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北京大学朱晨玉:利用大鼠呼吸气体生物标志物实时监测空气污染对健康的影响

论论资讯 | 2024-02-28 2热度

Environmental Science & Technology

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Real-Time Monitoring of Air Pollution Health Impacts Using Breath-Borne Gaseous Biomarkers from Rats

Zhu Chenyu; Yao Maosheng

Published:2024-02-27
DOI:10.1021/acs.est.3c08629

研究背景

空气污染是当前社会面临的重要问题之一。我们知道,空气污染对人类健康有害,但是目前的研究方法通常采用离线技术,无法提供实时观察。因此,需要一种新的方法来实现对空气污染健康影响的实时监测。

研究内容

一篇名为《基于大鼠呼出气体生物标志物的实时空气污染健康影响监测》的论文在《环境科学与技术》杂志上发表了。论文使用了一种名为“综合呼出气体阵列传感器(IEBAS)”的技术,通过在线分析大鼠呼出气体中的一系列气体生物标志物,实现了实时监测空气污染健康影响的目的。这些生物标志物包括总挥发性有机化合物(TVOC)、CO<sub>2</sub>、CO、NO、H<sub>2</sub>S、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>、O<sub>2</sub>和NH<sub>3</sub>。此外,还通过气相色谱-离子迁移谱仪(GC-IMS)分析了特定的呼出VOC(挥发性有机化合物)。研究结果表明,在现实的大气污染环境下(2小时),PM<sub>2.5</sub>和O<sub>3</sub>的污染水平都显著影响了大鼠呼出气体中多种气体生物标志物的相对水平。11种生物标志物,特别是NO、H<sub>2</sub>S和1-丙醇,被检测出与PM<sub>2.5</sub>浓度显著相关,而庚醛则与O<sub>3</sub>显著相关。同样,在实验室控制的O<sub>3</sub>暴露下,大鼠呼出气体中的多种生物标志物也发生了显著变化。重要的是,庚醛被证实是一种可靠的O<sub>3</sub>暴露生物标志物,具有显著的剂量-反应关系。与此相反,在大鼠血清中常规的炎症和氧化应激生物标志物在2小时暴露后没有显示出显著差异。这些结果表明,呼出气体生物标志物可以作为环境污染暴露的早期和敏感指标。

研究意义

这项研究开创了一种新的研究范式,可以在线监测空气污染健康影响,同时获得PM<sub>2.5</sub>和O<sub>3</sub>暴露的重要候选生物标志物信息。这项研究的创新之处在于,它提供了一种实时监测空气污染健康影响的方法,这对于预防和控制空气污染对人类健康的影响非常重要。此外,这项研究还为空气污染健康影响的监测和评估提供了新的思路和方法,具有重要的科学价值和实际意义。

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