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生物与环境中的金属元素与人类的健康密切相关。人体内很多重要生理机能是通过金属离子实现的，而人类健康又会受到环境中一些金属元素的威胁。这些生物效应的产生往往取决于金属离子周围的局域结构环境。依托于同步辐射X射线吸收谱学方法，我们选取了一系列与生物、环境相关的含有金属离子的重要体系，对金属离子周围的局域精细结构进行研究，获得了以下几个重要创新成果：
1、本文对不同浓度CuBr2溶液中Cu2+局域构型进行了研究，利用EXAFS方法验证了低浓度情况下CuBr42-离子并不存在、在饱和溶液中存在并大概占有25％比例的事实。
2、金属离子/氨基酸复合物不仅是金属蛋白的活性中心、治疗疾病的药物，还是重金属超富集植物输运重金属的重要形式。本文对3d过渡金属二价离子/组氨酸(His)溶液研究发现，Zn2+/His、Cu2+His的八面体构型比Mn2+/His、CO2+/His、Ni2+/His无序，并首次利用EXAFS证实了Irving-Williams序列在组氨酸溶液中的存在。
3、hDESR1、KTI11、PML三个锌指蛋白都包含一个ZnS4格点，同时PML这个双锌蛋白还包含一个ZnS3N格点。本文对其Zn的K边XANES谱对比发现N原子的存在使PML呈现出明显不同的指纹效应，且变化趋势与S、N原子个数密切相关。这一结论为判定锌指蛋白局域结构提供了一个简单快捷的手段。
4、钙泵蛋白通过输运Ca2+离子来实现肌肉组织的正常舒张。但目前其输运Ca2+离子过程中非完全闭锁和完全闭锁状态下的晶体学数据无法区别二者局域结构的不同。本文首次利用多格点XANES计算软件MXAN对完全闭锁状态下两个Ca2+离子的局域结构进行了解析，为研究钙泵蛋白的工作机理提奠定了良好的基础。
5、生活垃圾焚烧产生的飞灰中含有大量的重金属元素，对环境造成了严重的污染。本文利用XAFS首次对我国某垃圾焚烧厂收集的飞灰及实验室高温处理后的二次飞灰中Cu和Zn的化学形态进行了研究。结果表明经高温处理后二者几乎全部挥发并主要以氯化物的形式存在，证实了该处理方法的有效性，实现了环保与资源重复利用的双重目的。