環(huán)境污染作為全 球性的危機(jī)之一，正時(shí)刻影響著人類的生命健康。而在大氣污染物、水體污染物、土壤污染物中，均存在著一類新興的環(huán)境有害物質(zhì)——環(huán)境持久性自由基（Environmentally Persistent Free Radicals, EPFRs），其在環(huán)境中可謂無(wú)處不在,能夠誘導(dǎo)生成活性氧化物種（ROS），引起細(xì)胞和機(jī)體損傷，是癌癥誘因之一，有較強(qiáng)的生物危害性。電子順磁共振（EPR）技術(shù)則能對(duì)EPFRs進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行定量分析，從而找到危害源頭，解決根本問(wèn)題。

什么是環(huán)境持久性自由基（EPFRs）

環(huán)境持久性自由基（Environmental Persistent Free Radicals, EPFRs）是一類新型的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)，是相對(duì)于傳統(tǒng)關(guān)注的短壽命自由基而提出的，其可在環(huán)境中存在數(shù)十分鐘到幾十天，壽命較長(zhǎng)，具有穩(wěn)定性和持久性。其穩(wěn)定性是基于自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易分解、難以相互反應(yīng)發(fā)生猝滅。其持久性是基于在環(huán)境中不易與環(huán)境中其他物質(zhì)反應(yīng)的惰性，因此在環(huán)境中可以持久性存在。常見(jiàn)的EPFRs有環(huán)戊二烯基、半醌、苯氧基等自由基。

常見(jiàn)的EPFRs

環(huán)境持久性自由基（EPFRs）從何而來(lái)？

環(huán)境持久性自由基（EPFRs）廣泛存在于各種環(huán)境介質(zhì)中，例如大氣顆粒物（如PM 2.5）、工廠排放的廢氣、煙草、石油焦炭、木材和塑料以及煤炭的燃燒顆粒物、水體可溶性組分及有機(jī)污染土壤等。EPFRs在環(huán)境介質(zhì)中遷移路徑廣泛，可以通過(guò)垂直上升、水平遷移、向水體垂直沉降、向陸地垂直沉降以及水體向陸地遷移。并且在遷移的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生新的活性自由基，直接影響環(huán)境，是污染物天然來(lái)源的貢獻(xiàn)源。

EPFRs的形成及多媒介轉(zhuǎn)移

（Environmental Pollution 248 (2019) 320-331）

電子順磁共振（EPR）技術(shù)在EPFRs檢測(cè)方面的應(yīng)用

電子順磁共振是目前唯 一能夠直接檢測(cè)和研究含有未成對(duì)電子物質(zhì)的一種波譜學(xué)技術(shù)，由于其靈敏度高，可進(jìn)行實(shí)時(shí)原位監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)，在EPFRs檢測(cè)方面發(fā)揮了重要作用。

對(duì)于EPFRs檢測(cè)，EPR可提供空間維度和時(shí)間維度方面的信息。

空間維度指通過(guò)EPR譜圖可以證明自由基的存在、獲取分子結(jié)構(gòu)等方面的信息。通過(guò)EPR測(cè)試可以分析樣品中的自由基等物種，其中連續(xù)波EPR譜圖可以提供g因子和超精細(xì)耦合常數(shù)A等信息，進(jìn)而讓研究者獲得自由基的電子結(jié)構(gòu)等信息。

時(shí)間維度指可通過(guò)監(jiān)測(cè)EPR信號(hào)的存在時(shí)間來(lái)推斷出EPFRs的半衰期。

EPR技術(shù)檢測(cè)土壤環(huán)境中的EPFRs

石油的加工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸以及儲(chǔ)油罐可能的泄漏都易造成土壤污染。雖然熱處理技術(shù)可用來(lái)修復(fù)各類揮發(fā)性、半揮發(fā)性、農(nóng)藥及多氯聯(lián)苯所污染的土壤，但加熱可能會(huì)改變土壤理化性質(zhì)。使用EPR技術(shù)可研究低溫?zé)崽幚韺?duì)于土壤中五 氯  苯酚和EPFRs的影響。

使用兩種加熱方式：封閉加熱（缺氧條件）和開(kāi)放加熱（富氧條件）對(duì)土壤進(jìn)行熱處理并進(jìn)行EPR測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示開(kāi)放加熱土壤的EPR自由基信號(hào)略寬且較弱，表明開(kāi)放加熱導(dǎo)致了一個(gè)以氧為中心結(jié)構(gòu)的五 氯 苯 酚基或其他相似的自由基的形成。在100°C的開(kāi)放加熱條件下，EPFR濃度最 高為10×1018自旋/g；在75°C的閉式加熱條件下，EPFR濃度最 高為12 × 1018自旋/g。結(jié)果表明，低溫處理含五 氯 苯 酚污染的土壤可以將五 氯 苯 酚轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的EPFRs，這些EPFRs可能在環(huán)境中存在足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

封閉加熱與開(kāi)放加熱土壤的EPR譜圖及相應(yīng)的EPFRs與PCP的濃度

（Environ Sci Technol, 2012, 46(11): 5971-5978）

EPR技術(shù)檢測(cè)煙草煙霧中的EPFRs

煙草煙霧是由微粒/飛沫（簡(jiǎn)稱TPM，總顆粒物）和氣相化學(xué)物質(zhì)（有毒氣體、揮發(fā)性有機(jī)化合物、短命自由基等） 組成的氣溶膠。TPM包含了高濃度、長(zhǎng)壽命的EPFRs，這些穩(wěn)定的自由基通過(guò)形成羥基自由基（?OH）造成DNA損傷，從而對(duì)人類健康造成長(zhǎng)期不利的影響。

對(duì)于傳統(tǒng)卷煙，由于存在碳中心自由基，因此可用EPR技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。但隨著現(xiàn)代電子 煙的發(fā)展，研究人員也開(kāi)始了對(duì)于電 子 煙中自由基的檢測(cè)。通過(guò)EPR檢測(cè)技術(shù)，可分別測(cè)定電 子 煙在吸取過(guò)程中產(chǎn)生的自由基情況，并對(duì)TPM中EPFRs的生成和產(chǎn)生的ROS進(jìn)行量化。 

電 子 煙TMP形成的羥基自由基含量

（Environmental Science & Technology 2020 54 (9), 5710-5718）

EPR技術(shù)檢測(cè)燃煤開(kāi)采地區(qū)的EPFRs

云南省宣威市是我國(guó)肺癌發(fā)病率較高的地區(qū)，該地?zé)熋簝?chǔ)量豐富，居民在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中使用煙煤，煙煤燃燒產(chǎn)生含有多環(huán)芳香烴等物質(zhì)的污染物被認(rèn)為是肺癌高發(fā)的主要原因。多環(huán)芳香烴（PAHs）是環(huán)境中分布最為廣泛的潛在致癌致畸的化學(xué)污染物，其分子本身不具有順磁性，但在硅-鋁催化劑作用下易氧化為相應(yīng)的陽(yáng)離子自由基。這種吸附在催化劑表面的陽(yáng)離子自由基很穩(wěn)定，可通過(guò)EPR檢測(cè)出來(lái)。同時(shí)，EPR的信號(hào)強(qiáng)度與PAHs的濃度成線性關(guān)系，因此可用EPR監(jiān)測(cè)PAHs的總濃度。

國(guó)儀量子連續(xù)波電子順磁共振波譜儀

國(guó)儀量子電子順磁共振波譜儀為直接檢測(cè)順磁性物質(zhì)提供了一種非破壞性的分析方法。可研究磁性分子、過(guò)渡金屬離子、稀土離子、離子團(tuán)簇、摻雜材料、缺陷材料、自由基、金屬蛋白等含有未成對(duì)電子物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力學(xué)等信息，能夠提供原位和無(wú)損的電子自旋、軌道和原子核等微觀尺度的信息。在物理、化學(xué)、生物、材料、工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

可靠穩(wěn)定

同時(shí)具備高靈敏度、高準(zhǔn)確度、 高穩(wěn)定性

軟件靈活

集成儀器控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件，靈活易用

臺(tái)式便捷

集成化程度高、小巧輕便，可置于桌面使用

調(diào)諧方便

同時(shí)支持手動(dòng)和自動(dòng)化調(diào)諧，調(diào)諧使用方便

定量準(zhǔn)確

可選內(nèi)置標(biāo)樣，進(jìn)行精確g值測(cè)定和定量EPR測(cè)量

附件多樣

可任意搭配變溫測(cè)量、自動(dòng)轉(zhuǎn)角器、原位光照等

應(yīng)用領(lǐng)域

化學(xué)領(lǐng)域

配位化合物結(jié)構(gòu)研究、催化反應(yīng)、自由基檢測(cè)、活性氧物種檢測(cè)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、小分子化學(xué)藥物

環(huán)境領(lǐng)域

環(huán)境監(jiān)測(cè)如大氣污染（PM2.5）、高級(jí)氧化法污水處理、過(guò)渡金屬重金屬、環(huán)境持久性自由基等

材料物理

單晶體缺陷、磁性材料性質(zhì)、半導(dǎo)體傳導(dǎo)電子、太陽(yáng)能電池材料、高分子性能、光纖缺陷、催化材料檢測(cè)等

生物醫(yī)療

抗氧化劑表征、金屬酶自旋標(biāo)記、活性氧（ROS）及酶活表征、職業(yè)病防護(hù)研究、核輻射應(yīng)急醫(yī)療救援診斷分類、癌癥放療輻照相關(guān)研究等

食品行業(yè)

農(nóng)產(chǎn)品輻照劑量、啤酒風(fēng)味保鮮期、食用油酸敗檢測(cè)、丙氨酸劑量計(jì)、食品飲料抗氧化性等

工業(yè)領(lǐng)域

涂料老化研究、化妝品自由基防護(hù)系數(shù)、鉆石陷阱鑒定、煙草濾嘴過(guò)濾功效、石油化工自由基質(zhì)控等

應(yīng)用案例

可拓展的功能

液氮變溫系統(tǒng)

可實(shí)現(xiàn)原位低（高）溫測(cè)試

原位光照系統(tǒng)

基于氙燈，實(shí)現(xiàn)紫外光、可見(jiàn)光到近紅外光的全波長(zhǎng)原位光照需求，有效助力光催化領(lǐng)域科研發(fā)展

轉(zhuǎn)角器

軟件控制可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)角，可用于研究不同取向的晶體性質(zhì)。

液氮變溫單元

液氮指形杜瓦

光照單元

標(biāo)準(zhǔn)樣品

4 mm外徑樣品管、扁平池

為您提供全面的學(xué)術(shù)研討服務(wù)

豐富的測(cè)樣結(jié)果驗(yàn)證

某金剛石平行磁場(chǎng)信號(hào)

除氧后TEMPOL信號(hào)

多種自由基信號(hào)

Cu價(jià)態(tài)

國(guó)儀量子 國(guó)產(chǎn)臺(tái)式電子順磁共振波譜儀 EPR200M 應(yīng)用于環(huán)境污染檢測(cè)由國(guó)儀量子技術(shù)（合肥）股份有限公司為您提供，如您想了解更多關(guān)于國(guó)儀量子 國(guó)產(chǎn)臺(tái)式電子順磁共振波譜儀 EPR200M 應(yīng)用于環(huán)境污染檢測(cè) 報(bào)價(jià)、型號(hào)、參數(shù)等信息，歡迎來(lái)電或留言咨詢。

注：該產(chǎn)品未在中華人民共和國(guó)食品藥品監(jiān)督管理部門申請(qǐng)醫(yī)療器械注冊(cè)和備案，不可用于臨床診斷或治療等相關(guān)用途。