近年來(lái)，北京同步輻射裝置小角X射線散射（SAXS）站在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大維修改造項(xiàng)目、北京物質(zhì)科學(xué)大型儀器區(qū)域中心等多方經(jīng)費(fèi)的資助下，經(jīng)過(guò)幾年的努力，從儀器設(shè)備、探測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析到科學(xué)研究等多方面都取得顯著進(jìn)步，現(xiàn)已發(fā)展成為一個(gè)性能先進(jìn)的物質(zhì)納米尺度結(jié)構(gòu)研究表征平臺(tái)，并在納米材料、聚合物、蛋白質(zhì)研究等諸多方面得到廣泛的應(yīng)用。

　　最近，北京同步輻射裝置SAXS實(shí)驗(yàn)站科研人員又將SAXS技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究。我所多學(xué)科研究中心生物醫(yī)學(xué)組研究人員對(duì)汞污染地區(qū)的環(huán)境與生物，特別是人體中汞污染的形態(tài)、分布及與蛋白的相互作用等進(jìn)行研究，積累了大量貴州汞污染地區(qū)的頭發(fā)樣品，已有部分相關(guān)成果發(fā)表在Environ. Health Perspect., Environ. Sci. Technol.，Environ. Res., 及Metallomics等雜志上。北京同步輻射裝置SAXS實(shí)驗(yàn)站科研人員通過(guò)與我所多學(xué)科研究中心生物醫(yī)學(xué)組合作，研究了汞污染引起人發(fā)納米尺度結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)4.5-nm周期的衍射峰消失可作為人體受到汞污染的生物學(xué)標(biāo)識(shí)，并闡述了引起這一變化的微觀結(jié)構(gòu)模型與機(jī)制。這一研究成果已被環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域重要雜志《Environmental Science & Technology》接收發(fā)表（DOI: 10.1021/es402335k）。這一研究成果表明：北京同步輻射裝置SAXS實(shí)驗(yàn)站可在環(huán)境科學(xué)研究方面發(fā)揮重要作用。

　　汞是環(huán)境污染中危害最大的重金屬之一。汞暴露可導(dǎo)致機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟以及肝臟等器官受到損害，并具有潛伏遺傳性，從而嚴(yán)重危害汞暴露地區(qū)人民的健康。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署已于2010年啟動(dòng)“擬定一項(xiàng)具有全球法律約束力的汞問(wèn)題文書(shū)” （簡(jiǎn)稱“汞公約”）的政府間談判，全球160多個(gè)國(guó)家和政府即將于今年10月簽署“汞公約”。我國(guó)《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中也規(guī)定了汞的總量控制。

　　貴州省萬(wàn)山地區(qū)是我國(guó)最大的汞生產(chǎn)基地，持續(xù)到2001年的長(zhǎng)期汞礦開(kāi)采活動(dòng)對(duì)該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)造成了一定的破壞。為了評(píng)估環(huán)境汞污染對(duì)人體的影響，該研究以貴州萬(wàn)山汞污染地區(qū)的人發(fā)為研究對(duì)象，并以無(wú)汞污染的北京地區(qū)人發(fā)作為對(duì)照組，利用北京同步輻射裝置SAXS技術(shù)對(duì)照研究了汞污染和未受汞污染頭發(fā)的納米尺度結(jié)構(gòu)，比較了萬(wàn)山汞污染區(qū)居民、礦工、以及北京非汞污染區(qū)居民發(fā)樣的結(jié)構(gòu)差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：汞進(jìn)入頭發(fā)皮質(zhì)層中，通過(guò)與核心蛋白上的半胱氨酸形成S-Hg-S鍵合，使細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中的蛋白糖發(fā)生結(jié)構(gòu)扭曲，導(dǎo)致原來(lái)取向有序的聚糖纖維狀結(jié)構(gòu)發(fā)生無(wú)規(guī)則卷曲，這一影響表現(xiàn)在SAXS花樣上就是過(guò)量汞導(dǎo)致了4.5-nm的衍射峰消失。因此，頭發(fā)SAXS花樣的這一變化可作為人體受到汞污染的生物學(xué)標(biāo)識(shí)。

　　相比于血液等其他樣品，頭發(fā)具有采集、貯存方便，對(duì)人體不產(chǎn)生損傷的優(yōu)點(diǎn)。人發(fā)的SAXS花樣用于檢測(cè)人體汞污染具有快速明了的優(yōu)勢(shì)。因此，本成果可望應(yīng)用于汞暴露人群的快速篩選，為政府決策提供科學(xué)依據(jù)，提高政府應(yīng)對(duì)汞污染的能力。

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目(U1232203、10385008、1205168)，中科院創(chuàng)新項(xiàng)目(kjcx3.syw.n8)，中科院重大科學(xué)裝備研制項(xiàng)目(YZ200829)，北京中科院物質(zhì)科學(xué)大型儀器區(qū)域中心，以及中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)，香港王寬誠(chéng)教育基金會(huì)的資助。