第七届青年地学论坛

环境持久性自由基（environmentally persistent free radicals，EPFRs）是一种既具有环境持久性又具有反应活性的新型环境污染物。已经有研究发现大气、土壤等环境介质，烟气、飞灰等工业样品中EPFRs的存在。大气颗粒物上的EPFRs会随环境介质进入生物体，诱导活性氧物种的生成，引起氧化应激并造成DNA损伤，因此伴随着大气颗粒物吸入的 EPFRs正在引起人们的关注。酚类物质是在环境和生活中广泛存在和使用的有机化学品，其也是形成EPFRs和其他高毒性有机污染物的重要前体物。 但是在自然环境和人为活动过程中，EPFRs和邻苯二酚之间的关系尚不完全清楚，影响其形成的关键因素也没有被完全地了解。本研究将光能与热能作为外加能量，使用电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）检测自由基，使用X射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）表征金属氧化物，来对自然环境和人为活动过程中在大气颗粒物上由邻苯二酚生成EPFRs的潜力、影响因素与影响机理进行探究。研究发现，发现邻苯二酚在光、热作用下都会产生大量的以氧中心的苯氧基和半醌自由基为主的EPFRs，这些EPFRs都能在环境中稳定存在。添加的金属氧化物在光、热化学过程中对EPFRs的生成都有促进作用，促进能力分别为：CaO> CuO> Fe₂O₃。在热化学过程中，邻苯二酚和CuO之间发生了电子转移，CuO被还原为 Cu⁺；对于Fe₂O₃，热反应前后Fe价态基本保持不变，表明Cu(II)获得电子的能力比Fe(III)强，这解释了为何CuO促进EPFR生成能力比Fe₂O₃强。CaO作为一种强碱性氧化物，其的碱性质即通过与邻苯二酚这种弱酸发生的酸碱反应可能是促进自由基形成的关键。在光化学过程中，除了EPFRs还发现了由邻苯二酚和PM_2.5的反应形成•OH、•H和O₂•^-，这些高活性自由基会对人类健康的不利影响，应引起关注。

环境持久性自由基（EPFRs），邻苯二酚，金属氧化物，大气细颗粒物（PM2.5）