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中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態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，與島津中國創新中心合作開發人體血清中鹵代多環芳烴的氣相色譜串聯質譜定量分析方法，應用于母體（PAHs）及鹵代多環芳烴的人體內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，發表在環境領域國際頂級期刊《Environmental Science & Technology》(中科院JCR 1區，影響因子11.4）（DOI: 10.1021/acs.est.2c03099)。

背景介紹

多環芳烴 (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，會產生一類新持久性有機污染物鹵代多環芳烴 (HPAHs)。HPAHs是PAHs母環上一個或者多個氫原子被鹵素原子取代的化合物，包括氯代多環芳烴和溴代多環芳烴。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暴露水平和潛在的健康風險間的關聯尚不清晰。燃煤電廠相關人員對于PAHs和HPAHs具有較高的暴露風險，其內暴露水平以及與健康指標的關聯亟待研究（圖1）。

圖1  燃煤電廠相關人員血清中HPAHs內暴露水平和體內累積及其與健康指標的關聯研究

研究內容

本研究采用島津氣相色譜三重四極桿質譜儀（GCMS-TQ8050 NX），建立了血清中16種多環芳烴和23種鹵代多環芳烴的定量分析方法。實驗結果發現超過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暴露持續時間的增加而增加，表明其在人體內的持續累積（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。根據苯并[a]芘當量，氯代多環芳烴中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譜儀GCMS-TQ8050NX開發建立人體血清中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內暴露水平和體內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。此外，該定量分析方法已形成島津特色GCMS-TQ Smart MRM數據庫，助力用戶開展相關研究工作，為新污染物人群內暴露與健康效應關聯研究提供有力分析工具。

島津氣相色譜三重四極桿質譜儀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.