随着人口的迁徙，全球人类社区正围绕工业中心蓬勃发展。而工业中心生产使用的原材料对人体健康的威胁不容忽视，比如六价铬，它已广泛应用于各行各业，包括电镀、焊接以及铬酸盐涂料的制备。然而，六价铬是一种广泛存在的环境污染物，它严重危害人体健康，甚至可能导致肺癌。
已有的调查发现，一些工业原材料造成的人类生理损伤，往往呈现出明显的地域聚集性。因此，很多科学家正在研究这类污染物对人群的危害。
Aaron Specht 博士及其团队便是其中之一。
Aaron Specht 博士是普渡大学的助理教授，他曾在哈佛大学 T.H. Chan 公共卫生学院做博士后工作。在哈佛期间，他一直在微量金属实验室进行深入研究1。目前，他的主要研究方向是研究这些有害物质在人体中的代谢途径，以揭示它们对公众健康的可能影响。他的研究重点是评估环境中元素和辐射暴露对人体的影响2。Specht 博士就像一名“毒素侦探”，当生物体通过各种途径摄入金属颗粒后，他能够准确定位这些金属颗粒的位置。
“当我们能够精确定位金属和这些元素在身体内的位置，特别是了解它们与其他已知器官的关系时，我们就能更全面地理解身体的运作机制，以及接触的这些环境毒素对我们健康的潜在影响。” Specht 博士表示。
Specht 博士的大部分论文都集中在铬在肺部的沉积位置及其引发的后果。研究主要集中在两个方面：1）吸入后肺部的铬分布情况；2）这种分布会影响哪些生理过程。“身体是一个庞大的循环系统。当你破坏了循环的某个部分，它会影响其他与其相关的一切下游生理活动。” Specht 博士解释道。
在他即将发表的一项研究（暂定名为“六价铬在大鼠口咽抽吸模型中的铬分布”）中，Specht 博士和他的团队采用吸入方式将六价铬沉积在大鼠的肺部，进而研究其在体内的分布情况。这项研究将为我们揭示六价铬在生物体内的行为特性，为我们预防和治疗由其引起的疾病提供理论依据。
环境毒素对人体的威胁可谓无孔不入。
Specht 博士说：“世界各地都设有生物库，用来储存患有特定疾病的人的大脑样本。我们希望能够大量分析人类样本，具体地观察这些样本，探究金属在患病者大脑中沉积的位置，以及这与未患病者之间的差异。”
“在未来，我相信我们将有能力回答一些更深远的问题，例如环境污染物如何影响大脑的发育和阿尔茨海默症的发病，以及金属在大脑中的共同定位可能如何潜在地影响不同的生物途径，这些途径如何影响阿尔茨海默症的进展。” Specht 博士进一步解释道。
此外，环境毒素迫害人体的方式也五花八门。有时它们会“装作”其他物质来逃避人体的拦截。“比如，有的重金属进入人体后，人体会误以为它们与钙相似。” Specht 博士说，“如果它们与钙相似，便能成功地穿越很多不同的地方，比如血脑屏障。
“因此，我们必须限制这些有毒物质的使用，以免自取灭亡。”
Specht 博士主要使用的科研工具是X射线荧光分析仪（XRF），它能够无损地定性、定量样品的元素组成（覆盖元素周期表上大部分元素）。
“微区 XRF 可以轻松进行无损的元素扫描。以前，我们只能在大型国家实验室使用这种技术，而现在我们可以在自己的实验室使用了，这让很多我们以前无法进行的研究重新进行了下去。”
“当我们进行测量时，它会激发待测样品中的一个原子。被激发的原子会发出荧光，我们只需要收集荧光信号，就可以判断元素类型。”
“XRF 可以用来检测如铬、铅和砷等元素，而且可以在微观尺度上进行测量，观察到细胞水平的变化。相比于其他一些实验室的方法，XRF 技术具有更高的可理解性和易用性，这些特性使得它成为一种非常有价值的工具，可以回答许多有趣的问题。” Specht 表示。
为了研究这些环境毒素，Specht 与他的同事们的足迹遍布全球。他们的研究领域跨越欧洲至亚洲，始终围绕着环境如何影响人类健康这一核心议题。
根据不同的研究类型选择不同的检测位点，是研究的关键。“研究人员从一个人身上收集不同部位的生物样本，以判断他们可能接触过什么。不同生物样本适用于不同类型的研究。”
“例如，骨骼适合用来研究 20 到 30 年的累积量，而血液适合研究 30 天的累积量。因此，如果我们在研究急性暴露，我们会选择多种不同的生物位点进行测量。如果我们研究的是慢性病，比如神经退行性疾病，我们将研究反映在骨骼中的更长时间的暴露。”
Specht 博士始终记得自己的研究初心——保护公众免受工业污染物的威胁。因此，Specht 另一项重要的工作是参与社区活动。他的研究团队经常会走进社区，告诉人们科学家们能为人们做什么。
“我们始终确保不会为了追求自己的科学利益而利用任何人。我们希望社区居民能成为研究过程的关键一环，我们要了解他们的背景和需求，并努力解决他们最关心的问题。同时，我们也让他们参与到科学研究中来，发挥他们的智慧和才能。”
Specht 研究的主要工具是 HORIBA XGT-9000 微区 X 射线荧光分析仪，它的特点是：
15 微米 X 射线探头，在不牺牲灵敏度和空间分辨率的前提下具有超高 X 射线强度；
高分辨率相机和多种照明模式，有助于捕捉图像；
透射和荧光 X 射线双检测器；
配有轻元素检测器，可检测的元素范围低至碳。
虽然 HORIBA XGT-9000 有诸多优势，但真正吸引 Specht 购买 XGT-9000 的是这些优势参数背后的东西。“HORIBA 对建立持续的关系持开放态度。在我的样品测量过程中，他们帮助我进行测量方法的建立。仪器开发工程师肯定比我们这些使用者更了解这台设备，因此我非常重视仪器的售后。”
Specht 和他的团队关于六价铬的论文预计在 2023 年初发表。毫无疑问，这支科学家团队将通过他们的研究和社会活动，为改善公共卫生做出贡献，让广大民众受益。
1 www.purdue.edu/gradschool/oigp/index.html
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