硒含量无显著影响。

图4  叶部、茎部总汞浓度（a）；叶部、茎部总硒浓度（b）

相关研究成果在线发表于SCI二区Top期刊Ep（IF₂₀₂₃=9.98）。2019级博士研究生冉澍为第一作者，何天容教授为通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121719