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中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室張慶華研究員課題組李英明研究員等人，與島津中國創(chuàng)新中心合作開發(fā)人體血清中鹵代多環(huán)芳烴的氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜定量分析方法，應用于母體（PAHs）及鹵代多環(huán)芳烴的人體內(nèi)暴露與健康研究中并取得新進展，揭示了相關暴露人群血清中目標化合物的濃度水平、性別差異、累積趨勢和健康風險。研究成果以“Parent and Halogenated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Serum of Coal-Fired Power Plant Workers: Levels, Sex Differences, Accumulation Trends, and Risks”為題，發(fā)表在環(huán)境領域國際頂級期刊《Environmental Science & Technology》(中科院JCR 1區(qū)，影響因子11.4）（DOI: 10.1021/acs.est.2c03099)。

背景介紹

多環(huán)芳烴 (PAHs)是一類眾所周知且普遍存在的致癌物。伴隨著燃料的燃燒過程，會產(chǎn)生一類新持久性有機污染物鹵代多環(huán)芳烴 (HPAHs)。HPAHs是PAHs母環(huán)上一個或者多個氫原子被鹵素原子取代的化合物，包括氯代多環(huán)芳烴和溴代多環(huán)芳烴。相較于母體PAHs， HPAHs具有更強的持久性、毒性和生物累積性，而目前其在人體的內(nèi)暴露水平和潛在的健康風險間的關聯(lián)尚不清晰。燃煤電廠相關人員對于PAHs和HPAHs具有較高的暴露風險，其內(nèi)暴露水平以及與健康指標的關聯(lián)亟待研究（圖1）。

圖1  燃煤電廠相關人員血清中HPAHs內(nèi)暴露水平和體內(nèi)累積及其與健康指標的關聯(lián)研究

研究內(nèi)容

本研究采用島津氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀（GCMS-TQ8050 NX），建立了血清中16種多環(huán)芳烴和23種鹵代多環(huán)芳烴的定量分析方法。實驗結果發(fā)現(xiàn)超過80%的血清樣本中均可檢測到12種PAHs和8種氯代PAHs，以三環(huán)PAHs和一氯代HPAHs為主。燃煤電廠相關人員的血清HPAHs濃度顯著高于對照組（圖2），PAHs和HPAHs血清濃度隨年齡和職業(yè)暴露持續(xù)時間的增加而增加，表明其在人體內(nèi)的持續(xù)累積（圖3）。

圖2  對照組和暴露組中男性與女性PAHs及HPAHs的血清濃度對比(a)和BaPeq（b）對比（C：對照組，E：暴露組；*: p < 0.05, **: p < 0.01）

圖3 全部參與者(a, d)、男性(b, e)和女性(c, f)的∑12PAHs和∑8HPAHs血清濃度與年齡和職業(yè)暴露時間(年)的相關性

此外，盡管男性和女性受試者的HPAHs血清濃度差異不顯著，但HPAHs各單體與各項健康指標的相關性呈現(xiàn)出性別差異。男性的HPAHs各單體血清水平雖與肝功能指標均呈正相關，但不顯著；3-氯菲(3-ClPhe)、9-氯菲(9-ClPhe)和7-氯苯并[a]蒽（7-ClBaA）與高血壓和肺功能減退呈正相關（p < 0.05）。而在女性中，1-氯芘（1-ClPyr）與肝功能指標呈負相關，與空腹血糖水平呈正相關。根據(jù)苯并[a]芘當量，氯代多環(huán)芳烴中9-ClPhe、7-ClBaA和1-ClPyr具有較高的健康風險。

結論

基于島津氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀GCMS-TQ8050NX開發(fā)建立人體血清中PAHs和HPAHs的定量分析方法，通過分析人體血清中PAHs和HPAHs的濃度水平，首次揭示了燃煤電廠暴露人群血清中HPAHs內(nèi)暴露水平和體內(nèi)累積及其與健康指標的關系，為HPAHs的人體健康風險評估提供了證據(jù)。此外，該定量分析方法已形成島津特色GCMS-TQ Smart MRM數(shù)據(jù)庫，助力用戶開展相關研究工作，為新污染物人群內(nèi)暴露與健康效應關聯(lián)研究提供有力分析工具。

島津氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀GCMS-TQ8050 NX

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參考文獻：

[1] Zhao, C, et al. Ultrasensitive determination of 39 parent and emerging halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons in human serum. Analytical Methods. 2022, 14, (14), 1430-1438.

[2] Zhao, C, et al. Parent and Halogenated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Serum of Coal-Fired Power Plant Workers: Levels, Sex Differences, Accumulation Trends, and Risks. Environmental Science & Technology. 2022, 56, (17), 12431–12439.