Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ

*仅供医学专业人士阅读参考 这两年，从人体内检查出各种不该有的化学物质的报道层出不穷，奇点糕有印象的就有微塑料、全氟和多氟烷基物质（PFAS）、塑化剂等等。这些东西普遍与疾病/死亡风险升高有关。 说实话，这些东西咱们知道了也不能咋的，化学物质无处不在，谁也不能活在真空里啊，平时最多注意一下少用塑料餐具之类，尽量少摄入也就算了。 近期亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）发表在《科学》杂志上的一项研究又更新了我们对人体内化学物质的认知。 研究者们分析了624份来自孕妇的血浆样本，鉴定到选定的有潜在毒性的1199种化学物质中的近300种，其中很多都具有神经毒性。比较令人畏惧的是，研究者首次证实，即使单个物质的浓度很低不会影响神经，但这些物质混合在一起仍旧显现出了累积的神经毒性作用。 论文题图 其实研究人体内化学物质的研究非常多，但这些研究普遍只关注特定的化合物，如邻苯二甲酸盐（一种塑化剂）、杀虫剂、阻燃剂等等。从来源看，这些研究对象普遍属于污染物，但实际情况中我们体内还有着来自食物和药物的化学物质。总之，单一目标的研究并不能够概括真实的情况。 UFZ的科学家们采用了一种最初用于水质监测的生物测定方法，能够综合评估血液中存在的化学物质和它们带来的混合效应。 研究对象来自德国生活方式和环境因素及其对新生儿过敏风险的影响队列（LiNA），共获得了624份来自孕34周孕妇的血浆样本。 研究者共选定了1199种化学物质作为分析对象，它们大致可以分为三大类：①其他研究已知的物质（如食品添加剂、邻苯二甲酸盐、塑化剂、杀虫剂、PFAS），②常见的环境污染物，③计算机模拟优先级别较高的潜在神经毒性物质。 这些物质可分为6种来源，工业产品、农药、药品、个护产品、食品、内源性化合物。 选择的1199种物质可分为6类 不出意料，所有血浆样本中都检测到了复杂的化学物质混合物，最少的样本检测到5种，最多的样本检测到146种。多数样本化学物质种类在38-79之间。 将浓度限定在0.1-100ng/ml，研究者共鉴定到了294种化学物质。如果放宽标准，总共发现了473种化学物质。 其中，工业产品和个护产品来源的化学物质是鉴定频次最高的；食品和内源性化合物来源的化学物质浓度最高；杀虫剂很常见，但浓度很低；药物不常见，浓度与杀虫剂类似。 综合浓度和频次，研究者分析了143种化学物质的神经毒性作用，有93种（65%）能够有效抑制神经突生长，效应浓度EC10范围从133nM到0.1M不等。 有28种化学物质是特异性神经毒物，EC10低于引起细胞毒性浓度的1/10；18种能够抑制神经突生长但没有细胞毒性；54种物质效力中等；11种化学物质神经毒性是细胞毒性的间接作用。 根据测定的数据，研究者建立了混合化学物质的毒性效果模型，并在神经细胞中进行了实验。总混合物的毒性影响无法用单一类别或物质来解释，而是所有化学物质单品都做出了“贡献”。 研究者称这种作用为“something from nothing”，或许我们可以用量变产生质变来近似地理解它。 混合化学物质表现出积累的毒性 研究者指出，单一的化学物质并不足以提示我们环境带来的风险，从混合物的角度去考虑是有必要的。包括过敏、免疫系统疾病、肥胖、神经发育等在内的诸多疾病，或许都与生命早期接触化学物质有关。 参考资料： [1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq0336 [2]https://www.chemeurope.com/en/news/1184701/effects-of-chemical-mixtures-neurotoxic-effects-add-up.html 本文作者 | 代丝雨

在 T 恤、长袜、衬衫、绳索、降落伞和汽车轮胎等物件的材料成分表中，聚酰胺（即尼龙）几乎随处可见。Nylon-6 和 Nylon-6.6 是两种聚酰胺，占据全球尼龙市场约 95% 的份额。到目前为止， 在 T 恤、长袜、衬衫、绳索、降落伞和汽车轮胎等物件的材料成分表中，聚酰胺（即尼龙）几乎随处可见。Nylon-6 和 Nylon-6.6 是两种聚酰胺，占据全球尼龙市场约 95% 的份额。到目前为止，它们主要由化石原料生产而来。 随着当今世界对可持续发展和供应链安全越来越重视，人们对尼龙生产中大量使用不可再生的化石能源以及排放破坏气候的一氧化二氮等问题的关注变得尖锐起来。根据资料，这种石化过程排放的一氧化二氮占全球的 10% 左右。 为了打造环境友好型尼龙生产链，来自亥姆霍兹环境研究中心 (UFZ) 和莱比锡大学的研究人员成立了研究小组，现已开发出一种工艺，可以使用微生物通过电化学合成从苯酚生产己二酸（生产尼龙的中间体原料）。研究小组还表明，苯酚可以被木材工业废料所取代。这一方式可以用来生产生物基尼龙。相关论文以题“Integrated electrosynthesis and biosynthesis for the production of adipic acid from lignin-derived phenols”发表在 Green Chemistry 上。该研究的第一作者是 UFZ 化学家 Mijel Chávez Morejón 博士。 （来源：Green Chemistry） 己二酸（AA）是聚酰胺的一个重要组成部分，约占 50%。迄今为止，工业上己二酸生产的原料，如环己醇和环己酮，均为化石来源。化学转化步骤概括为：第一步，苯酚转化为环己醇；第二步，环己醇转化为己二酸。这是一个能源密集型的过程，需要高温、高气压和大量的有机溶剂。它还会释放出大量的一氧化二氮和二氧化碳。 这项研究开发出一种工艺，通过结合电化学氢化和生物转化，可以从木质素衍生的原料中合成己二酸。 据研究人员解析，其背后的化学转化与既有工艺相同。然而，电化学合成用电能代替了氢气，它在水溶液中进行，只需要控制环境压力和温度条件。在这一过程中，电子和微生物是其中的决定性因素。 ▲图丨对苯酚进行电化学氢化（来源：Green Chemistry） 为了最大限度地提高反应所需的电子产量和苯酚转化为环己醇的效率，需要一种合适的催化剂使这一反应尽可能快速有效地运行。 在实验室中的研究结果显示，以碳基铑为催化剂，研究获得了最好的产量（库伦效率 69%，环己醇收率 70%）。 这种“相对较短的反应时间、高效的产量、对能源的有效利用以及与生物系统的协同作用”，让研究人员看到了生产己二酸的潜力。 从环己醇到己二酸，是利用台湾假单胞菌（Pseudomonas taiwanensis）进行转化的。 ▲图丨台湾假单胞菌培养（来源：Green Chemistry） 在更早期的研究中，另外两个 UFZ 研究小组发现了台湾假单胞菌（Pseudomonas taiwanensis）将环己醇转化为己二酸的方式。 研究人员指出，“直到现在，还不可能通过微生物将苯酚转化为环己醇，我们已经用电化学反应填补了这一空白。”目前，这项研究工作还在继续向下推进。 研究人员还表明，苯酚可以由木质素（一种木材工业的废品）的降解产物替代，他们使用了诸如丁香酚（syringol）、儿茶酚（catechol）和愈创木酚（guaiacol）等单体，并证明可由这些单体一路合成己二酸。 考虑到全球己二酸产量约为 450 万吨，若能够以木材工业废料完成生产原料替换，或将对全球市场产生相当大的影响。然而，在木质素基尼龙准备好进入市场之前，还有很长的路要走。 该研究中，利用微生物通过电化学反应步骤从木质素解聚单体一路到己二酸，在耗时 22 小时的整体反应过程中，联合路线的总体效率为 57%。 就这一数据来说，产量非常可观，但仍限于实验室内的毫升级规模。研究人员表示，在未来两年内，将为扩大该工艺的规模创造先决条件。 总而言之，木质素基尼龙的工艺体现了电化学-微生物工艺的巨大潜力，因为可以通过智能方式将各种成分结合起来，建立一个最佳工艺链。

Plants need light to grow. However, due to excess nutrients and/or the absence of herbivores less light can reach lower vegetation layers in grasslands. Consequently, few fast-growing species dominate and plant diversity declines. So far, this relationship has been established indirectly through experiments, but never directly by means of experimentally adding light in the field. Now biologists have been able to experimentally demonstrate the dominant role of light competition. The team of researchers led by Prof. Dr. Anu Eskelinen from the University of Oulu (Finland) used the Global Change Experimental Facility (GCEF) at the UFZ research station in Bad Lauchstädt for their experiments. Scientists from UFZ, iDiv and various universities use the GCEF platform to study the influence of different climate models and land use intensities on plant community structure -- specifically food webs and interactions between species. Anu Eskelinen, who spent several years at the UFZ and iDiv as a visiting scientist, used a new experimental approach: the team directly illuminated the low-growing plants in the grassland with LED lamps, thus increasing the amount of light. In addition to this treatment, fertilisers were applied on some plots and grazing by sheep was used on others. The experiment showed a sharp decline in species richness and biodiversity as a result of artificial fertilisation if the areas were not grazed at the same time. When the researchers added LED lamps, the loss of species richness was mitigated. Later, the researchers excluded sheep from half of the plots, which caused species richness and diversity do decline. At the same time, the total vegetation cover increased without grazing, which, in turn, reduced the light available to plants. Importantly, adding light to the understorey plants mitigated this loss of diversity. "These results suggest that herbivory is a dominant factor controlling competition for light and plant diversity," says first author Anu Eskelinen. The research team believes that the results from the field trials should be taken into account for future grassland management and conservation policies. "Our results highlight the importance of conserving native herbivores and using sustainable grazing as a management measure," Anu Eskelinen further emphasises. Prof. Dr Stan Harpole, co-author and head of the department of Physiological Diversity at UFZ and iDiv, adds: "This study highlights the value of carefully designed manipulative field experiments, which we need so we can strongly test the causes of diversity loss. We could only advance our understanding and test the theory in more realistic conditions because of the excellent infrastructure of the UFZ's Global Change Experimental Facility and the support provided at the Bad Lauchstädt Research Station, and the cooperation with iDiv."