空气污染对人类是一个与环境有关的重大威胁,因为每个人都需要呼吸生存。户外空气污染物的成份非常复杂,通常分为气态污染物和颗粒物(particulate matter,PM)两大类。PM是分散于空气中的固体颗粒与液体微滴的混合物。细颗粒物由于粒径小,比表面积大,吸附有大量有害物质如有机物多环芳烃、重金属及致病微生物等。其中,重金属污染物进入人体后会和生命活性物质,如与各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性;也可能在人体的某些器官中沉集,如果超过人体所能耐受的限度,会导致人体中毒,对人体会造成很大的危害。同时,由于重金属在空气中含量较低,由于仪器检测灵敏度限制,直接进样检测这些痕量元素十分困难,通常的办法是使用吸附材料对大气中的重金属进行富集浓缩。重金属进入人体后,这些污染物及人体应激反应产生的代谢变异产物即可成为生物标志物。检测这些标志物可以评价重金属污染对人体危害程度。但是这些生物标志物在人体生物样本中浓度低、背景干扰大,要准确检测,通常也需要经过样品提取、净化、浓缩等前处理步骤。因此样品前处理技术方法也是准确监测重金属相关的生物指标的关键。纳米材料由于其比表面积和孔隙率高,在吸附、过滤等领域可发挥独特作用。其中电纺纳米纤维由于其制备方便、可控,保留了纳米材料的特性,操作也相对方便,能满足对特定目标物的吸附、富集浓缩。本文以电纺纳米纤维材料为吸附、过滤介质,研制可实际应用的采样和处理器件,结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)等检测仪器建立空气中重金属及其潜在的多种人体暴露生化指标的检测方法,并初步将其应用于儿童人群研究。论文主要工作如下:1)针对目前大气采样中重金属采样富集材料性能不理想的现状,本文利用静电纺丝技术制备了功能化纳米纤维采样膜,并将其与目前商业化的石英膜以及环境监测常用的汞吸附材料巯基棉进行比较,考察新材料对空气重金属采样的性能优异性,发现纳米纤维采样膜采样效率显著提高。2)人体内重金属暴露相关的潜在的痕量生化指标的测定是一项挑战性的工作,由于目标物在人体内含量较低,背景干扰大,基质效应严重,通常需要一系列前处理操作去除干扰浓缩富集目标物。本文基于纳米纤维的固相萃取前处理技术,结合ICP-MS和HPLC-MS检测技术建立了重金属及人体环境暴露相关的潜在的痕量生化指标检测方法。3)招募婴幼儿被试,采集母乳和婴儿粪便样本,采集其生活环境的空气样本,利用本文研制的材料、器件和方法检测环境和人体,对重金属及人体环境暴露相关的潜在的痕量生化指标进行检测,探讨各指标间相关性,为空气重金属污染的预防及干预提供技术支持。