環(huán)境持久性有機(jī)自由基（Environmental Persistent Free Radicals, EPFRs）是相對于傳統(tǒng)關(guān)注的短壽命自由基而提出的。與傳統(tǒng)認(rèn)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(rèn)為是一類新型的環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)，可誘發(fā)生物系統(tǒng)的氧化應(yīng)激反應(yīng)，引起細(xì)胞和機(jī)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(nèi)外關(guān)于EPFRs的產(chǎn)生過程及其環(huán)境危險性的研究尚未受到應(yīng)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(jī)制及壽命（環(huán)境穩(wěn)定性或持久性）認(rèn)識不足。
中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室科研人員致力于土壤中PAHs的非生物轉(zhuǎn)化過程研究，重點對PAHs在土壤表層的光催化轉(zhuǎn)化過程和非光照條件下的化學(xué)催化氧化過程進(jìn)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(diào)控，可以在很大程度上提高PAHs的光催化和暗反應(yīng)降解速率，這為PAHs污染土壤的原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。在PAHs催化轉(zhuǎn)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(jìn)而開展了深入系統(tǒng)的研究。結(jié)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(rèn)為是碳中心有機(jī)自由基。該自由基的EPR濃度隨著反應(yīng)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(dá)三十多天，可認(rèn)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(nèi)，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(jié)果的證實。這一發(fā)現(xiàn)對認(rèn)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(jī)制具有重要的科學(xué)意義，同時為評價土壤污染特性及原位治理技術(shù)提供新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與技術(shù)類國際期刊Environmental Science & Technology上。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院“青年創(chuàng)新促進(jìn)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
