環(huán)境持久性有機自由基（Environmental Persistent Free Radicals, EPFRs）是相對于傳統(tǒng)關注的短壽命自由基而提出的。與傳統(tǒng)認識的自由基相比，EPFRs的半衰期較長，它可在環(huán)境中存在數(shù)十分鐘到幾十天。EPFRs被認為是一類新型的環(huán)境風險物質，可誘發(fā)生物系統(tǒng)的氧化應激反應，引起細胞和機體損傷，引發(fā)肺部和心血管疾病，是癌癥誘因之一。然而，目前國內外關于EPFRs的產(chǎn)生過程及其環(huán)境危險性的研究尚未受到應有的重視。特別是多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）污染土壤中EPFRs的形成及環(huán)境行為研究則更少，對其產(chǎn)生的機制及壽命（環(huán)境穩(wěn)定性或持久性）認識不足。
中國科學院新疆理化技術研究所環(huán)境科學與技術研究室科研人員致力于土壤中PAHs的非生物轉化過程研究，重點對PAHs在土壤表層的光催化轉化過程和非光照條件下的化學催化氧化過程進行深入系統(tǒng)研究。研究發(fā)現(xiàn)，通過對粘土礦物表面微觀理化特性的調控，可以在很大程度上提高PAHs的光催化和暗反應降解速率，這為PAHs污染土壤的原位化學修復技術的發(fā)展提供了理論基礎。在PAHs催化轉化過程的研究中，科研人員通過電子順磁共振系統(tǒng)首次檢測到有 EPFRs的產(chǎn)生，進而開展了深入系統(tǒng)的研究。結果證實，在蒽等多種PAHs污染的Fe(III)或Cu(II)改性粘土的模擬樣品中可檢測到自由基的存在，該自由基的g值為2.0035左右，可以認為是碳中心有機自由基。該自由基的EPR濃度隨著反應的時間呈現(xiàn)先增大后緩慢減小的趨勢，在環(huán)境中的半衰期長達三十多天，可認為是一類典型的持久性自由基。研究還發(fā)現(xiàn)，環(huán)境條件對EPFRs的形成和穩(wěn)定性有較大的影響，在20~80℃的溫度范圍內，EPFRs的穩(wěn)定性隨著溫度的升高而下降，而相對濕度較高的環(huán)境直接制約了EPFRs的產(chǎn)生。
此外，科研人員推斷在相對干燥的石油、煤炭等化石燃料污染的土壤中更容易形成EPFRs，這也得到研究結果的證實。這一發(fā)現(xiàn)對認識土壤環(huán)境中EPFRs的形成過程、環(huán)境穩(wěn)定性、歸趨規(guī)律及其影響機制具有重要的科學意義，同時為評價土壤污染特性及原位治理技術提供新思路。
相關研究成果發(fā)表在環(huán)境科學與技術類國際期刊Environmental Science & Technology上。該研究得到國家自然科學基金、中科院“青年創(chuàng)新促進會”、中科院“西部之光”等項目資助。
多環(huán)芳烴污染土壤中EPFRs的形成過程
