同步辐射小角X射线散射技术研究Hg污染取得进展

　　北京同步辐射装置小角X射线散射（SAXS）站在国家自然科学基金、国家重大维修改造项目、北京物质科学大型仪器区域中心等多方经费的资助下，经过近几年的努力，从仪器设备、探测技术、数据分析、到科学研究等多方面都取得显著进步，现已发展成为一个性能先进的物质纳米尺度结构研究表征平台，并在纳米材料、聚合物、蛋白质研究等诸多方面具有广泛的应用。 

　　汞是环境污染中危害最大的重金属之一。汞暴露可导致机体神经系统，肾脏以及肝脏等器官受到损害，并具有潜伏遗传性，从而严重危害汞暴露地区人民的健康。联合国环境规划署已于2010年启动“拟定一项具有全球法律约束力的汞问题文书”（简称“汞公约”）的政府间谈判，全球160多个国家和政府即将于今年10月签署“汞公约”。我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》中也规定了汞的总量控制。贵州省万山地区是我国最大的汞生产基地，持续到2001年的长期汞矿开采活动对该地区的生态环境系统造成了一定的破坏。 

　　北京同步辐射装置SAXS实验站科研人员近年来将SAXS技术应用到环境科学领域, 与我所多学科研究中心生物医学组合作，研究环境汞污染对人体的影响。该研究以贵州万山汞污染地区的人发为研究对象，并以无汞污染的北京地区人发作为对照组，利用北京同步辐射装置SAXS技术对照研究了汞污染和未受汞污染头发的纳米尺度结构，比较了万山汞污染区居民、矿工、以及北京非汞污染区居民发样的结构差异，发现汞进入头发皮质层中，通过与核心蛋白上的半胱氨酸形成S-Hg-S键合，使细胞外基质（ECM）中的蛋白糖发生结构扭曲，导致原来取向有序的聚糖纤维状结构发生无规则卷曲，表现在SAXS花样上就是过量汞导致了4.5-nm衍射的消失。我们对引起这一SAXS花样变化的微观结构模型与机制进行了阐述。研究结果表明：在汞暴露地区人发SAXS花样中，4.5-nm周期衍射峰的消失可作为人体受到汞污染的生物学标识。 

　　这一研究成果已被环境科学领域一区杂志《Environmental Science & Technology》接收发表（DOI: 10.1021/ es402335k）。相比于血液等其他样品，头发具有采集、贮存方便，对人体不产生损伤的优点。人发的SAXS花样用于检测人体汞污染具有快速明了的优势。本成果可望应用于汞暴露人群的快速筛选，为政府决策提供科学依据，提高政府应对汞污染的能力。这一研究成果表明：北京同步辐射装置SAXS实验站可在环境科学研究方面发挥重要作用。 

　　该研究得到了国家自然科学基金委项目(U1232203、10385008、1205168)，中科院创新项目(kjcx3.syw.n8)，中科院重大科学装备研制项目(YZ200829)，北京中科院物质科学大型仪器区域中心，以及中科院青年创新促进会，香港王宽诚教育基金会的资助。  

　　Hg诱导人发纳米尺度结构变化，头发SAXS花样中4.5-nm衍射的消失可用作人体受到Hg污染的生物学标识。