基于电子顺磁共振波谱法的土壤环境持久性自由基的检测方法研究

本研究以不同类型土壤为研究对象,分别对电子顺磁/自旋共振波谱仪(EPR/ESR,X-波段连续波)的中心磁场、微波功率、调制幅度等主要测试参数进行调试与优选,确立EPR测定土壤环境持久性自由基(EPFRs)的仪器参数优选方法及参考值。结果表明,根据样品实测频率ν(约9.82 GHz)与EPFRs的g因子可设置谱仪中心磁场约3502 G。微波功率可采用微波功率饱和曲线法、微波衰减相邻6 dB信号比较法优选,两法各有优缺点,建议结合选用。若与27 dB相比,微波衰减设置为≤15 dB,低场峰(g=2.0030~2.0035)有由于功率饱和而引起其自旋浓度被不同程度抑制的趋势,并且27 dB左右(25~30 dB)被认为是该峰的较优微波衰减值。然而,高场峰(g=2.0004)对其响应存在差异,高衰减值为较佳。此外,调制幅度应小于峰-峰宽(3.28 G),若兼顾研究较窄峰(约1 G),1 G较为适宜。本EPR谱仪测试参数优选方法可确保g因子的准确度、EPR图谱的分辨率与超精细分裂等信息的可靠性,为土壤与环境固态样品EPFRs的测定提供科学依据,促进该项技术的应用与发展。

有机固废燃烧过程中细颗粒物表面环境持久性自由基生成的研究进展

环境持久性自由基(Environment Persistent Free Radicals,EPFRs)是一种半衰期较长、具有稳定性和持续性的新型环境污染物,且具有严重的环境毒性效应。EPFRs可通过有机固废燃烧产生的有机物附着在过渡金属氧化物表面分解形成,目前国内外学者对燃烧过程中EPFRs的有关研究还处于起步阶段。为明晰燃烧体系中EPFRs的生成机制,该综述系统总结了燃烧源细颗粒物表面EPFRs的相关研究,简要叙述了EPFRs的种类及其检测分析方法,重点归纳了燃烧源颗粒物表面EPFRs的分布特征、过渡金属氧化还原形成EPFRs的生成机理、氧含量和光照等外部因素对EPFRs形成的影响,探讨了燃烧体系不同温度梯度区间下EPFRs的形成与演变过程,并展望了未来相关研究方向,提出多因素耦合作用下有机前驱体与过渡金属氧化物在燃烧源颗粒表面的竞争反应、协同作用行为是揭示EPFRs生成机理的重要工作,也是从微观分子尺度认识EPFRs演变控制的核心内容,以期为有机固废燃烧过程EPFRs的生成控制提供方向和依据。

“三年行动计划”对大气环境持久性自由基污染特征和来源的影响

采用电子顺磁共振波谱法(EPR)对“打赢蓝天保卫战三年行动计划”(“三年行动计划”)实施期间(2018~2020年)以及实施前后(2017年和2021年)西安大气PM_(2.5)中EPFRs的浓度特征、种类特征及可能来源进行了探讨.结果发现,该计划实施后西安大气PM_(2.5)中EPFRs平均浓度(5.03×10^(14)spins/m^(3))比实施前(7.18×10^(14)spins/m^(3))下降了29.9%,表明“三年行动计划”的实施对EPFRs的控制是有效的.冬季浓度(8.61×10^(14)spins/m^(3))是夏季(3.10×10^(14)spins/m^(3))的2.8倍,其主要类型为以碳为中心附近受含氧官能团影响的自由基.相关性及平行因子分析显示,燃煤源(35.3%)、交通燃烧源(30.0%)和扬尘源(27.8%)可能是西安大气PM_(2.5)中EPFEs的主要来源.冬季交通燃烧源占比最高(45.8%),而夏季EPFRs与O_(3)相关性比较显著,二次来源占比在夏季是其他季节的2.2~5.7倍.该计划实施前后燃煤源占比明显下降(下降13.7%),说明清洁取暖、煤炭消费总量控制和燃煤锅炉综合整治等政策是非常有效的,但交通燃烧源(上升3.70%)、扬尘(上升3.00%)及二次来源(上升7.00%)略有上升,表明加强扬尘综合治理、控制机动车排放绿色出行以及控制O_(3)、VOCs等的污染是未来控制的重点.重污染天气下EPFRs的来源中燃煤源(42.9%)和扬尘源(33.4%)占比较高,而交通燃烧源(31.7%)和二次来源(8.95%)在优良天气的占比相对较高,说明不仅要减少重污染天气,优良天气中EPFRs对健康的影响也需要进一步关注.

环境持久性自由基的研究进展

环境持久性自由基(environmental persistent free radicals,EPFRs)是一类新型的环境风险物质,能在大气环境中持久存在,并具有顺磁稳定性.主要概述了EPFRs的特征、形成机理以及影响EPFRs形成的各种因素,总结了EPFRs的环境持久性和毒性对人体健康的危害,并介绍了EPFRs的潜在环境应用,以及利用EPFRs激活某些化合物产生活性氧对有机污染物进行降解等.

环境持久性自由基的环境化学行为

环境持久性自由基(Environmental Persistent Free Radicals,EPFRs)是一种新型的环境风险物质,具有较高的反应活性和环境风险性,因其能在环境中持久存在且具有潜在的环境毒理效应而被广泛关注.本文概述了EPFRs的危害、种类、生成机理、影响EPFRs形成的各种因素,并介绍了EPFRs潜在的迁移转化;展望了未来的研究方向.

大气颗粒物中环境持久性自由基的电子顺磁共振检测方法

大气颗粒物中的环境持久性自由基具有强氧化性,参与大气中诸多化学反应,影响空气质量,进而影响人体健康,因此对其定性、定量检测具有重要意义,然而现阶段并没有成熟有效的分析检测方法.本文利用电子顺磁共振波谱仪,对比大气颗粒物的3种进样方式,建立了便捷、有效的大气颗粒物中环境持久性自由基检测方法.首先,配制不同标准物质(或溶液),确定仪器的最佳检测参数和大气颗粒物的最低响应浓度(或质量).然后,分别使用水洗脱法和有机溶剂提取法对大气颗粒物进行前处理,优化大气颗粒物的水洗脱和有机提取条件,对比大气颗粒物直接进样、水洗脱样和有机提取样的测定结果.最后,确定了上述3种进样方法的适用条件,即直接检测法适用于石英膜和Teflon膜样品,且操作简便,易于定量测定大气颗粒物中自由基的浓度;水洗脱法仅适用于Teflon膜样品,但需要已知颗粒物洗脱效率才能定量计算;有机溶剂提取法不能有效的提取的颗粒物上的自由基.

西安市PM2.5中环境持久性自由基污染特征

环境持久性自由基(EPFRs)是相对传统短寿命自由基提出的一种半衰期较长的新型环境风险物质,可将O2分子转化为活性氧物质,从而危害人体健康.为研究2018年西安市大气PM2.5中EPFRs的种类、浓度及其来源,本文利用电子顺磁共振波谱方法对2018全年的大气PM 2.5样品进行EPFRs分析.结果表明:2018年西安市PM 2.5中EPFRs年平均大气浓度为2.16×10^14spins/m^ 3,范围为6.27×10^12-1.07×10^15spins/m^3,呈现冬季>秋季>夏季>春季的季节变化特征.按照EPFRs年平均浓度计算出西安市民每人每天吸入体内EPFRs的量相当于7支香烟,而在冬季雾霾天气高达35支香烟.西安市PM 2.5中EPFRs的年平均g因子为(2.0034±0.0002),说明其可能主要是以碳为中心的自由基.相关性结果发现EPFRs与SO2和NO2显著相关,说明煤炭燃烧源和交通源可能是西安市PM2.5中EPFRs的重要来源.

环境持久性自由基的特征及环境化学行为研究进展

环境持久性自由基(Environmental Persistent Free Radicals, EPFRs)是一种新型且具有潜在环境风险的物质。与短寿命自由基相比,其具有较强的环境持久性,可以在介质中长期存在,甚至不消失。它可以破坏人体的正常细胞,诱发DNA突变,导致肺功能障碍,加快人体衰老速度,提高患病的几率。同时,含有EPFRs的活性物质还可能对污染物有直接或间接的降解作用。目前对于EPFRs的研究尚处于起步阶段。本文讲述了EPFRs的形成机制、测试方法、半衰期、存在介质、影响因素以及催化降解作用,重点论述了判定EPFRs类型的方法以及其形成路径——前驱体分子与过渡金属之间的电子得失,其次论述了环境持久性自由基在固体、液体和气体介质中均存在,最后展望了EPFRs的研究前景,包括反应条件对EPFRs产量和类型的影响以及EPFRs对有机或无机污染物转化的影响。

道路沥青中长寿命自由基特征及二次生成

本研究运用电子顺磁共振波谱方法(EPR)发现道路沥青中含有大量的环境持久性自由基(EPFRs),说明道路沥青可能是道路源大气颗粒物中EPFRs的重要来源途径.因此,进一步通过溶剂萃取从沥青中分离出不同极性组分,研究不同沥青组分中EPFRs的含量和种类分布特征,并且在这基础上探究道路沥青在光化学作用下二次生成EPFRs的潜能和特征.结果表明:沥青中含有的EPFRs类型是以碳原子为中心的自由基和以氧原子为中心的自由基混合存在(g=2.0032~2.0038),主要可能是芳烃类自由基和半醌自由基.沥青中EPFRs主要存在于不可萃取组分和二氯甲烷可萃取组分中,推测沥青大多数的EPFRs可能源于沥青中的大分子芳香化合物和酚类组分.沥青在模拟太阳光照射后,可生成10%~20%的二次EPFRs,并且发现新生成的主要是以g因子较大的氧原子为中心的EPFRs.

环境持久性自由基的性质、形成与演化机制

环境持久性自由基(environmentally persistent free radicals,EPFRs)是一类新型的环境风险物质。该类自由基结构稳定、寿命较长,可在日常环境中持久存在。和传统的有机或无机持久性污染物不同,EPFRs主要通过氧化还原反应而非化学结构毒性对人体健康产生危害。因此,了解EPFRs的性质、主要形成和演化过程,对明晰其环境污染特征和潜在威胁具有重要意义。通过对EPFRs相关研究的发展和EPFRs的污染特征进行了概述;分析了EPFRs的主要形成机理,包括过渡金属诱发的电子转移以及有机化合物的共价键断裂、电子离域等过程;阐释了水和氧气分子对EPFRs演化的影响作用机制。

环境持久性自由基的产生机理及环境化学行为

环境持久性自由基因其能在环境中持续存在且具有潜在环境毒性效应而逐渐受到关注。与瞬时自由基相比,环境持久性自由基的研究相对较少,其产生机理及环境化学行为等方面值得深入研究。本文评述了环境持久性自由基的检测方法、生成机理、种类,环境稳定性、持久性与反应性,以及环境效应及消除方法等方面的研究进展;展望了未来研究方向,并提出环境持久性自由基的迁移转化行为及环境效应是环境化学领域新的研究方向。

生物炭环境应用过程中的生态和健康风险研究进展

近年来,生物炭在改良土壤、提高土壤肥力、吸附去除土壤污染物以及固碳减排等多个领域中均表现出极大潜力并引起科学研究者的广泛关注,但是生物炭的大量施用可能会带来许多潜在风险.本文系统综述了近年来国内外关于生物炭在环境应用方面的研究报道,重点讨论了生物炭在土壤改良、环境污染修复和应对全球气候变化中的应用价值和现实意义.同时总结了大量施用生物炭可能造成的环境危害和生态风险,及其对动植物生长和土壤微生物活性的影响,并系统分析了生物炭生产和使用过程中可能造成的健康风险,以期为生物炭的应用与环境效应评估提供更加有效的环境健康评估信息,为其安全有效综合利用提供科学参考.