BSRF小角X射线散射技术研究汞污染取得新进展

　　近年来，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得到广泛的应用。

　　最近，北京同步辐射装置SAXS实验站科研人员又将SAXS技术应用到环境科学领域的研究。我所多学科研究中心生物医学组研究人员对汞污染地区的环境与生物，特别是人体中汞污染的形态、分布及与蛋白的相互作用等进行研究，积累了大量贵州汞污染地区的头发样品，已有部分相关成果发表在Environ. Health Perspect., Environ. Sci. Technol.，Environ. Res., 及Metallomics等杂志上。北京同步辐射装置SAXS实验站科研人员通过与我所多学科研究中心生物医学组合作，研究了汞污染引起人发纳米尺度结构的变化，发现4.5-nm周期的衍射峰消失可作为人体受到汞污染的生物学标识，并阐述了引起这一变化的微观结构模型与机制。这一研究成果已被环境科学领域重要杂志《Environmental Science & Technology》接收发表（DOI: 10.1021/es402335k）。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。

　　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。为了评估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。结果发现：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，这一影响表现在SAXS花样上就是过量汞导致了4.5-nm的衍射峰消失。因此，头发SAXS花样的这一变化可作为人体受到汞污染的生物学标识。

　　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。因此，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。

　　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。