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科研人员发现多环芳烃污染土壤中环境持久性自由基形成机制

科研人员发现多环芳烃污染土壤中环境持久性自由基形成机制

  6月8日,记者从中国科学院新疆理化技术研究所获悉,该所环境科学与技术研究室科研人员发现在多环芳烃污染土壤中有持幸运28久性自由基的产生。

  多环芳烃是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物。

  据介绍,环境持久性有机自由基(新型的环境风险物质)是相对于传统关注的短寿命自由基而提出的。与传统认识的自由基相比,环境持久性有机自由基的半衰期较长,它可在环境中存在数十分钟到几十天。环境持久性有机自由基被认为是一类新型的环境风险物质,可诱发生物系统的氧化应激反应,引起细胞和机体损伤,引发肺部和心血管疾病,是癌症诱因之一。

  然而,目前国内外关于环境持久性有机自由基的产生过程及其环境危险性的研究尚未受到应有的重视。特别是多环芳烃污染土壤中环境持久性有机自由基的形成及环境行为研究则更少,对其产生的机制及寿命(环境稳定性或持久性)认识幸运28不足。

  中科院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室科研人员致力于土壤中多环芳烃的非生物转化过程研究,重点对多环芳烃在土壤表层的光催化转化过程和非光照条件下的化学催化氧化过程进行深入系统研究。

  据介绍,在多环芳烃催化转化过程的研究中,科研人员通过电子顺磁共振系统首次检测到有环境持久性有机自由基的产生,进而开展了深入系统的研究。结果证实,在蒽等多种多环芳烃污染的Fe(III)或Cu(II)改性粘土的模拟样品中可检测到自由基的存在,该自由基的g值为2.0035左右,可以认为是碳中心有机自由基。该自由基的EPR浓度随着反应的时间呈现先增大后缓慢减小的趋势,在环境中的半衰期长达三十多天,可认为是一类典型的持久性自由基。

  研究还发现,环境条件对环境持久性有机自由基的形成和稳定性有较大的影响,在20℃~80℃的温度范围内,环境持久性有机自由基的稳定性随着温度的升高而下降,而相对湿度较高的环境直接制约了环境持久性有机自由基的产生。

  此外,科研人员推断在相对干燥的石油、煤炭等化石燃料污染的土壤中更容易形成环境持久性幸运28有机自由基,这也得到研究结果的证实。这一发现对认识土壤环境中环境持久性有机自由基的形成过程、环境稳定性、归趋规律及其影响机制具有重要的科学意义,同时为评价土壤污染特性及原位治理技术提供新思路。

  据悉,相关研究成果已发表在环境科学与技术类国际期刊《Environmental Science & Technology》上。该研究得到国家自然科学基金、中科院“青年创新促进会”、中科院“西部之光”等项目资助。