北大利用大鼠实时监测空气污染，已在北京等城市试点
空气中的细颗粒物、生物气溶胶、臭氧等污染物可引发呼吸系统等疾病，会对人体健康造成危害。北京大学近日发布的一项科研成果让实时评估空气污染的健康危害成为现实——北大环境科学与工程学院教授要茂盛团队研发了基于大鼠活体传感的实时在线监测空气污染健康效应系统，通过监测大鼠呼出气标志物，实现了空气污染的实时监测与显示。该成果已在全国应用。
团队研发的监测系统包含活体大鼠、大鼠呼出气标志物监测装置以及网络显示系统。实验中，团队将一部分大鼠暴露在9种不同种类的室外污染空气中，另一部分大鼠放置在实验室控制的臭氧环境中，暴露时间均为2小时。其中，科研人员使用集成式呼出气阵列传感器，监测污染空气环境中大鼠呼出的气体标志物在污染空气暴露前后的变化，分析呼出气体中挥发性有机物的增减。同时，对放置在实验室臭氧中的大鼠进行静脉采血，检测炎症及氧化应激血液生物标志物。
结果显示，大鼠呼吸洁净空气时所产生的呼出气标志物改变不显著，而呼吸污染空气时多种标志物会发生重要变化，这与污染物浓度具有相关性。不同浓度的臭氧也改变了大鼠呼出气中的多种气体生物标志物含量。要茂盛表示，该研究首次揭示了大鼠呼出气中的多种无机和有机气体生物标志物，会在暴露于真实环境污染空气后发生快速而显著的改变。
相比于传统的基于血液和组织的毒理学分析方法，北大团队成果的优势在于对呼出气体实现了简便、无创、低成本的分析，并且能提供多维度、高分辨率的健康效应信息。除城市空气污染监测外，该成果也能应用于医院、学校、地铁、海关等高风险场所，以及生化反恐事件中的空气生物安全预警保障。
目前，研发团队已经与国内12所大学建立合作，分别在北京、太原、呼和浩特、西安、兰州、郑州、南京、杭州、长沙、成都、昆明、贵阳试点应用了监测系统。通过大鼠原位暴露、呼出气自动采集、传感阵列分析和网络传输显示，该系统可以实时、同步、在线观测到不同城市24小时的大气污染健康效应，实现对污染事件的快速预警和不同地区空气污染差异的有效区分，为大气污染的精准防控提供了新的技术支撑。