金屬汞和二價離子汞等無機汞在生物特別是微生物的作用下會轉(zhuǎn)化成甲基汞和二甲基汞,這種轉(zhuǎn)化稱為生物甲基化作用.這種轉(zhuǎn)化的逆過程稱為生物反甲基化作用.這兩種作用構成了微生物的汞循環(huán).
機理 20世紀60年代末明確提出在汞的生物甲基化中起主要作用的是微生物.因微生物類群的不同,甲基化作用可在需氧或厭氧條件下進行,其轉(zhuǎn)化機理主要有酶促反應和非酶促反應兩種.非酶促反應機理依據(jù)厭氧菌甲烷形成菌 (Methanoenic omelia) 合成的甲基鈷氨素作為甲基供體,在有三磷酸腺苷(ATP)和中等還原劑的條件下把無機汞轉(zhuǎn)化成甲基汞或二甲基汞,與此同時甲基鈷氨素轉(zhuǎn)化成羥基鈷氨素.甲基化的酶促反應是由微生物直接參與進行的.細菌利用培養(yǎng)基中豐富的維生素,在細胞內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)甲基酶,促使甲基轉(zhuǎn)移,但酶的種類還不清楚.從底泥、土壤和魚的內(nèi)臟、魚鰓中發(fā)現(xiàn),能使汞甲基化的微生物種類很多,厭氧菌中有匙形梭狀芽孢桿菌(Clostridium cochlearium),需氧菌中有熒光極毛桿菌(Pseudomonas fluorescens) 草分枝桿菌 (Myco-bacterium phlei)大腸桿菌等甲基化速度取決于酶的活性,并與營養(yǎng)環(huán)境以及半胱氨酸和維生素B(等因素有關.厭氧條件下硫化物的存在往往會抑制汞甲基化的進行.在自然界中甲基化速度的加快會引起水體水質(zhì)惡化,使毒性加大.
自然界的生物是相互作用和相互制約的.受汞污染的底泥中還存在著另一類抗汞微生物,它們有反甲基化作用,能去除甲基汞的毒性.1968年以來已發(fā)現(xiàn)各種抗汞細菌200多株,典型菌株為假單胞桿菌K62(Pseudomo-nas K62).這些微生物能把氯化汞還原成金屬汞,也可使有機汞如甲基爾、乙酸汞和苯基汞等轉(zhuǎn)化成金屬汞以及相應的化合物,如甲烷、乙烷和苯.利用微生物的這種功能可發(fā)展生物冶汞技術.
微生物對汞的抗性機理同對藥物的抗性機理相似.1971年有的學者從抗藥物的大腸桿菌中提取到一類汞釋放酶系,其中主要的酶為S-1酶,它起著使C-Hg 鏈裂解的作用,而后再經(jīng)金屬汞釋放酶（MMR-酶）使汞化合物還原成金屬汞.在這種反應中,黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作為輔酶,葡萄糖脫氫酶起傳遞電子的作用.
應用 隨著分子遺傳學的發(fā)展,生物甲基化和微生物抗汞的生態(tài)學研究已推向分子水平,近年來開展了微生物轉(zhuǎn)化汞的遺傳控制研究.1979年的研究指出,細菌的抗汞性能受遺傳質(zhì)粒和染色體的調(diào)節(jié)和控制,某些具有抗汞性的細菌質(zhì)粒有移位的潛力,使不具有抗性的細菌細胞獲得抗性.這將進一步闡明底泥中細菌能使汞遷移轉(zhuǎn)化和使廢料中汞實行再循環(huán)的基礎.為了提高微生物的抗汞能力,有的學者已應用質(zhì)體轉(zhuǎn)移新技術得到新的質(zhì)粒（MER質(zhì)粒）,細菌具有這種新質(zhì)粒,抗汞能力可提高40倍左右.
利用微生物還原汞的功能,可使金屬汞沉淀回收,揮發(fā)的汞可用活性炭吸附.微生物除汞方法主要有：①選育高效抗汞微生物處理含汞廢水：如應用選育的高效抗汞菌——假單胞桿菌 K62可處理含甲基汞、乙基汞、硝酸汞、乙酸汞、硫酸汞、氧化汞和氯化汞等廢水,金屬汞回收率達80％以上,菌體能重復用三次.②采用除汞：依靠活性污泥中的抗汞菌將汞還原為金屬汞,活性污泥系統(tǒng)本身還可吸附汞.③采用濾池法除汞：用馴化活性污泥掛膜處理生化需氧量 (BOD)低的含汞廢水.④使用硫化氫沉淀汞：借助于其他微生物產(chǎn)生的硫化氫與水溶性汞結合成硫化汞,硫化汞溶度積很小,可以在沉淀后除去.
近十幾年來,汞的生物轉(zhuǎn)化的研究受到學者們的重視.中國在這方面的研究還剛剛開始.關于汞的生物甲基化和微生物抗汞機理雖比其他金屬轉(zhuǎn)化機理清楚,但有不同的見解和學說.微生物法除汞的研究,目前僅限于配水和小型試驗.關于汞轉(zhuǎn)化的遺傳學控制研究在理論和實踐上都具有重要意義.