污染的空氣是多種有害物質的復雜混合物，包括細顆粒物、病原體微生物、臭氧、毒性揮發性有機物等。吸入污染的空氣會對人體健康產生危害，如引發炎癥、氧化應激、呼吸系統疾病、心血管疾病等，甚至是死亡。傳統的監測方法只能針對特定的幾種物質進行監測， 而不能覆蓋空氣中所有的生物與化學因素在的有毒物質，而對于未知的物質如新型病原體，更是無能為力。基于流行病和毒理的方法研究空氣污染，更不能夠實時反應空氣的毒性，從而做不到空氣毒性預警。

本項目基于課題組的基礎研究發現，設計開發了一種基于活體動物對污染空氣實時響應的空氣毒性在線監測系統。該系統集成活體大鼠暴露與呼出氣原位、自動采集，實時、在線監測大鼠呼出氣中的多種關鍵生物標志物的釋放特征，對其健康狀態和所受的環境脅迫進行識別，從而快速、直接反映環境空氣的毒性和對人群的健康威脅。相比于傳統的毒理學實驗方法，該系統無需對污染物進行采樣，無需對動物體進行注射、采血、解剖等操作，具備無創、簡便、成本低、可重復的優勢。同時，該系統耦合機器人操作移動、GPS定位、IOT數據傳輸、云端數據存儲技術，可實現監測數據的實時獲取與分析。活體呼出氣中的健康標志物可以實時在線遠程顯示，從而可以同時看到不同城市、地區空氣毒性的差異，避免只用顆粒物質量濃度來評估空氣質量的弊端。

空氣毒性活體監測系統

網絡實時顯示在城市（2號）和郊區 （1號）大鼠呼出氣中的一個指標隨時間的變化