【摘 要】
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活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)是指含有氧、且具有较高氧化反应活性的一类物质的总称,主要有以下四种类型:激发态的氧分子,即单线态氧(1O2);含氧自由基,如超氧自由
【机 构】
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中国科学院大学资源与环境学院,北京101408
【出 处】
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第21届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2015年学术年会
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活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)是指含有氧、且具有较高氧化反应活性的一类物质的总称,主要有以下四种类型:激发态的氧分子,即单线态氧(1O2);含氧自由基,如超氧自由基(O2·-)、羟基自由基(HO·)和过氧羟基自由基(HO2·)等;含氧的分子,如一氧化氮(NO)和臭氧(O3);过氧化物,如过氧化氢(H2O2)及其衍生物等.ROS在大气中以气相和颗粒相的形式存在,一般来说,气相ROS 具有较高的水溶性和分子扩散系数,进入人体后容易被上呼吸道粘液所吸收,而颗粒相的ROS 则往往可以随着细颗粒或超细颗粒进入肺泡而对人体产生不利影响.目前,大气ROS 的分析方法主要有对羟基苯乙酸(POHPAA)法、呼吸道衬液(RTLF)法、2’,7’-二氯荧光素(DCFH)法及二硫苏糖醇(DTT)法.研究表明,DCFH 在酶的催化作用下能与几乎所有的ROS 物种反应,而其他方法则被证明只能对特定种类的ROS 作出响应.由于ROS 寿命较短、反应活性较高,传统的滤膜采样不能满足其准确测量的要求.虽然近些年来已有少数研究小组利用商业化的气溶胶收集装置开发并研制出了相应的ROS 在线检测系统,但这些仪器仅能对颗粒态ROS 进行定量,因此无法表征ROS 在大气中的气固相分配规律及其相互耦合关系.本研究中,我们根据DCFH 法的原理和特点,设计并开发出了能够同时对气态和颗粒态ROS 进行定量的大气ROS 在线检测系统.该系统主要由样品收集模块、传输与反应模块以及检测模块三部分组成.为了能对气态和颗粒态组分进行有效分离,我们在样品收集模块中选用了北京大学自主研发的气体和气溶胶在线收集系统(Gas and Aerosol Collector,GAC).根据DCFH 法离线优化的结果,我们对ROS 在线检测系统的性能进行了测试和优化.从标准曲线(R2>0.998)、传输效率(>99%)和检出限(气态:0.16 nm H2O2 m-3;颗粒态:0.12nm H2O2 m-3)的优化结果来看,该系统能够满足大气ROS 的准确测量.按照仪器设定,该系统的时间分辨率为20 分钟,而气态和颗粒态样品测量的时间间隔为10 分钟.性能测试完成后,我们将在线仪器的测量结果与膜采样进行了对比,结果表明:样品在离线采集和保存的过程中,ROS 的损失非常明显.本研究是首次利用在线方法同时获取气态和颗粒态ROS的浓度信息,并将对大气氧化性的表征及其来源解析提供强有力的数据支持.
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