应用文档 - 磁共振

评估土壤中环境持久性自由基的分布程度

“……EPFR不局限于燃烧产生的颗粒物,且其在环境中的分布程度比最初的猜测更为广泛。”

“……EPFR不局限于燃烧产生的颗粒物,且其在环境中的分布程度比最初的猜测更为广泛。”

环境持久性自由基(EPFR)是一种危害人类健康的物质,它可能通过氧化应激引起肺损伤。它们是芳香烃相互作用的结果,可以持续存在数十年。最近,有研究表明,在燃烧产生的空气颗粒物中,其浓度很高1。

由于土壤含有形成EPFR的三个关键组分(具有氧化还原活性过渡金属、分子前体有机污染物,及二氧化硅或粘土基质载体),因此假设土壤和沉积物也可能构成EPFR风险。此外,众所周知,土壤会积聚本身就可以形成有害自由基的有机污染物。这一点尤其值得关注,由于已知吸入的土壤有机物会降低肺部液体中的抗氧化剂水平2,因此EPFR对人类的风险会增加。

在美国,环境保护署发起了超级基金计划,以清理美国一些污染最严重的土地。该项目旨在清除受影响地区的污染物,以保护公众健康和环境。随着对EPFR的日益关注和对其持续期的了解,人们开始担心,尽管这些所谓的超级基金清理点已得到处理,但仍可能是EPFR的来源。因此,最近正加大努力对超级基金清理点的EPFR风险程度进行评估。

研究人员对从一处被五氯酚污染了25年以上的前木材加工设施收集的土壤样本进行分析,发现存在EPFR3。据推测,这些EPFR一定是通过土壤基质中的有机化合物与其它无机和生物土壤成分之间的相互作用、以及电子转移到土壤基质中而形成的。因此,有危险废弃物污染史的清洁土壤确实存在有EPFR的风险。

最近的一项研究调查了三个额外的超级基金清理点的EPFR的形成程度,这些地点的土壤受到了有害化合物的污染,如五氯酚(PCP)、多环芳烃(PAH)、多氯联苯(PCB)和多溴联苯醚(PBDE)4。研究人员使用布鲁克 EMX–10/2.7电子顺磁共振(EPR)波谱仪,对每个地点的土壤样品进行了分析。

有污染史的样本中的EPFR浓度比未受污染的土壤样本高出30倍4。EPFR在中等深度(10~20cm)土壤中的含量最高,在底层(20~30cm)土壤中的含量最少。污染土壤样品的碳含量高于未污染土壤样品,表明存在额外的有机物(污染物)。此外,EPFR浓度与总碳含量呈很强的线性相关关系。这表明,土壤有机质可能因此促进活性氧的产生,而非将其清除。

EPFR在十年至一个世纪前被污染的土壤中的存在,表明EPFR是由土壤中的分子污染物不断形成的。这些研究结果证实,EPFR浓度升高不仅限于燃烧产生的颗粒物,而且也出现在污染土壤中,因此,其在环境中的分布程度比最初的猜测更为广泛。

参考文献

  • Yang L, et al Highly Elevated Levels and Particle-Size Distributions of Environmentally Persistent Free Radicals in Haze-Associated Atmosphere. Environ. Sci. Technol. 2017;51(14):7936–7944.
  • Qi S, et al. Damage to lung epithelial cells and lining fluid antioxidant defense by humic acid. Environ Toxic Pharm. 2008;26:96–101.
  • dela Cruz ALN, et al. Detection of environmentally persistent free radicals at a superfund wood treating site. Environ Sci Technol. 2011;45(15):6356–6365.
  • dela Cruz ALN, et al. Assessment of Environmentally Persistent Free Radicals in Soils and Sediments from Three Superfund Sites. Environ Sci Process Impacts 2014;16(1):44–52.