? ? ? ? 環境長壽命自由基 (Environmentally persistent free radicals, EPFRs)是指大氣污染物中一類新型的環境風險物質，能在大氣環境中持久存在，可能對人體造成健康損壞。如何快速和精準的定量測量EPFRs在微量大氣顆粒物中的含量，是大氣EPFRs研究的關鍵瓶頸技術。目前EPR波譜是檢測自由基的最直接的方法，對于空氣顆粒物中的PM2.5等的檢測只能通過兩種方法：基于石英管的EPR直接檢測法和溶劑萃取法，直接檢測法中，一般采用細長的石英管進行檢測，但是該方法存在一些缺點，比如石英管中PM2.5的密度較難控制，導致無法準確定量；且存在裝樣困難等問題。而溶劑萃取的方法也存在一些不足，其一是不能保證將樣品中的所有自由基都萃取到溶液中，這些持久性自由基也可能與溶劑發生化學反應，而且樣品制備過程需要耗費較長時間。盡管這兩種方法較為成熟，但仍然缺乏一種快捷簡單的檢測方法。
??????? 為此，陳慶彩等人基于石英管組織池建立了一套新穎的快速、便捷定量大氣EPFRs的分析方法，并將該方法成功的運用于西安市大氣污染程度調查研究。該方法將進一步擴展或促進大氣EPFRs理化性質、來源解析以及防治措施等研究，如圖1所示。?
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??????? 首先，研究者對EPR相關信號響應因素的空間分布進行了研究，包括諧振器，石英組織池，石英管，玻璃毛細管及Cr3+標，如圖2。通過計算得到各種條件下樣品與Cr3+標的面積比，這些結果則用于計算真實自旋數的校正系數。
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? ? ? 隨后，研究者使用該方法測試了不同大氣顆粒物樣品中的PM2.5的自旋濃度，其與美國大氣中檢測到PM2.5的自旋濃度相似。此后又進行了該實驗方法的重現性和靈敏度的研究，見表1，實驗結果驗證了該方法良好的重現性。通過計算證明了使用該方法可檢測到的大氣自旋數濃度為6.0*1013 spins/m3，闡明了該方法的可行性。
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a曝光在可見光（400-700nm）下的2017年2月19日樣品
b三次實驗的算術平均值
最后通過與傳統方法的比較，見圖3。首先對比了石英池與石英管的方法，實驗結果表明基于石英組織池的方法展現了更為良好的重現性和準確性，而且相比石英管的方法更節省時間。此外，研究者還提出了多溶劑萃取的方法，使用了水，甲醇，DCM和正己烷多種溶劑，對比傳統的溶劑萃取法，結果表明多種溶劑萃取可以檢測到總的EPFRs的濃度。
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結論
1.?傳統的EPFRs檢測方法，如基于石英管的直接檢測法和溶劑萃取法樣品制備過程復雜，定量分析準確度低。
2.?基于石英組織池的EPR方法則為一種高效、可重復性好的大氣中PM2.5樣品中EPFRs總含量的定量檢測方法。相比傳統的溶劑萃取法，多溶劑的方法也可有效地避免EPFRs與溶劑之間發生化學反應。
3.?該方法對大量PM2.5樣品中EPFRs的來源、濃度及物化性質的研究具有重要意義。
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參考文獻：
Qingcai Chen et al. Rapid determination of environmentally persistent free radicals (EPFRs) in atmospheric particles with a quartz sheet-based approach using electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy?[J]. Atmospheric Environment?2018, 184,140-145
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文章中使用的德國Freiberg Instruments公司的MS5000順磁波譜儀，該儀器擁有快捷簡便準確的定量測試方法和完善的數據處理和分析系統，它還具有小巧輕便靈活的特點，為科研工作者帶來便捷。
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德國美嘉特電子順磁共振波譜儀——MiniSpcope MS 5000
MiniSpcope MS 5000系列電子自旋共振波譜儀結合了最先進的電子技術以及磁場和諧振腔工程應用的拓展經驗，實現了兩倍以上的信噪比的提升，具有出色的靈敏度和磁場穩定性，是理想的微型波譜儀。
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該儀器的應用對象主要是含有未成對電子的物質，可用于檢測順磁體的磁化率，輻照損傷和輻照效應，研究酶反應動力學以及細胞組織中自由基與疾病的關系等。
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應用領域
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應用實例
1. 環境化學：污水處理，大氣顆粒物
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2. 催化與材料：光催化，電催化，芬頓反應，材料改性及缺陷檢測等
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3. 生命科學：癌癥、心腦血管疾病發病機理研究，氮氧自由基、活性氧等檢測
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4. 地質測年及輻照劑量檢測
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附件
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