金属有机配体分析方法及金属组学研究

　　摘要:环境和生物样品中金属与有机酸、氨基酸、多糖、蛋白质、DNA等形成的金属有机物是一系列生物金属。生物金属中参与金属离子配位的有机配基主要是含氧、硫、氮及磷的功能团。金属组学是整合生物金属中金属有机配体的结合形态及其生理功能活性的新概念。文中介绍了目前常用的金属有机配体的分析方法以及金属组学领域的研究技术，并展望了重金属富集和超积累植物的研究前景。

　　关键词:金属富集和超积累植物，金属有机配体，生物金属，金属组学，化学形态

　　1 引言

　　重金属在陆生和水生植物，尤其是在富集和超积累植物体内的化学形态特征，是当前环境修复领域环境学、生物学、化学等多学科研究的热点。植物体内的天然有机物如有机酸、氨基酸、多糖、蛋白质等，它们与金属离子有很强的吸附能力，主要的有机配基是含氧功能团，如羧基、酚羟基、醇羟基、烯醇羟基和羰基，含硫、含氮及含磷功能团，通过螯合作用、区域化分隔、生物转化、细胞修复等过程，参与植物体内金属元素富集和解毒作用及其它生理功能活性。植物中金属有机配体的形态分析，可借助X射线荧光光谱、显微红外光谱、顺磁共振、X射线吸收精细结构、核磁共振、电感耦合等离子质谱、电轰质谱等来鉴定。日本Haraguchi等[1]首先提出了融合原子光谱/质谱分析和分子生物功能研究的崭新研究领域——金属组学 (Metallomics)，引起了该研究领域科学家们的广泛关注[2~5]。金属组学是继蛋白质组学和代谢组学之后生命科学发展的一个新热点和研究前沿。生物体内的代谢物如有机酸、氨基酸、多糖、蛋白质、DNA等与金属形成金属有机物，是一系列生物金属。金属组学是整合这些生物金属的金属形态及其生理功能的新概念。因此，本文就目前常用的金属有机配体的分析方法及金属组学领域的研究技术作一介绍，以期为当前环境污染的情况下，金属富集和超积累植物中生物金属的研究提供借鉴。

　　2 金属有机配体络合物

　　2.1 有机配体与金属反应

　　按照路易斯酸碱理论[6]，无机离子可分为硬离子、软离子和交界离子3类。

　　(1)硬离子 碱金属及碱土金属，只与氧配体(硬酸)形成微弱复合物，如：Ca2+、Mg2+、Na+很容易与含氧配体结合。自然界中这些离子浓度远远大于其配体浓度。硬离子与其它离子竞争配体形成络合物：a. 硬离子与软离子及交界离子一起竞争氧配体;b. 硬离子是聚电解质阴离子的反离子，通过改变电荷、构象、凝聚度、分散度，影响正负电荷间的相互反应。自然界中硬离子有机配体的重要功能基团有硬碱，如：COO (羧酸盐)、COO- (酯基),OH(醇羟基、酚羟基)、CO (羰基)、O(醚键)、POO-OO(磷酸根)、POOOO(磷酸酯)、OSH3(硫酸盐)。

　　(2)交界离子 Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+，对硬软配体都有一定亲和性。这些离子在自然界中浓度略低于或接近于其有机配体浓度，可与硬离子参与竞争含氧硬配体，形成的络合物结合力较弱，但自然界中此类络合物含量相对较高;也可与软离子竞争软配体，形成很强的结合键，但该络合物含量少。自然界中交界离子有机配体的重要功能基团有：NH2(伯氨基)、NH2(仲氨基)、NH(叔氨基)、NH2CO(酰胺基)。

　　(3)软离子 自然界中最有代表性，如Cd2+、Hg2+，易与中性配体(氮配体)及软配体(硫配体)形成强配合物。此类离子易与天然有机质中S、N位点结合。自然界中软离子有机配体的重要功能基团有软碱，如：R、SH (巯基)、S(硫化物)、SS(二硫化物)、S(硫醚)。

　　对软离子，电荷亲和性为：ON>S。对二齿配体，对软离子的亲和：(O,O)<(O,N)< (N,N)<(N,S)，软性增加，亲和性增强。而对硬离子则相反：(O,O)>(O,N)>(N,N)>(N,S)。硬离子与交界离子竞争氧位点，交界离子与软离子竞争氮硫位点，而软硬离子间竞争较弱。

　　2.2 金属有机配体中的含氧、氮、硫、磷功能团

　　环境中参与金属离子配位的主要结合点有含氧功能团，如：羧基、酯基、酚羟基、醇羟基、烯醇、羰基、醚键等，和含氮功能基团如：氨基、酰胺基，及含硫、含磷功能基团如：巯基、二硫化物、磷酸根、磷酸酯等。在生物体中，由于生物配体的高度配位能力，自由金属离子存在的可能性很小(极少部分以水合金属离子存在)，主要以有机配位化合物的形态存在。羧基是天然有机配体与金属结合的主要基团，金属离子可同时与羧基及酚羟基结合，也可与双羧基结合，羧基数越多，形成的络合物越稳定。非芳性羰基及醇羟基也是结合主要位点。

　　除了氧配体外，生物体内还富含N、S配体。金属离子Cd2+可与生物体中的蛋白质上的氨基酸、多肽，及脂肪酸上的羧基、氨基、巯基等配体结合。Cd2+属于软酸，易与软碱结合，对含S配体有高度亲和性，极易与生物体中的半胱氨酸上的巯基结合，形成稳定的螯合物。镉的生物学实验表明，镉进入植物体后，与植物体内半胱氨酸上的巯基结合形成金属硫醇盐配位，降低细胞内镉离子浓度，起到解毒目的。磷酸根在植物耐Al毒中也有报道，Zheng等[7]发现10天Al处理后，Al耐性品种江西产荞麦根中Al和磷酸根浓度显著高于山西产荞麦品种，且更多的Al固定在江西产荞麦Al耐性品种根细胞壁上。说明江西产荞麦品种中耐更多的Al是与该品种根组织上磷酸根参与Al固定和解毒有关。

　　2.3 富集和超积累植物中的金属有机配体

　　重金属富集及超积累植物的研究，近年来推动了污染土壤植物修复领域的产生和发展[8~18]。Brake 和Brooks 在1989年定义超积累植物，指对重金属元素积累量超过一般植物100倍以上的植物，超积累植物积累Cr、Co、Ni、Cu和Pb含量一般在0.1%以上，而积累Mn和Zn含量一般在1%以上。近几年来，国内在重金属富集和超积累植物的新种质资源筛选和鉴定方面已有所进展，如在中国境内首先发现了砷超积累植物蜈蚣草[15]。在中国东南部地区一些古老铜矿和铅锌矿区中已筛选出铜富集植物海州香薷[16]、铅富集及锌/镉共超积累植物东南景天 [17，18]。植物对重金属富集和超积累机制，普遍认为存在3个过程：(1)植物的根际作用和根际吸收;(2)木质部金属离子的装载和运输;(3)植物体内存在的解毒策略如：螯合作用、区域化分隔、生物转化、细胞修复等过程[19]。

　　在植物生长过程中，根系不仅从环境中摄取养分和水分，而且向生长介质分泌有机酸、氨基酸、多糖等大量根系分泌物，不仅引起植物根际微区土壤pH改变，且通过螯合、络合作用，活化根际营养元素，改变根际金属离子生物有效性和生物活性。金属离子以水合离子或形成螯合物通过跨膜运输被植物根细胞吸收，金属以螯合物存在于根细胞中，而过量的金属离子被转运到液泡中贮存。进入根细胞的金属离子主要通过共质体途径装载入木质部，金属离子以水合态或螯合物形式于木质部随液流运输，转运到植物地上部。Ni超积累植物中，发现木质部游离组氨酸含量与木质部Ni含量线性相关，EXAFS验证木质部中组氨酸Ni络合物的存在。组氨酸Ni络合物的形成不仅降低了Ni离子对植物的毒性，且利于Ni在木质部中运输[20]。水合金属离子或金属螯合物到达植物叶部后，被叶细胞捕获。不同叶细胞捕捉金属的能力显著不同，水合金属离子或金属螯合物在叶细胞间通过共质体途径迁移，或优先贮存在叶细胞的毛状体结构中。借助金属离子转运子，金属离子再次进入叶细胞，内膜上的金属陪伴子或金属转运子调控金属离子在叶细胞中的亚细胞分布。金属离子在根细胞、茎细胞中同样存在亚细胞分布。

　　重金属在植物体内吸收、运输过程中，只有极少部分以水合离子形式存在。研究发现，大部分金属离子如Cu2+、 Zn2+等在细胞中是与生物有机配体结合，或在细胞中与各种生物配体进行金属离子的交换反应。生物体内存在很多配体，如核酸、蛋白质、多糖等高分子配体，以及有机酸、氨基酸、植酸等小分子配体。这些有机配体中存在许多与金属离子结合的功能基团，如羧基、羟基、酚羟基、巯基、氨基等。通过与植物体内对金属离子具有高亲和力的大分子配体形成螯合物，降低植物细胞中金属离子有效浓度，从而降低生物毒性。如植物螯合肽PCs中含半胱氨酸的小分子缩氨酸、金属硫蛋白 MTs中含半胱氨酸的小分子多肽，与Cd、Cu有高亲和力，在植物体内形成金属螯合物。植物细胞中的代谢物如有机酸和氨基酸等有机小分子可以缓和细胞质中的金属离子浓度，起到解毒作用[21]。在组织和细胞水平上，重金属在富集或超积累植物叶片中存在区域化分布，将过量的金属贮存在代谢不活泼器官或亚细胞区域达到解毒目的。如组织水平上重金属主要分布在表皮细胞、亚细胞和表皮中，细胞水平上重金属主要分布在质外体的非原生质体如细胞壁上，和贮存在液泡中，降低对原生质体的毒害。另外，一些重金属和类金属(如Cr、Se和As等)的毒性通过生物转化如元素的化学还原反应，转化成非毒形式。过量Se能被植物转化成非蛋白氨基酸而解毒。细胞对过量Cu毒具有修复能力，表现为细胞对过量Cu毒的耐性，主要通过增加质膜对Cu诱导所引起膜损害的忍耐或修复而实现的。重金属富集和超积累植物是一类环境特异生物资源，迫切需求现代仪器分析方法的升级与联用，来全面阐述环境特异植物体内金属富集及解毒的形态特征及其生理功能特性。

　　3 金属有机配体的分析方法

　　3.1 X射线荧光光谱(SRXRF)

　　基于正负电子对撞机的同步辐射X射线荧光方法(SRXRF)具有高灵敏度特点，可以大幅度降低元素检测下线，用于分析植物中元素的微区分布。Shi等[22]采用SRXRF扫描发现海州香薷和鸭跖草根表皮Cu含量最高，从外表皮层至内皮层Cu逐渐降低，透过内皮层后到达微管柱含量又增高，认为两种铜富集植物的根都可以主动吸收铜。他们还采用Sephedax G50分子筛技术分离出海州香薷根中两个不同的Cu结合蛋白(分子量分别为5000和8000左右)， SRXRF技术分析得知这两个Cu结合蛋白中S 含量都很低，说明海州香薷根中铜结合蛋白可能并不以含硫量较高的金属硫蛋白(MTs)或植物螯合肽(PCs)为主[23]。陈同斌等[24]采用 SRXRF技术研究表明，蜈蚣草羽叶中脉上砷浓度比两侧组织高，这种分布差异在叶尖表现最为明显，羽叶中脉中砷具有较强的向两侧叶肉组织转运的趋势, 即具有较强的木质部卸载能力。

　　3.2 红外光谱(FTIR)

　　近年来，显微红外光谱技术已报道为快速测定细胞壁组分变化的检测手段[25~27]，可以得到植物细胞壁上非破坏性的聚合物性质及基团特征，且所需植物材料样品很少。同时，细胞壁上的羟基、羧基、氨基、醛基、巯基等的FTIR特征吸收峰变化，可以反映出细胞壁上有机配体基团与金属离子的结合信息。3440 cm-1处吸收峰强度降低或移向低频，说明酚羟基上O与金属结合，或与羧基一起与金属结合，其移向低频的程度与金属种类有关：Mn(3383)< Co(3354)< Cu(3334)< Fe(3325)。COOH离子化后，1720、1200 cm-1的CO、CO伸缩振动吸收峰及1200 cm-1的OH弯曲振动峰消失，而在1600、1380 cm-1处出现新吸收峰，分别为COO-的不对称和对称伸缩振动。随着金属/有机配体比例增大，1725、1200 cm-1处吸收峰强度降低，而1625、1400 cm-1处吸收峰增强，说明有COOH转变为COO-。1660～1600 cm-1区域吸收峰有部分属于共轭双键或β二酮，如：Cu2+-有机配体中1610 cm-1处吸收峰为共轭羰基中CO振动峰，因配体中COCu和COCu结构而减弱。有机配体中氨基上N及SO3H上S也是金属结合位点。1655 cm-1为伯氨基吸收峰，与金属Cu2+结合后，移向低频1644 cm-1处。1920 cm-1处为NH吸收峰，与金属离子结合后该峰消失，NH与金属离子形成配位共价键。SO3H上S与金属结合后，吸收峰为：1120~1130、 1070、620 cm-1。由于有机配体成分的多元性及红外光谱的复杂性，在解释金属有机配体络合物的红外光谱时，难免会出现不一致性。

　　3.3 电子自旋共振光谱(ESR)

　　ESR适合于研究各种金属配合物，Cu(Ⅱ)特别适合于ESR研究。63Cu和65Cu核(核自旋I=3/2)产生4条谱线。可检测到10-4 mol/L的顺磁粒子的浓度，利用顺磁共振测得的g值和g值各向异性情况、谱线的超精细结构可鉴定过渡金属及判断其周围环境的结构。Merdy等[28] 研究Cu2+与小麦茎秆细胞壁残渣的复合物，发现在pH 5.75时，细胞壁结合Cu2+的能力为63 μmol/g。ESR检测到Cu2+与该茎秆细胞壁的结合行为，有两个结合位点存在，推定Cu2+与茎秆细胞壁形成四氧配体配位的共价键。

　　3.4 X射线吸收光谱(EXAFS和XANES)

　　X射线吸收光谱的近边结构(EXAFS)和扩展X射线精细结构(XANES)分析，可提供小范围内的原子簇结构信息，而被作为环境化学分析的重要手段。Merdy等[28]采用X射线吸收光谱EXAFS和XANES，进一步验证Cu2+与小麦茎秆细胞壁以四氧配体配位，平均CuO键长度为0.194 nm。Dupont等[29] 采用EXAFS和XANES分析木质纤维素材料吸附Cu特性时，发现Cu2+与木质纤维素材料的氧配体形成四氧配体复合物。近年来，由于X射线吸收光谱可以基本不破坏样品状态，实现重金属原位检测，而应用于检测富集植物体内重金属化学形态以及形态转化，已有对Cd、Zn、Ni、As、Se、Cu等元素形态及转化进行研究的报道[28,30~37]。黄泽春采用EXAFS技术分析了砷在超积累植物蜈蚣草和大叶井口边草根、茎及叶中的化学形态及其生物转化，认为砷由五价转化为三价是蜈蚣草体内砷解毒的主要机制之一[35,36]。Salt等[37]采用XAS技术检测了Zn超积累模式植物遏蓝菜不同组织中Zn的配体环境，根细胞中Zn大部分与组氨酸配合，根木质部汁液中Zn主要以水合Zn2+形式运输，仅少部分与有机酸配合。在地上部，Zn主要与有机酸配合，少部分以水合Zn2+和Zn组氨酸形式或与细胞壁结合。结果证明组氨酸在遏蓝菜根细胞内Zn稳态起着重要作用，而有机酸参与了Zn在木质部贮运和地上部的装载。

　　3.5 核磁共振光谱(NMR)

　　固体核磁共振技术在研究植物体内金属络合物结合的原位结构方面有其优势，可以获得金属有机配体中结合的配体数。 Ma等[38]利用27AlNMR在江西产荞麦叶片中检测到Al与草酸的复合物，以1∶3形式存在。并通过分子筛技术分离出江西荞麦叶片中的Al草酸的复合物，结合27AlNMR和13CNMR技术，验证该Al草酸复合物是以1:3形式存在。Shen等[39]采用27AlNMR研究Al在江西荞麦品种叶片中的形态，发现在Al处理浓度低时，叶片中Al与草酸以1∶3形式存在，而当Al处理浓度高时，观察到Al的另外配合物，即Al与柠檬酸以 1∶1形式存在。Ueno等[40]采用了113CdNMR固体核磁技术研究了Cd超积累植物遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)叶中Cd赋存形态，无损检测到在–16×10-6化学位移处叶片中出现一信号，叶提取液经过凝胶过滤(Sephadex G10)及阴离子和阳离子交换色谱纯化后，结合113CdNMR和1HNMR技术，表明Cd主要与遏蓝菜叶片中的苹果酸盐结合。至今，国内外学者 [38~42]已对Cu2+、Fe3+、Mn2+、Al3+、Cd2+的有机配合物进行了NMR波谱分析。固体核磁共振技术必将为揭示环境和生物科学中金属迁移、转化的化学形态分析带来希望。

　　3.6 电感耦合等离子质谱/电轰质谱(ICPMS/ESIMS、HPLCICPMS/ESIQTOF)

　　李彬[43]对不同种类厥类植物镉胁迫下诱导合成的PCs与Cd的配合物，利用SEHPLC/UV/ICPMS 联用技术截取到区带组分，并采用ESIMS进行鉴定和表征。他们认为Cd2+胁迫诱导厥类植物体内产生PCs和异构体isoPCs的生物合成，PCs 半胱氨酸上的巯基与Cd2+结合，参与Cd2+解毒。MontesBayón等[44]采用HPLCICPMS和ESIQTOF联用技术，检测和分离出，印度芥菜体内砷生物配体，并证实为砷与植物螯合肽形成的AsPC4络合物，说明砷富集诱导印度芥菜体内生物合成植物螯合肽。

　　4 金属组学及其研究方法

　　金属组学这一崭新概念，为继基因组学、蛋白质组学、代谢组学之后开辟了生物金属研究的新领域。图1说明了基因组学、蛋白质组学、代谢组学、金属组学之间的关系。金属组学是将金属蛋白、金属酶及其它含金属的生物大分子和小分子配体整合的新概念。揭示金属组的生理功能和生物效应是金属组学的研究目标，具有生物活性的金属组的结构鉴定，是现代分析技术的核心问题。金属组学中的金属元素，不仅包括与生物大分子结合的生物金属，如：金属蛋白、金属酶、金属核酸片断、金属小分子配体(有机酸、氨基酸、植酸等)、金属多糖等，还包括生物体内对其生理功能起重要作用的碱金属、碱土金属等自由离子。

　　环境和生物样品中的金属元素总量，如Hg、Pb、Cd、Cr(VI)、As、Sn、Se等，用原子吸收光谱AAS、电感耦合等离子体发射光谱(ICPAES)、电感耦合等离子质谱(ICPMS)、X射线荧光光谱(XRF)、中子活化(NNA)等现代分析技术得到准确测定。然而，金属元素如Cu、Zn、Mn、Mg等具有一定的生理功能，是酶的组成部分。金属蛋白，特别是金属酶，在生物体内起催化作用，调控生物体内一系列生化反应和生理功能。在金属蛋白的活性点位置含有特定数目的金属离子，发挥其特定生化功能，促进生物体内的生物化学反应，如基因(DNA和 RNA)和蛋白质的生物合成、代谢作用以及抗氧化功能等。而且，元素的生物有效性和生物毒性与其化学形态密切相关。

　　图1 生物系统中基因组学、蛋白组学、代谢组学和金属组学之间关系示意图(M代表金属离子)[1](略)

　　Fig.1 A schematic model of the biological system, showing the relationships among genomics, proteomics, metabollomics and metallomics, where metallic ions are shown as M[1]

　　金属组学的主要研究领域及其分析技术有：(1)生物体中器官、组织、细胞水平的元素分布，主要采用超痕量分析、全元素分析、单原子检测、单分子检测的技术;(2)生物体中元素化学形态，主要采用联用技术，如：LCICPMS、GCICPMS、 MALDIMS、ESMS;(3)金属组学(金属结合分子)的结构分析，主要采用X射线衍射分析(XDA)、X射线吸收光谱(EXAFS)技术; (4)金属组学反应机理的解释(生物无机化学)，主要采用NMR、XPS、激光拉曼光谱、DNA序列分析仪、氨基酸序列分析仪、时间效应和空间效应的荧光光谱分析技术;(5)金属蛋白和金属酶的表征，主要采用LCESMS、LCMALDIMS、LCICPMS联用技术;(6)生物分子和金属的代谢产物分析(代谢组学、代谢产物)，主要采用LC、GC、LCMS、GCMS、ESMS、APIMS、生物传感器;(7)与微量元素相关的健康和疾病的医学诊断的多元素分析，主要采用ICPAES、ICPMS、石墨炉AAS、自动分析仪、分光光度测定技术;(8)无机药物化学疗法的配方设计，主要采用LCMS、LCICPMS、稳定同位素示踪;(9)地球生物化学演化，主要采用同位素比率测定、DNA序列分析仪;(10)其它如：药学、环境科学、食品学、农业、毒理学、生物地球化学等领域与金属元素相关的功能生物学问题，主要采用原位分析、免疫检测、生物化验技术、食品分析、临床分析技术。联用技术如LCICPMS、GCICPMS 和 LCICPAES 在分析生物样品金属元素的化学形态中起重要作用。然而，目前报道的多用于甲基汞、甲基化砷、丁基锡等化合物的分析。生物体内金属元素的小分子配体如草酸、酒石酸、柠檬酸、植酸、氨基酸和寡肽聚糖等，以及生物大分子配体如蛋白、DNA片断和多糖，与金属元素的配合行为和化学形态分析，将成为金属组学的重要研究领域，也对现代分析技术提出挑战。用于鉴定生物体内金属生物分子化学形态的研究手段有：电轰质谱(ESIMS)和基质辅助激光解吸电离飞行质谱 (MALDITOFMS)。LC与ESIMS(或MALDITOFMS)和ICPMS二维联用，如：LCESIMSICPMS，可以同时检测生物分子和金属元素，是鉴定金属生物分子如金属蛋白、金属酶、金属核酸等的化学形态，建立金属组学理想的研究技术。采用激光消融ICPMS、 nanoHPLCICPMS或SECICPMS、ESIMS以及MALDIMS等二维联用技术，是金属组学这一新领域的核心分离分析技术。 Lai等[45]采用SEHPLC/UV /ICPMS联用技术从3种稀土元素(SEEs)超积累厥类植物叶片中截取到REE结合蛋白的区带组分，分离出一种新的REE结合蛋白，采用 MALDITOFMS/ESIMS表征了该结合蛋白结构，分子量为5068.4 Da。且RPHPLC表征得到该结合蛋白中氨基酸组分主要为脯氨酸和甘氨酸。

　　5 研究展望

　　近年来，重金属元素在环境中的迁移、富集、转化及生物毒性的研究，是土壤学、植物营养学、环境学、环境卫生学、环境疾病学的研究热点。重金属在富集植物和超积累植物体内的富集和解毒机制，依赖于通过现代分析技术的结合使用，以及现代分析技术的升级，来阐述生物体内金属生物大分子如金属核酸、金属蛋白质和金属-酶等的结构信息，如生物大分子的三维结构及其中金属离子的结合位点，以及与之相关联的生物效应，如对生物体内生化反应和代谢活动的催化、调节作用，调控生物体内代谢产物如小分子化合物如有机酸、氨基酸、多糖、植酸等的生物合成等，从而使生物体内金属离子与生物配体如小分子化合物中的有机酸、氨基酸、植酸等，以及多糖形成金属络合物，参与生物体内重金属离子解毒作用;以及诱导产生的一系列次生代谢产物成分的相应变化，使富集植物和超积累植物在高重金属含量胁迫下仍然能维持正常的生理功能。因此，关于重金属富集和超积累植物体内参与重金属解毒的金属有机生物分子 (小分子或大分子)的分离和鉴定，还需要开展以下内容：(1)改进现代分析检测手段，实现在线、实时、现场或原位分析，真实反映生物体内金属元素的富集及解毒形态;发展联用技术，尤其是三联甚至四联系统的出现，使仪器相互补充，完成更复杂的分析任务，得到结构完整的金属生物分子如金属酶、金属蛋白、金属小分子配体等，分析其空间结构和生理功能活性;(2)随着现代分析检测手段及分析方法的改进，将基因组学、蛋白质组学、代谢组学和金属组学研究有机结合起来[2]，全面阐述特异生物体内金属元素的生物功能和环境行为;(3)加强环境学、土壤学、植物营养学、植物学、化学、生物学、分子生物学、环境卫生学、环境疾病学、食品学、农学等多学科的交叉和融合。加强环境污染物的化学形态分析、代谢产物分析、生物毒性分析和环境危险度评估。