基于發光細菌的細顆粒物(PM2.5)可溶性提取液綜合生物效應測試方法及其應用

孫成華， 石愛軍,*， 劉保獻， 張大偉， 陳添， 劉建武， 劉康， 周健楠， 洪姍姍

1.北京市環境保護監測中心，北京 100048

2.大氣顆粒物監測技術北京市重點實驗室，北京 100048

3.北京師范大學核科學與技術學院，北京 100875

4.北京市環境保護局，北京 100048

基于發光細菌的細顆粒物(PM2.5)可溶性提取液綜合生物效應測試方法及其應用

孫成華1,2， 石愛軍1,2,*， 劉保獻1,2， 張大偉1,2， 陳添4， 劉建武3， 劉康1,2， 周健楠1,2， 洪姍姍1,2

1.北京市環境保護監測中心，北京 100048

2.大氣顆粒物監測技術北京市重點實驗室，北京 100048

3.北京師范大學核科學與技術學院，北京 100875

4.北京市環境保護局，北京 100048

為科學評估PM2.5對生物體綜合生物效應,研究建立了利用費氏弧菌檢測PM2.5水溶性提取液的毒性測試方法,確立了PM2.5樣品提取液發光細菌毒性測試實驗質量控制辦法。對春節煙花爆竹燃放和沙塵污染過程的PM2.5實樣測試表明:煙花爆竹燃放期間的PM2.5樣品提取液發光抑制率值與微量金屬元素等有毒有害組分濃度顯著相關；沙塵污染期間的PM2.5樣本提取液中地殼元素濃度和發光抑制率值顯著不相關。

發光細菌；生物毒性測試；發光抑制率；PM2.5

顆粒物(particulate matter,PM)特指懸浮在空氣中的固體顆?；蛞旱?是空氣污染的主要來源之一。顆粒物能夠在大氣中停留很長時間,并可隨呼吸進入體內,粒徑大小不同被吸入并沉積在呼吸系統的部位不同,對機體的危害也有明顯差異?？諝鈩恿W直徑小于或等于2.5μm的顆粒物稱為細顆粒物(PM2.5),與較粗的大氣顆粒物相比,PM2.5粒徑小,相對表面積大,活性強,易附帶有毒、有害物質(例如,重金屬、微生物等),且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠,因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

PM2.5會對呼吸道及肺產生氧化損傷,引發系統性炎癥反應與神經調節改變,從而影響呼吸系統、心血管系統和中樞神經系統等。流行病學研究表明心律失常、心肌梗死、心力衰竭、動脈粥樣硬化、冠心病等都與PM2.5暴露有關[6]。目前應用在PM2.5生物效應測試的毒理學實驗方法主要有動物體內染毒實驗[1,7](現多用小鼠)和體外培養細胞毒性實驗[1-4,8,18-23]。動物染毒實驗所需樣本量大,且實驗周期較長。一般按動物體重選擇染毒劑量,動物個體越大所需樣本量越多,染毒時間一般在24 h以上,劉曉麗等[7]在研究PM2.5對大鼠心肺睪丸的氧化損傷作用時,選擇3個低、中、高染毒組(1.5,7.5,37.5mg·kg-1),1次實驗需要采集至少5 d以上的細顆粒物樣品,樣品經提取濃縮凍干后配制成濃縮液,氣管滴注染毒。

PM2.5通過對呼吸道細胞及心血管系統氧化應激作用產生活性氧(ROS),刺激炎癥因子的產生是目前被普遍接受的細顆粒物致病機理模式。體外培養細胞的毒性實驗主要針對這一機制開展研究[1-4,8,18-23],這些研究多數采用部分顆粒物提取物、高劑量染毒,分別針對顆粒物的某一方面的毒性作用評價其對健康的危害,同樣需要采集數天細顆粒物(PM2.5)樣品,提取濃縮凍干后配制成不同濃度溶液再開展實驗,樣品提取過程會造成部分揮發性有機物組分的損失[2]。體外細胞培養對實驗環境要求較高,操作技術復雜,實驗染毒時間同樣需要24 h以上。另外針對氧化應激效應,二硫蘇糖醇(DTT)氧化能力實驗[2-3,5]、質粒DNA評價法[24-25]也逐漸應用于定量評估顆粒物(PM)對體外細胞的氧化性損傷。

細顆粒物的生物效應研究多是針對其中某些組分(如金屬成分或有機提取成分)[5]進行毒性評價,不能全面反映PM2.5對機體的毒性效應；不同環境空氣中的細顆粒物其組成成分是不同的,眾多的大氣污染物可聯合作用于呼吸系統。部分組分的毒性評價不能完全準確反映細顆粒物對機體危害的總體效應,同時由于細顆粒物本身的特性及其吸附成分的復雜性,且每種組分的毒性機制又各不相同,因此即便是具有相同濃度的兩份樣品,其生物學效應可能差異很大。如何模擬細顆粒物的整體暴露試驗來研究其綜合毒性作用機制是目前顆粒物毒性測試的一個難點。

發光細菌毒性檢測基于在一定實驗條件下發光細菌發光強度恒定,毒性物質能抑制其正常代謝,導致其發光強度的減弱,毒性越強,對代謝的抑制作用越強。生物發光抑制原理是目前國際上研究較多的生物毒性檢測技術之一,國際、國內均有相應的測試標準方法[9-17]。ISO11348-3費氏弧菌凍干法是目前比較成熟的發光細菌生物毒性測試方法,主要應用于飲用水、水體沉積物浸出液的急性毒性監測。與小鼠染毒、體外培養細胞毒性實驗相比,發光細菌生物毒性檢測方法具有樣本量小,測試速度快的特點,每次測試僅需1 mL樣本,可以采集每日顆粒物,樣品直接超聲提取后即開展毒性實驗,減少了部分揮發性組分的損失。菌種復蘇15 min即可開始實驗,與樣本接觸15 min即可迅速得出實驗結果,可同時測試出顆粒物各組分之間的協同、拮抗等綜合毒性作用。為探索細顆粒物的簡易快速毒性測試方法,我們研究應用費氏弧菌建立了PM2.5提取物的發光細菌的毒性測試方法,并對煙花爆竹燃放和沙塵污染天的PM2.5提取液進行了實樣測試。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 材料

MicroTox稀釋液,MicroTox滲透壓調節液,MicroTox補充液,實驗用小玻璃試管,費氏弧菌凍干粉(批號13L4152)(美國Modern Water公司)。10～100μL可調節取樣槍,100～1 000μL可調節取樣槍(吉爾森)。苯酚標準溶液(標準號GSB07-1281-2000,批號102309,環保部標樣所)。七水硫酸鋅(分析純,北京益利精細化學品有限公司)。

Microtox Model 500毒性檢測系統(美國Modern Water公司),儀器配備了30孔溫控培養室,溫度控制在(15±0.5)℃；恒溫調節溫控菌種培養槽,溫度控制在(5.5±1)℃；實驗樣品測試井,溫度控制于(15±1.0)℃。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集方法

采用武漢天虹TH-16A型四通道采樣器,應用2張石英膜和2張特富龍(46.2 mm,Whatman,PTFE)濾膜,以16.7 L·min-1的流量在車公莊地區連續進行采樣,每12 h更換1張濾膜。樣品采集前后,將濾膜放置在溫度為25℃和相對濕度45%的恒溫恒濕條件下平衡24 h,然后用精密度為0.01mg的Mettler A型天平測量采樣前后的濾膜重量,獲得PM2.5的質量濃度。

1.2.2 樣品提取方法

將1 d 2個取樣時段的2張特富龍濾膜放入一次性聚乙烯超聲瓶中,加入相同體積高純水,加蓋密封,分別超聲振蕩10～60 min,溶液用0.45μm微孔濾膜過濾后,部分提取液用于發光細菌毒性測試,其余提取液用于顆粒物可溶性組分分析。同時,將空白濾膜和超純水分別放入超聲瓶進行超聲提取以進行對照實驗。其余通道采樣膜同步提取分析有機和無機組分。

1.2.3 發光細菌復蘇前準備

將凍干細菌小瓶從-20℃的冷凍柜中取出,輕輕叩擊瓶壁使凍干菌落入瓶底,回升溫度到4℃左右。在恒溫調節溫控菌種培養槽的(5.5±1)℃孔中放置一個測試試管,如復蘇小支菌粉,在管中加入1 mL MicroTox稀釋液。如復蘇大支菌粉,在管中加入1 mL MicroTox補充液,使其恒溫保持在(5.5±1)℃。

1.2.4 樣品測試準備

根據待測樣品數量準備實驗試管,插入溫控培養室試管井中,A、C、E排試管用于待測樣品,A1加入1 mL MicroTox稀釋液作為對照,A2-A5、C1-C5、E1-E5管中加入1 mL待測樣品和0.1 mL MicroTox滲透壓調節液,混勻保持在(15±1)℃。

B、D、F排實驗前每支試管內加入0.1 mL復蘇好的發光菌懸浮液。

1.2.5 凍干菌粉復蘇

在回升溫度到4℃左右的菌粉瓶中加入(5.5±1)℃的稀釋液或補充液,小包裝菌粉每支加入0.3～0.4 mL稀釋液,用旋渦混合器振蕩混勻,置于(15±1)℃試管井復蘇15 min開始實驗,大包裝菌粉每支加入1 mL MicroTox補充液混勻制成發光細菌濃縮液,使其恒溫保持在(5.5±1)℃復蘇5 min,實驗時取濃縮菌液,按1:10比例用MicroTox稀釋液稀釋置于(15±1)℃試管井復蘇15 min開始實驗。

1.2.6 樣品測試

Model 500毒性檢測系統設置了不同的操作程序,按照儀器操作程序指示在發光菌復蘇15 min后開始實驗,先測試0.1 mL發光菌初始發光值,然后往每只菌液試管加入0.9 mL已恒溫在(15±1)℃的稀釋液或調整好滲透壓的樣品溶液,混勻,計時,然后測試發光強度的變化(見圖1)。

圖1 PM2.5提取液對發光細菌毒性試驗流程圖Fig.1 Flow chart of luminescent bacteria acute toxicity test on PM2.5extracting solution

1.2.7 質量控制方法

為保證實驗結果準確可靠,每個樣品均進行平行雙樣測試,結果取兩者平均值,實驗過程中:每批次測定時,應用菌種稀釋液做空白及標準毒性參照物溶液同步測試以控制菌液質量；同時測試空白膜提取液和萃取用水的發光抑制率作為背景參考值,以判定樣品提取液對發光細菌的發光抑制是否全部來自PM2.5(見圖2)。

圖2 PM2.5提取液對發光細菌毒性試驗質量控制措施Fig.2 Quality control measures of luminescent bacteria acute toxicity test on PM2.5extracting solution

圖3 PM2.5提取液對發光細菌毒性試驗空白均值比較及質控樣均值Fig.3 The comparison by mean luminous inhibition rate of blank sample and the average of the quality control sample in luminescent bacteria acute toxicity test on PM2.5extracting solution

2 結果(Results)

2.1 空白參照系的質量控制

共測試了26個批次的230個PM2.5膜提取液樣本,在測試樣本的同時測試了63個菌種稀釋液空白、90個空白膜提取液、30個萃取用水空白樣,73個毒性參照物樣本。

各項空白的發光抑制率均控制在-10%～10%之間。稀釋液空白均值為-2.70%±1.18%,萃取水空白均值為-1.93%±1.66%,膜空白均值為-1.05%± 1.36%。應用SPSS19進行均值T檢驗,3組空白值之間無顯著差異(P＜0.05)。說明樣品提取液對費氏弧菌產生的發光抑制均來自顆粒物樣本。各空白均值比較見圖3。

2.2 標準毒性參照物的質量控制

26批次實驗所帶毒性參照物分別為10mg·L-1、16mg·L-1、20mg·L-1的七水硫酸鋅和70mg·L-1的苯酚溶液。70mg·L-1的苯酚溶液發光抑制率均值為70.9%±1.21%,10mg·L-1七水硫酸鋅發光抑制率均值為88.4%±1.03%,16mg·L-1七水硫酸鋅發光抑制率均值為92.3%±6.17%,20mg·L-1七水硫酸鋅發光抑制率均值為94.2%±0.56%,結果相對穩定,表明樣品測試結果穩定可靠。

實驗中為保證菌種質量,在更換每批次的菌液時,重新繪制標準毒性參照物曲線。全部實驗過程中共繪制了8條苯酚曲線、5條硫酸鋅曲線,苯酚曲線的相關系數值分別為 0.9809、0.9968、0.9848、 0.9950、0.9839、0.9884、0.9854和0.9915,苯酚的EC50分別為31.4、27.7、27.7、23.8、24.6、22.9、22.9和29.0mg·L-1,硫酸鋅曲線的相關系數值分別為0.9721、0.9841、0.9391、0.9581和0.9762,硫酸鋅的EC50分別為1.95、2.86、3.83、4.04和3.56mg·L-1,符合方法規定要求。

圖4 春節期間PM2.5主要組分濃度與月平均值比較Fig.4 The comparison of the concentrations of the component of PM2.5between the Spring Festival and monthly average

2.3 實樣測試結果

2.3.1 煙花爆竹燃放物的生物效應

針對煙花爆竹產生的污染,選取了2014年2月春節期間樣品開展的顆粒物提取液毒性實驗表明:煙花爆竹產生的PM2.5對費氏弧菌的發光具有明顯的抑制作用。春節期間,除夕和元宵節為2次較為集中的煙花爆竹的燃放時段,煙花爆竹集中燃放時段的PM2.5中NO-3、SO2-4、微量金屬元素等組分增加明顯,其中微量金屬元素濃度水平是平時的11倍(見圖4),煙花爆竹燃放過程中產生的微量元素中主要以K、Cl-、Mg為主,Cl-是月均值的3～4倍,K、Mg分別是月均值的10～12倍(見圖5)。2月14、15、16日3 d的樣品提取液發光抑制率值均在30%以上,對費氏弧菌的發光產生明顯抑制作用,特別是15日(元宵節)PM2.5提取液的發光抑制率達37.3%,為當月最高值,應用SPSS19,將顆粒物提取液發光抑制率與PM2.5日均值濃度以及同步采樣分析的得到的PM2.5微量金屬元素、NO-3、SO2-4濃度進行皮爾遜相關性分析,每日樣品提取液的發光抑制率值與PM2.5日均值濃度顯著相關(相關系數:0.767,P＜0.01,n= 24),發光抑制率值與微量金屬元素、總有機物(OM)、NO-3、SO2-4等有毒有害組分濃度同樣顯著相關(相關系數分別為:0.784、0.769、0.767、0.759,P＜0.01, n=24)?？扇苄蕴崛∫褐形⒘吭豄+、Cl-、Mg2+濃度與發光抑制率值的相光系數分別為0.747、0.770、0.639,P＜0.01,n=24。Charrier和Anastasio[5]研究加利福尼亞圣華金河谷PM2.5對DTT氧化效應時發現,大約80%的DTT氧化損失來自于樣品中金屬組分。說明細顆粒物(PM2.5)中微量金屬組分的影響不容忽視。

圖5 春節期間PM2.5主要微量元素組分濃度日變化趨勢Fig.5 The daily variation trend of composition concentration of the component trace element of PM2.5during Spring Festival

Liu等[3]研究北京城區和郊區PM2.5樣品DTT氧化損失和活性氧產生能力并解析了不同來源組分與活性氧產生能力的關系,發現二次來源的顆粒組分、Zn、Al、Pb、Fe和沙塵源顆粒組分是引起細胞氧化損傷和產生炎性因子重要因素。我們的分析中,春節時段二次來源的NO-3、SO2-4(相關系數:0.769、0.767),微量金屬中的Pb、Cd、Mn、Se、Cu、As、Zn等組分濃度與發光抑制率同樣相關(相關系數分別為: 0.827、0.802、0.754、0.731、0.730、0.583,0.569,P＜0.01,n=24)。與他們結果不同,我們發現Al、Fe這些代表地殼元素的組分濃度與發光抑制率顯著不相關(地殼元素相關系數:0.219,P＞0.05,n=24)。產生這一差異的原因可能是供試實驗物種以及樣品采集季節不同導致的組分濃度差異造成的。

2.3.2 沙塵污染的生物效應

2014年非采暖季北京共發生13 d局地揚塵或外來沙塵污染,其PM2.5濃度為50～121μg·m-3,樣品提取液均未檢出對發光細菌的明顯抑制效應,與非沙塵天相同濃度提取液相比,低濃度PM2.5對發光細菌的光抑制效應差別不大,隨著PM2.5濃度增加,非沙塵天樣品提取液對發光細菌的光抑制效應略高于沙塵天樣品(見表1,明顯抑制作用判定標準:發光抑制率＞20%)。應用SPSS19,將2014年1～10月發光抑制率值與提取液中地殼元素濃度進行皮爾遜相關性分析,結果表明:樣本提取液中地殼元素濃度和發光抑制率值顯著不相關(相關系數為:0.123,P＞0.05,n=159)。中國礦業大學邵龍義等[24]應用DNA質粒評價法開展的顆粒物生物效應實驗發現:沙塵暴期間大氣顆粒物的氧化性損傷低于非沙塵暴樣品。Schwartz等[26]對美國六城市的流行病學調查也發現以地殼元素為主的細粒子與總死亡率沒有相關性,與我們實驗結果不同,Liu等[3]2012年觀察到北京郊區PM2.5樣品中地殼元素組分對DTT氧化損失的貢獻占47%。我們實驗樣品取自城市中心區,城區樣品PM2.5組分與郊區樣品組分存在一定的差異。Wang等[2]研究北京不同粒徑的顆粒物特點時發現,隨著粒徑的增大,地殼元素的濃度增加,地殼元素主要集中在粗顆粒(PM2.5-10)中。北京空氣質量指數AQI_PM2.5歷史數據顯示:沙塵發生時段,PM10日均值濃度增加較多。Wang等[2]體外細胞毒性實驗顯示:相同顆粒物對不同的細胞系產生炎性因子的影響差異較大,范蘭蘭等[21]在實驗中發現相同劑量的顆粒物對不同細胞的生物效應存在差異,黃雪蓮等[23]觀察到PM10對巨噬細胞分泌炎性因子的作用大于PM2.5。發光細菌毒性測試結果與Liu等[3]實驗結果的差異可能緣于顆粒物來源、實驗物種以及的取樣地點和實驗方法的差異造成的。

表1 2014年沙塵污染天PM2.5樣品發光抑制率統計表Table 1 The luminous inhibition rate of PM2.5samples from the dust pollution days during 2014

2.3.3 與其他細胞水平毒性實驗結果的比較

按照膜的稱重結果,計算提取液的濃度,按照樣品發光抑制率＞20%為樣品對費氏弧菌發光具有顯著抑制效應的判定標準。統計得到:樣品發光抑制值＞20%的樣本提取液的濃度,介于14.2μg·mL-1～186μg·mL-1之間,并呈濃度效應關系(r=0.3619,P＜0.05,n=225,見圖6)。由于PM2.5樣本取自一年中不同的季節,受氣象因素和不同季節污染排放源的變化影響,相同質量濃度樣本各季節的組分的差異較大,導致相同質量濃度樣品在不同季節的發光抑制率差異較大,從而削弱了PM2.5提取液質量濃度與發光抑制的效應關系,但隨著PM2.5提取液質量濃度增加,仍可觀察到發光抑制率增加的趨勢。鄭燦軍等[8]曾分別提取石英膜上全顆粒組分、水溶性成分、有機成分和不溶成分,得到PM2.5全顆粒物中水溶性成分、有機成分分別占65.1%,19.7%,不溶性成分為15.2%。按這個比例估算:對費氏弧菌發光具有明顯抑制的可溶性提取液樣本的濃度大約為:9.22μg·mL-1～121μg·mL-1。龍放等[18]應用PM2.5與肺上皮MLE-12細胞進行實驗,實驗觀察到濃度為100和200μg·mL-1的PM2.5溶液暴露處理肺上皮MLE-12細胞24 h,細胞存活率明顯降低,分別降低28%和33%(P＜0.01)；濃度為25～200μg·mL-1的PM2.5溶液暴露處理細胞48 h,細胞存活率均明顯下降(P＜0.01),并呈濃度效應關系(r=0.4940,P＜0.01)。我們的實驗中,對費氏弧菌發光產生明顯抑制的樣品提取液濃度低于上述實驗,與其他顆粒物體外細胞毒理學[19-21]實驗相比,這些實驗中對細胞產生毒理效應的濃度范圍比對費氏弧菌發光產生明顯抑制效應的濃度稍高,表明費氏弧菌對顆粒物的影響比較敏感。

圖6 PM2.5提取液濃度與發光抑制率的相關性曲線Fig.6 The correlation between PM2.5extracting solution concentration and luminous inhibition rate

本文提出的PM2.5提取液生物效應的測試方法和實樣測試結果表明:(1)PM2.5提取液的發光細菌毒性測試方法是一種綜合毒理效應敏感、簡便易實施的顆粒物的生物效應暴露試驗方法。研究提出的測試方法可行有效、質控措施嚴謹,具有操作簡單快速,易于應用推廣的特點,可在1 h內測試出顆粒物各組分之間的協同、拮抗等綜合生物毒性。(2)實樣測試表明:PM2.5提取液中微量金屬元素等有毒有害組分濃度與發光抑制率值顯著相關(相關系數為: 0.784,P＜0.01,n=24),地殼元素濃度與發光抑制率值顯著不相關(相關系數為:0.123,P＞0.05,n=159)；(3)與其它細顆粒物細胞毒性實驗方法相比,具有相近的實驗靈敏度。

通過有效的質量控制手段可以獲得具有可比性的每日細顆粒物提取液的發光抑制率值,建立起每日細顆粒物濃度與發光抑制效應結果之間的關系,并能夠進一步分析生物效應與顆粒物各組分日平均濃度之間的相關性,解析PM2.5來源。建議將實驗方法應用于PM2.5日常監測中,逐步建立起生物效應動態評估背景數據庫,為大氣污染治理提供參考。

雖然煙花爆竹引起的重污染天持續時間不長,但其在短時間內排放的含有大量有毒有害物質的PM2.5不僅造成了感官上的空氣質量污染,而且對費氏弧菌的發光抑制作用明顯增加,危害很大,建議從多角度宣傳煙花爆竹燃放排放對人體健康的危害,提倡科學的生活、過節方式,盡量減少煙花爆竹燃放。

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Application of Luminescent Bacteria in the Acute Toxicity Test of the Water-Soluble Constituents of PM2.5

Sun Chenghua1,2,Shi Aijun1,2,*,Liu Baoxian1,2,Zhang Dawei1,2,Chen Tian4,Liu Jianwu3,Liu Kang1,2,Zhou Jiannan1,2,Hong Shanshan1,2
1.Beijing Municipal Environmental Monitoring Center,Beijing 100048,China
2.Beijing Key Laboratory of Airborne Particulate Matter Monitoring Technology,Beijing 100048,China
3.The College of Nuclear Science and Technology of Beijing Normal University,Beijing 100875,China
4.Beijing Environmental Protection Agency,Beijing 100048,China

26 May 2015 accepted 20 July 2015

The fine particulate matter(PM2.5)can be breathed into lungs and threatens human health.For scientific assessment of the comprehensive biological effects of PM2.5,a simple method with the laboratory quality control standards for testing the toxicity of the PM2.5water-soluble components was established by usingVibrio fischerias an indicator bacterium.A series of toxicity tests performed on this luminescent bacterium were carried out with thePM2.5samples from the Spring Festival fireworks and the dust pollution,respectively.Our results showed that the luminous inhibition rate had a significant correlation with the concentrations of poisonous and harmful trace metal elements discharged by the fireworks and crackers during the Spring Festival,whereas the luminous inhibition rate was not associated with the concentrations of the earth’s crust elements in the PM2.5extracting solution.

luminescent bacteria;bio-toxicity test;luminous inhibition rate;fine particulate matter

2015-05-26 錄用日期:2015-07-20

1673-5897(2016)1-353-09

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150526001

孫成華,石愛軍,劉保獻,等.基于發光細菌的細顆粒物(PM2.5)可溶性提取液綜合生物效應測試方法及其應用[J].生態毒理學報,2016,11(1):353-361

Sun C H,Shi A J,Liu B X,et al.Application of luminescent bacteria in the acute toxicity test of the water-soluble constituents of PM2.5[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(1):353-361(in Chinese)

北京市環境保護監測中心自籌經費課題(2014-017)

孫成華(1969-),女,學士,高級工程師,研究方向為環境生物監測,E-mail:sunchenghua@bjmemc.com.cn

),E-mail:cems@bjmemc.com.cn

簡介:石愛軍(1972-)，男，碩士，教授級高工，研究方向為環境監測。