ESR應用丨在檢測環境持久性自由基中的作用，環境持久性自由基（environmental persistent free radicals，EPFRs）是一類新型的環境風險物質，它是相對傳統關注的短壽命自由基而提出的。EPFRs是指在環境中存在數十分鍾到到幾十天，具有順磁穩定性，可誘發生物係統的氧化應激反應，引起細胞和機體損傷，進而引發疾病的產生，是癌症誘因之一。

一、環境持久性自由基（EPFRs) 是什麽(me) ？

環境持久性自由基(environmental persistent free radicals，EPFRs)是一類新型的環境風險物質，它是相對傳(chuan) 統關(guan) 注的短壽命自由基而提出的。EPFRs是指在環境中存在數十分鍾到到幾十天，具有順磁穩定性，可誘發生物係統的氧化應激反應，引起細胞和機體(ti) 損傷(shang) ，進而引發疾病的產(chan) 生，是癌症誘因之一。

EPFRs包括半醌自由基(semiquinone-type PFRs)、苯氧基自由基、環戊二烯自由基等。

EPFRs廣泛存在於(yu) 各種環境介質中，如大氣顆粒物(如PM2.5)、石油焦炭、木材和塑料以及煤炭的燃燒顆粒物、垃圾焚燒飛灰以及生物炭。另外在有機汙染土壤以及負載有機物的金屬納米顆粒中也發現了EPFRs。

二、電子自旋共振法（ESR/EPR）

近年來，電子自旋共振法（ESR/EPR）因其在檢測含有未成對電子的順磁性物質方麵具有直接、；無需複雜的前處理，可原位且無損測定；可進行定性和定量研究等優(you) 點已經在化學化工、物理學、材料學、生物與(yu) 醫學、環境學、食品、環境、工業(ye) 、石油化學、礦物學和年代學等多個(ge) 領域受到了廣泛關(guan) 注。

電子順磁共振波譜儀(yi) （ESR/EPR）的研究對象包括以下幾類：

• 自由基(free radical)：在分子中含有一個(ge) 未成對電子的物質，如二苯基苦基肼基（DPPH）和三苯甲基自由基。

• 雙基（biradical）或多基（polyradical）：在一個(ge) 分子中含有兩(liang) 個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 以上未成對電子的化合物，但它們(men) 的未成對電子相距較遠，相互作用較弱。

• 三重態分子（triplet molecule）：這種化合物的分子軌道中含有兩(liang) 個(ge) 未成對電子，但與(yu) 雙基不同的是，兩(liang) 個(ge) 未成對電子相距很近，彼此之間有很強的相互作用，如氧分子(³O₂)。它們(men) 可以是基態（基態三重態：如基態的分子氧）或者激發態（激發三重態）。

• 過渡金屬離子和稀土離子：這類分子在原子軌道中出現未成對電子，如Ti³⁺ (3d¹) ，V⁴⁺ (3d¹) ，Mn²⁺(3d⁵)，Fe²⁺和Cu²⁺等。

• 固體(ti) 中的晶格缺陷：一個(ge) 或多個(ge) 電子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成一個(ge) 有單電子的物質。如麵心和體(ti) 心等。

• 具有奇數電子的原子和含有單電子的分子：如氫、氮、堿金屬原子。

• 此外，對於(yu) 有些不能直接用電子順磁共振法進行檢測的非順磁性物質，例如單態氧分子(¹O₂)等，可以采用自旋標記（Spin Labelling）法。

三、電子自旋共振法（ESR/EPR）在環境持久性自由基中的應用

（1）分析PM顆粒中的自由基成份

EPR能觀測SOA和礦物性粉塵的水溶液中具有毒性的O-中心及C-中心自由基類物質.

自由基的形成是源於(yu) 氫過氧化物有機物（ROOH）的分解，這些分解通常是通過均裂或芬頓類反應產(chan) 生:

ROOH → RO· + ·OHROOH + Fe²⁺ → RO· + OH^- + Fe³⁺  ROOH + Fe²⁺ → RO^- + ·OH + Fe³⁺

（2）EPR研究北京霧霾期間的空氣中的大氣顆粒物PM樣本：

            EPR研究了不同PM粒徑顆粒中的EPFRs，並將其鑒定為(wei) 半醌自由基:

EPR研究了不同PM粒徑顆粒中的EPFRs，並將其鑒定為(wei) 半醌自由基:

EPR實驗數據結果表明，在顆粒粒徑d_ae< 1 µm 時，EPFRs的含量是多的，可以說顆粒的主要成份就是EPFRs，同時這種粒徑小的顆粒也是危害性的.

對EPFRs的日常監控結果顯示出環境中EPFRs的變化，這也顯示著EPFRs對人類健康的長期影響.

（3）EPR研究美國有毒廢物堆場汙染清除基金選定場址的土壤樣本：

美國有毒廢物堆場都是一些被嚴(yan) 重汙染的地區，這些地區需要製定長期的清潔有毒汙染物的方案.

紅色標記的區域是當前政府會(hui) 優(you) 先考慮清潔的區域，黃色是已經遞交清潔方案的區域，綠色則代表已經清潔過的場址區域.

EPR能觀測這些土壤樣本裏麵含有持久性自由基及過渡金屬（如Mn²⁺）.

注：如果您我們(men) 束蘊儀(yi) 器公眾(zhong) 號分享的這些案例感興(xing) 趣，或者想對這篇文章中的電子順磁共振波譜（ESR/EPR）測試方法感興(xing) 趣，歡迎點擊“閱讀原文”留言來留下，我們(men) 電子順磁共振波譜的應用工程師將非常樂(le) 於(yu) 為(wei) 您提供優(you) 質的解答服務。此外，本司有便攜式的micro ESR順磁共振波譜儀(yi) 的樣機，歡迎各位老師們(men) 聯係預約樣機做demo演示服務。

四、電子自旋共振法（ESR/EPR）的應用方向

01教學和科研

催化（光催化、電催化、催化劑改性）：光生電子和空穴中心的鑒定催化劑中半導體(ti) 過渡金屬離子摻雜和表麵修飾對催化性能的影響；光催化產(chan) 生的活性自由基的定性和定量檢測（在汙水處理領域中，使用高級氧化技術—芬頓/光芬頓等產(chan) 生的羥基自由基）.

環境汙染物檢測：多環芳烴的測定；大氣顆粒物(如PM2.5)、石油焦炭、煤炭的燃燒顆粒物、垃圾焚燒飛灰、生物炭、有機汙染土壤、載有機物的金屬納米顆粒等中環境持久性自由基( EPFRs)檢測；大氣中過氧自由基和硝酸根自由基的測定.

材料摻雜：催化材料改性、材料摻雜、晶格缺陷.

ROS活性氧：炎症反應、腫瘤物的藥理學研究.

定年：采用石英熱活化電子自旋共振(ESR)測年.

教學：11種不同EPR實驗設計直觀介紹EPR波譜學的基本理論與(yu) 實踐（包括EPR 波譜學介紹、常見樣品信號、對油脂氧化進行動力學和定量分析等）；與(yu) 課堂教學配套的教師及學生使用手冊(ce) ；由入門至專(zhuan) 業(ye) 的教學套裝.

工業(ye)

食品及飲料的氧化/抗氧化：啤酒、食用油及飲料(例如，茶、酒、咖啡等)的保質期分析（貨架期、保鮮）和抗氧化性能測定.

輻照食品劑量檢測：含有纖維素和骨骼食品中的輻照殘留劑量的快速可靠檢測，擁有歐盟標準.

丙氨酸劑量計：長期監控輻射劑量(20Gy to 200kG)，檢測材料的防輻射性能.

聚合物工業(ye) ：熱退火期間聚合物中自由基重組程度的確定；聚合物老化；塗料性能；輻照損傷(shang)  .

今日重點

環境持久性自由基(environmental persistent free radicals，EPFRs)：是一類新型的環境風險物質，它是相對傳(chuan) 統關(guan) 注的短壽命自由基而提出的。EPFRs是指在環境中存在數十分鍾到到幾十天，具有順磁穩定性，可誘發生物係統的氧化應激反應，引起細胞和機體(ti) 損傷(shang) ，進而引發疾病的產(chan) 生，是癌症誘因之一。ESR應用丨在檢測環境持久性自由基中的作用

免責說明

>>>> 束蘊儀(yi) 器公眾(zhong) 號所發布內(nei) 容（含圖片）來源網上文章原作者的已發表文章或互聯網轉載，文章版權、數據及所述觀點歸原作者及原出處所有。束蘊儀(yi) 器公眾(zhong) 號發布及轉載目的在於(yu) 傳(chuan) 遞更多信息，以供讀者閱讀、自行參考及評述，並不代表本公眾(zhong) 號讚同其觀點和對其真實性負責。如果您認為(wei) 本文存在任何侵權之處，請與(yu) 我們(men) 取得聯係，我們(men) 會(hui) 及時進行處理。ESR應用丨在檢測環境持久性自由基中的作用