北京同步輻射裝置小角X射線散射技術研究汞污染取得進展

　　近年來，北京同步輻射裝置小角X射線散射(SAXS)站在國家自然科學基金、國家重大維修改造項目、北京物質科學大型儀器區域中心等多方經費的資助下，經過幾年的努力，從儀器設備、探測技術、數據分析到科學研究等多方面都取得顯著進步，現已發展成為一個性能先進的物質納米尺度結構研究表征平臺，并在納米材料、聚合物、蛋白質研究等諸多方面得到廣泛的應用。

　　最近，北京同步輻射裝置SAXS實驗站科研人員又將SAXS技術應用到環境科學領域的研究。中科院高能物理研究所多學科研究中心生物醫學組研究人員對汞污染地區的環境與生物，特別是人體中汞污染的形態、分布及與蛋白的相互作用等進行研究，積累了大量貴州汞污染地區的頭發樣品，已有部分相關成果發表在Environ. Health Perspect., Environ. Sci. Technol.，Environ. Res.及Metallomics等雜志上。北京同步輻射裝置SAXS實驗站科研人員通過與高能所多學科研究中心生物醫學組合作，研究了汞污染引起人發納米尺度結構的變化，發現4.5-nm 周期的衍射峰消失可作為人體受到汞污染的生物學標識，并闡述了引起這一變化的微觀結構模型與機制。這一研究成果已被環境科學領域雜志Environmental Science & Technology接收發表。這一研究成果表明：北京同步輻射裝置SAXS實驗站可在環境科學研究方面發揮重要作用。

　　汞是環境污染中危害最大的重金屬之一。汞暴露可導致機體神經系統、腎臟以及肝臟等器官受到損害，并具有潛伏遺傳性，從而嚴重危害汞暴露地區人民的健康。聯合國環境規劃署已于2010年啟動“擬定一項具有全球法律約束力的汞問題文書” (簡稱“汞公約”)的政府間談判，全球160多個國家和政府即將于今年 10月簽署“汞公約”。我國《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》中也規定了汞的總量控制。

　　貴州省萬山地區是我國最大的汞生產基地，持續到2001年的長期汞礦開采活動對該地區的生態環境系統造成了一定的破壞。為了評估環境汞污染對人體的影響，該研究以貴州萬山汞污染地區的人發為研究對象，并以無汞污染的北京地區人發作為對照組，利用北京同步輻射裝置SAXS技術對照研究了汞污染和未受汞污染頭發的納米尺度結構，比較了萬山汞污染區居民、礦工、以及北京非汞污染區居民發樣的結構差異。結果發現：汞進入頭發皮質層中，通過與核心蛋白上的半胱氨酸形成S-Hg-S鍵合，使細胞外基質(ECM)中的蛋白糖發生結構扭曲，導致原來取向有序的聚糖纖維狀結構發生無規則卷曲，這一影響表現在SAXS花樣上就是過量汞導致了4.5-nm的衍射峰消失。因此，頭發SAXS花樣的這一變化可作為人體受到汞污染的生物學標識。

　　相比于血液等其他樣品，頭發具有采集、貯存方便，對人體不產生損傷的優點。人發的SAXS花樣用于檢測人體汞污染具有快速明了的優勢。因此，本成果可望應用于汞暴露人群的快速篩選，為政府決策提供科學依據，提高政府應對汞污染的能力。

　　該研究得到了國家自然科學基金委項目(U1232203、10385008、1205168)，中科院創新項目(kjcx3.syw.n8)，中科院重大科學裝備研制項目(YZ200829)，北京中科院物質科學大型儀器區域中心，以及中科院青年創新促進會、香港王寬誠教育基金會的資助。