近日，华东师范大学地理科学学院杨毅教授、刘敏教授与化学与分子工程学院葛建平教授联合国内外多个研究机构，在人类活动产生的纳米级颗粒物鉴别及其环境毒理学意义方面取得重要进展。他们首次发现一种新型的次生Magnéli相氧化钛在煤灰中广泛存在，并具有潜在的生态毒性。该研究成果以全文形式发表在8月8日出版的《自然-通讯》期刊上，并被选为当期热点文章。

煤炭是人类的主要能源，其燃烧对全球气候环境和人类健康产生了显著影响。煤炭燃烧被认为是工业革命以来温室气体剧增的主要原因，同时产生大量空气动力学直径小于2.5微米（PM2.5）的颗粒物，是城市雾霾和呼吸道疾病频发的主要原因之一。全世界每年约有330万例过早死亡与PM2.5相关，尤其是其中的超细纳米级颗粒物，可穿透肺泡进入血液，损害心脏和大脑等器官。

在中国国家自然科学基金和美国国家自然科学基金的联合资助下，杨毅教授与美国弗吉尼亚理工大学Hochella教授团队合作，在追踪煤灰泄露引发的砷污染与纳米颗粒物相互作用过程中，首次发现一种具有独特条纹超细结构的纳米颗粒物。经过三年反复鉴别和论证，科学家确认该颗粒物为自然界中极其罕见的氧化钛氧缺失形态——Magnéli相。

研究团队在中国和美国的22种不同煤灰中均发现其大量赋存，并通过详细识别和分类，确认该Magnéli相是典型的次生纳米颗粒物，与人类燃煤活动密切相关。为揭示其形成机制，团队模拟煤燃烧微环境合成了Magnéli相，证明其源自煤炭中的TiO2，并在燃烧过程中产生。进一步测试表明，该类颗粒物在环境中高度稳定，可作为环境示踪剂追踪和评估全球燃煤活动。

此外，斑马鱼胚胎毒理学实验发现，纳米级Magnéli相氧化钛具有不同于二氧化钛纳米颗粒物的光致毒途径，在无光照条件下更具生物毒性。相关专家强调，其对人类健康的影响还需在人体组织中进行进一步毒性测试。杨毅教授指出，不同煤级和燃烧条件产生的Magnéli相单体不同，精确鉴别有助于指示燃煤条件并调控污染；在医学方面，该发现可为肺癌和呼吸道疾病病理学研究提供新思路。

该研究由杨毅教授与Hochella教授共同设计，杨毅教授为第一作者，Hochella教授为通讯作者，华东师范大学为第一完成单位。其他参与者包括美国弗吉尼亚理工大学陈波博士、Priya教授，美国应用能源研究中心Hower教授，加拿大劳伦森大学Schindler教授，美国杜克大学Di Giulio教授，以及吉林大学张立军教授等。