新污染物前沿合作系列（二）| 新型卤代多环芳烃(HPAHs)人体内暴露与健康效应关联性研究进展

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中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室张庆华研究员课题组李英明研究员等人，与岛津中国创新中心合作开发人体血清中卤代多环芳烃的气相色谱串联质谱定量分析方法，应用于母体（PAHs）及卤代多环芳烃的人体内暴露与健康研究中并取得新进展，揭示了相关暴露人群血清中目标化合物的浓度水平、性别差异、累积趋势和健康风险。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”为题，发表在环境领域国际顶级期刊《Environmental Science & Technology》(中科院JCR 1区，影响因子11.4）（DOI: 10.1021/acs.est.2c03099)。

背景介绍

多环芳烃 (PAHs)是一类众所周知且普遍存在的致癌物。伴随着燃料的燃烧过程，会产生一类新持久性有机污染物卤代多环芳烃 (HPAHs)。HPAHs是PAHs母环上一个或者多个氢原子被卤素原子取代的化合物，包括氯代多环芳烃和溴代多环芳烃。相较于母体PAHs， HPAHs具有更强的持久性、毒性和生物累积性，而目前其在人体的内暴露水平和潜在的健康风险间的关联尚不清晰。燃煤电厂相关人员对于PAHs和HPAHs具有较高的暴露风险，其内暴露水平以及与健康指标的关联亟待研究（图1）。

图1  燃煤电厂相关人员血清中HPAHs内暴露水平和体内累积及其与健康指标的关联研究

研究内容

本研究采用岛津气相色谱三重四极杆质谱仪（GCMS-TQ8050 NX），建立了血清中16种多环芳烃和23种卤代多环芳烃的定量分析方法。实验结果发现超过80%的血清样本中均可检测到12种PAHs和8种氯代PAHs，以三环PAHs和一氯代HPAHs为主。燃煤电厂相关人员的血清HPAHs浓度显著高于对照组（图2），PAHs和HPAHs血清浓度随年龄和职业暴露持续时间的增加而增加，表明其在人体内的持续累积（图3）。

图2  对照组和暴露组中男性与女性PAHs及HPAHs的血清浓度对比(a)和BaPeq（b）对比（C：对照组，E：暴露组；*: p < 0.05, **: p < 0.01）

图3 全部参与者(a, d)、男性(b, e)和女性(c, f)的∑12PAHs和∑8HPAHs血清浓度与年龄和职业暴露时间(年)的相关性

此外，尽管男性和女性受试者的HPAHs血清浓度差异不显著，但HPAHs各单体与各项健康指标的相关性呈现出性别差异。男性的HPAHs各单体血清水平虽与肝功能指标均呈正相关，但不显著；3-氯菲(3-ClPhe)、9-氯菲(9-ClPhe)和7-氯苯并[a]蒽（7-ClBaA）与高血压和肺功能减退呈正相关（p < 0.05）。而在女性中，1-氯芘（1-ClPyr）与肝功能指标呈负相关，与空腹血糖水平呈正相关。根据苯并[a]芘当量，氯代多环芳烃中9-ClPhe、7-ClBaA和1-ClPyr具有较高的健康风险。

结论

基于岛津气相色谱三重四极杆质谱仪GCMS-TQ8050NX开发建立人体血清中PAHs和HPAHs的定量分析方法，通过分析人体血清中PAHs和HPAHs的浓度水平，首次揭示了燃煤电厂暴露人群血清中HPAHs内暴露水平和体内累积及其与健康指标的关系，为HPAHs的人体健康风险评估提供了证据。此外，该定量分析方法已形成岛津特色GCMS-TQ Smart MRM数据库，助力用户开展相关研究工作，为新污染物人群内暴露与健康效应关联研究提供有力分析工具。

岛津气相色谱三重四极杆质谱仪GCMS-TQ8050 NX

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参考文献：

[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.