稻田作为一种特殊的间歇性湿地生态系统，其土壤中存在着活跃的汞（Hg）甲基化过程，且生成的甲基汞（MeHg）能够富集在稻米中，产生甲基汞暴露的健康风险，使得稻田生态系统中汞的形态转化过程备受关注。然而，汞在稻田生态系统中的形态转化过程非常复杂，包括汞的还原、氧化、甲基化和去甲基化过程。传统的方法只能展示不同形态汞（二价汞（Hg(II)）、气态单质汞（Hg(0)和MeHg）含量的动态变化特征与不同形态转化过程作用后的净效应，而无法区分不同的形态转化过程，使得目前对稻田生态系统中汞的关键形态转化过程及其机理认识的不清。这限制了人们对控制水稻中甲基汞积累因素的理解，并阻碍了有效减少稻米中甲基汞积累措施的发展。基于上述科学问题，本研究利用稳定汞同位素技术将稻田生态系统中汞的关键形态转化过程进行了区分，研究了汞的关键形态转化过程的汞同位素分馏特征，并对不同途径的相对贡献进行了定量。 本研究选取贵州万山汞矿区稻田作为研究对象，开展以下四个方面的工作：
（1）对于汞还原实验，首先，确定微生物还原途径的汞同位素分馏特征，计算 得到微生物还原产物Hg(0)的同位素组成。其次，在野外稻田中采集光致还原途 径的产物Hg(0)样品并分析其汞同位素组成。再次，采集大气与稻田土壤之间的 Hg(0)交换通量并测定其同位素组成。最后，根据同位素混合模型，定量解析了 不同还原途径对稻田土壤Hg(0)排放的相对贡献。（2）对于去甲基化实验，首先，确定微生物去甲基化途径的汞同位素分馏特征。其次，确定稻田上覆水中光致去甲基化途径汞同位素分馏特征。再次，确定微生物去甲基化和光致去甲基化途径共同作用的汞同位素分馏特征。最后，定量分析光致去甲基化和微生物去甲基化途径对上覆水中甲基汞降解的相对贡献。（3）分析水稻各组织的无机汞和甲基汞的同位素组成，讨论水稻植株内去甲基化过程及其相关机理。（4）汇总稻田生态系统汞同位素的研究工作，建立稻田生态系统汞同位素分馏体系。