南开化学百年贡献：金属组学和环境化学领域的新技术研究

痕量有毒污染物引起的环境问题已成为21世纪影响人类生存与健康的重大问题。环境污染物的毒性不仅仅取决于其含量，更主要取决于该物质在环境中存在的形态。同时，由于有毒污染物在环境和生物体中的含量往往很低（ppb甚至更低），而且环境和生物样品的基体和污染物的形态都很复杂，使痕量有毒污染物分析成为环境化学研究中的一个难题。因此，分析技术和方法的灵敏度和选择性就成了研究污染物环境化学过程、毒性特点与健康风险的关键性制约因素。研究和建立痕量有毒污染物的分析新技术，对于提高我国环境化学和生态毒理学的研究水平具有重要的科学意义和社会经济效益。

金属组学（Metallomics）是继基因组学、蛋白质组学和代谢物组学后提出的一种新的组学，是研究金属元素在生物体中的生理和毒理作用和机制的多学科交叉和前沿领域。生物样品中金属元素的形态以及金属与生物活性分子的相互作用是金属组学的重要研究内容。因此，探索简便快速、高灵敏度和高选择性的痕量有毒污染物的分离富集和检测联用新技术，以及在痕量水平上研究金属与生物分子之间相互作用的新技术和新方法一直处于国际分析化学、金属组学和环境科学等研究领域的前沿，是国际公认的、涉及多学科的制约性难题。

严秀平教授于2000年加入南开大学化学学院，任教授、博士生导师。2016年6月加入江南大学食品学院，现为江南大学食品学院教授、博士生导师、江南大学至善特聘教授。严秀平教授长期从事环境和生物分析、食品安全与质量控制研究。在原子吸收光谱分析原子化机理，毛细管电泳与原子光谱联用技术，基于多孔骨架材料的分离分析和长寿命发光纳米材料的免激发传感/成像及其应用于环境、生命和食品安全等领域取得了系统的创新性研究成果。两次应邀在Acc.Chem.Res.上发表系统研究工作总结。获授权发明专利25件，在Chem、Nat.Commun.、Acc.Chem.Res.、JACS、Angew.Chem.、Adv.Mater.、Anal.Chem.和ES&T等杂志上发表SCI论文270余篇，SCI他引17000余次，H指数76。编著中文书籍《原子光谱联用技术》一部，参编三部英文书籍各一章。

针对金属组学和环境化学等研究中存在的重要分析化学问题，我们发展了一系列环境和生物体系中有毒污染物的在线吸附预富集分离与检测联用新技术及在痕量水平上研究金属离子与生物分子之间相互作用的新技术和新方法。

主要研究内容为：（1）创建了毛细管电泳与原子荧光光谱、微流控芯片毛细管电泳与原子荧光光谱、火焰加热石英炉原子吸收光谱以及电热原子吸收光谱等四种联用新技术，解决了其中的关键问题，如接口设计和研制等，为环境和生物样品中痕量元素的形态分析和金属-生物分子相互作用的研究提供了简便经济、灵敏度高和环境友好的新技术平台；（2）提出了流动注射在线多步吸附和置换吸附预富集分离与原子光/质谱联用新技术，克服了常规流动注射在线固相萃取技术中共存金属离子与被测元素竞争有机配合剂以及吸附活性点等问题，以简便、经济的方式实现了复杂体系中超痕量元素及其形态的高灵敏和无干扰测定；（3）建立了包括在线胶束媒介富集等一系列流动注射在线预富集分离-原子光谱联用新技术；（4）将分层次分子印迹、表面分子印迹与溶胶-凝胶技术相合，合成和表征了对镉离子、汞离子和持久性有机污染物五氯苯酚具有高选择性和良好动力学吸附/解吸性能的有机-无机杂化固相萃取材料，并将其应用于在线固相萃取-原子光谱和高效液相色谱联用技术，实现了水样中痕量镉和汞离子以及五氯苯酚的高选择性测定。相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition、Analytical Chemistry和Environmental Science &Technology等期刊。(www.xing528.com)

针对环境科学和金属组学等领域中的重要分析化学问题，创造性地发展了一系列环境和生物体系中有毒污染物的在线吸附预富集分离与检测联用新技术及在痕量水平上研究金属离子与生物分子之间相互作用的新技术和新方法，在SCI期刊上发表论文42篇（其中IF＞3.0论文24篇，包括1篇Angewandte Chemie International Edition、8篇Analytical Chemistry和2篇Environmental Science & Technology），被SCI源刊引用390次（其中他人正面引用310次），单篇最高他引22次；出版专著1本，获中国发明专利4项。本项目研究工作为环境和生物样品中痕量元素的形态分析与金属组学的研究提供了简便经济、高灵敏度和环境友好的新技术，得到了国内外同行的好评和广泛引用，为促进分析化学、环境化学和金属组学等学科交叉及前沿领域的研究作出了重要贡献。

为国家培养了一批从事分析化学科研和教学的高质量人才，包括硕士生6名、博士生15名、国内访问学者3名、国外访问学者1名。严秀平被授予“天津市分析化学授衔专家”称号，入选“长江学者特聘教授”和“新世纪百千万人才工程国家级人选”，并被聘为多种国际和国内核心期刊的编委。尹学博入选“教育部新世纪人才计划”、获“天津市优秀博士论文奖”和“南开十杰学生”称号。本项目的研究使天津市分析化学学科在国内外同行中的地位得到了很大程度的提高，为分析化学学科建设作出了重要贡献。

成果完成人：严秀平、李妍、尹学博、江焱、吕运开