环境科学：与化石燃料燃烧相关的环境持久性自由基

“从燃煤活动、汽车尾气和生物质燃烧活动中采集的颗粒物样品中检测到环境持久性自由基的大量存在。”

环境持久性自由基（EPFR）是由于不完全燃烧而产生的毒性产物。通过与芳香烃的相互作用在颗粒物上形成，金属氧化物会促进其形成（1）。与自由基不同，EPFR不具备高度反应性，因此可以在环境中持续存在几个月，甚至无限期存在。

EPFR可引起DNA损伤、心脏毒性和氧化应激，并通过对肺、免疫和心血管系统（2,3）的有害影响而损害人体健康。空气中的细小颗粒物可能携带EPFR深入呼吸道和肺，并对人体健康产生不利影响。事实上，颗粒物上的EPFR比众所周知的独立有机污染物更具细胞毒性（1）。EPFR的长期存在意味着，尽管其本身的破坏性不及自由基，但对人体造成损害的机会却更大。此外，EPFR还可能诱发更为有害的活性氧物种的产生（2，4）。

EPFR对人类造成伤害的巨大可能性已经引发了广泛的研究，以确定颗粒物上的EPFR导致的患病率及其性质。在人造颗粒物含量较高的大气中已经检测出大量EPFR。这表明在雾霾条件下其分布可能发生了改变。雾霾是用来描述尘埃、烟雾和其它干燥颗粒物遮蔽天空透明度的一个术语。2015年雾霾天气在北京变得越来越常见，大气中颗粒物含量达到中国国家环境空气质量标准的8倍。

由于大气颗粒物中EPFR的含量和粒径分布尚不清楚，因此无法确定雾霾条件对健康的影响。为了更好地评估由雾霾条件引起的潜在健康风险，在一项研究中对北京在雾霾和非雾霾条件下微粒上的EPFR水平分别进行了测量（5）。

在雾霾日和非雾霾日采集颗粒物样品，使用Bruker EMX-plus X162波段EPR波谱仪，依据电子顺磁共振（EPR）波谱法测定EPFR数量及其粒径分布。此外，针对从高石化燃料燃烧（如燃煤、机动车尾气和垃圾焚烧）产物含量的大气中采集的颗粒物，同样用EPR波谱法评估了其中的EPFR含量。

EPR波谱法分析表明，雾霾日采集的大气颗粒物中的EPFR平均浓度比先前报告的美国大气中的水平高两个数量级。在普遍存在化石燃料燃烧的区域采集样品，并使用EPR波谱法检测出其中的高EPFR含量，该技术使研究人员能够支持以下理论，即这可能就是大气颗粒物中EPFR的主要来源。

此外，在细颗粒物（直径＜1μm）中的EPFR水平最高，吸入后最容易到达肺的深部。本研究所采集的样本中EPFR的平均半衰期为2个月左右，这与以前的研究结果一致。

该项研究的结果为评估EPFR的潜在风险提供了依据。在广泛的人类活动领域中，需要特别注意那些EPFR水平很可能最高的部分。此外，EPFR的持久性意味着它们对环境和人类健康都存在潜在的长期不利影响。

参考文献：

Lomnicki S, et al. Copper Oxide-Based Model of Persistent Free Radical Formation on Combustion-Derived Particulate Matter. Environ. Sci. Technol. 2008;42:4982 4988.

Chuang GC, et al. Environmentally Persistent Free Radicals Cause Apoptosis in HL-1 Cardiomyocytes. CardiovascToxicol. 2017;17(2):140 149.

Dugas TR; et al. Addressing Emerging Risks: Scientific and Regulatory Challenges Associated with Environmentally Persistent Free Radicals. Int. J. Environ. Public Health 2016;13:573.

Gehling W, et al. Hydroxyl Radical Generation from Environmentally Persistent Free Radicals (EPFRs) in PM2.5. Environ. Sci. Technol. 2014;48:4266 4272.

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.

布鲁克提供全球最丰富的NMR和EPR波谱仪及临床前影像MRI研究工具。选择创新，选择诚信和信念，选择布鲁克。