在斯里兰卡农村的水井中调查一组慢性肾病病例

杰克·乌尔里希(Jake Ulrich)在联合学院(Union College)读本科化学专业时，曾在越南留学。在那里，直接从水龙头里喝水并不安全——要么必须先烧开，要么就得买水喝。在当地一个非政府组织实习期间，他对河内市内湖泊的水质进行了研究和报告，这激发了他对环境系统的兴趣。他想了解更多。

与此同时，李晶开始申请研究生院，李·弗格森的实验室在全国崭露头角。弗格森是杜克大学土木与环境工程教授，也是一名分析化学家。他的专业领域之一是质谱分析，它可以识别污染物，并追踪到它们的来源。2017年，在北卡罗来纳州威尔明顿的饮用水供应中发现了一种名为GenX的多氟烷基物质后，弗格森帮助设计并实施了一项测试所有公共饮用水的项目水源整个州都在寻找这些"永久化学品"

乌尔里希于2017年以博士生的身份加入了弗格森的实验室，他想在分析仪器方面，特别是在质谱方面，加强自己的技能。五年后，这位专家绕过他的实验室工作，乘飞机前往斯里兰卡调查一系列慢性肾脏疾病——人们普遍认为这种疾病与该地区饮用水中的污染物混合物有关。

“在斯里兰卡，这种疾病的存在是众所周知的，”尼古拉斯环境学院(Nicholas School of The Environment)助理教授尼沙德·贾云桑达拉(Nishad Jayunsundara)说。作为杜克超级基金研究中心里奇·迪·朱利奥教授实验室的博士后研究员，Jayasundara开始研究这个问题，最初得到了杜克全球健康研究所的支持。但要真正了解星系团的起源，Jayasundara相信弗格森实验室在分析化学方面的专业知识可以成为一个强大的工具。他提议在这个项目上合作，对李晶来说，这是一个完美的选择。

“我们决定从两个方面进攻，”李晶说。Jayasundara教授的实验室将专注于毒理学，而Ferguson实验室将研究化学。我们可以协调数据，看看我们是否能清楚地了解水里有什么，以及它如何影响斯里兰卡人民的健康。”

李晶花了数年时间设计和规划了一个大型水样取样项目，然后花了6周时间与贾亚孙达拉一起在斯里兰卡实施。在导游和鲁胡纳大学的合作者的陪同下，他们每天在午夜到凌晨2点之间挤进一辆面包车，在黎明过后的一线阳光下抵达他们的乡村目的地。他们在旁边收集井水尿液样本以及这些社区的人口统计信息，这些信息是在一项为期多日的活动中收集的，到活动结束时，涵盖了几个地区的200多个不同的水井。

各有几百口井水样最初的体积约为1升，但李晶开发了一些加工技术，使运输物流更易于管理。鲁胡纳大学(University of Ruhuna)开始对样本进行处理，使用真空过滤系统将悬浮固体从井水中提取出来。然后，一个小型的市售墨盒用一种特殊的聚合物捕获样品中含有的有机化学物质，并保留它们以供以后分析。Ulrich解释说:“我们不用处理数百升水，而是带回了数百个重量更轻、占用空间更小的墨盒。”回到杜克大学，他可以用溶剂去除墨盒上的物质，并使用质谱技术来识别它们。

在大多数环境评估案例中，化学污染物是逐个进行评估的。

但高分辨率质谱法的强大之处在于它能够同时考虑不同分子的广度，以及根据分子量准确识别它们的能力，即使是在非常低的浓度下。

“我们一直在努力扩大这一窗口，这样我们就不用激光束来照亮景观，而是用聚光灯，”弗格森说。“我们的想法是尽可能多地捕捉样本中可能值得关注的分子，这样我们就可以观察化学混合物。”

Jayasundara说:“这次合作最令人兴奋的是，我们现在有了大量的化学数据，这些数据可以追溯到我们在实验室中使用动物模型进行的肾毒性实验。”“这将有助于确定可能对人类健康构成最大风险的特定化学混合物，并跟进实验室研究，以确定疾病发生和发展的标志。”

在所讨论的慢性肾脏疾病群集的情况下，有一个主要的怀疑;文献表明，化学物质草甘膦(一种除草剂)可能是罪魁祸首，但不是单靠它自己。斯里兰卡有硬水，草甘膦与硬水相互作用形成复合物，这些复合物在环境中持续存在，而不是像在软水中那样迅速分解。人体肾脏在遇到这种复合物时会受到损害。

无论草甘膦是否被当场抓获，这种非针对性的分析也将使研究小组全面了解水中的其他一切物质。“这是化学发现，”李晶说，他预计在今年春天晚些时候草甘膦分析结束后，调查将持续几个月。“如果草甘膦污染没有我们想象的那么严重，就会有其他的探索方向。”