与化石燃料燃烧有关的环境持久性自由基（EPFRs）

“...从煤炭燃烧、汽车尾气和生物质燃烧活动中收集的颗粒物样本中检测到了环境持久性自由基（EPFRs）的显著存在。”

环境持久性自由基（EPFRs）是不完全燃烧产生的有毒产物。它们通过与芳香烃的相互作用在颗粒物上形成，通过金属氧化物进行催化的¹。与自由基不同，EPFRs的反应性不高，因此可以在环境中持续存在几个月，甚至是无限期。

EPFRs可导致DNA损伤、心脏毒性和氧化应激，并通过对肺部、免疫和心血管系统的负面影响而对人类健康造成损害^2,3。空气中的细小颗粒物有可能将EPFRs带入呼吸道和肺部深处，在那里它们可能对人类健康产生不利影响。事实上，颗粒物上的EPFRs比众所周知的单个有机污染物的细胞毒性更大¹。EPFRs的寿命延长意味着，尽管它们本身的破坏力比自由基小，但它们更有可能对人类造成损害。此外，EPFRs还可能会诱发更有害的活性氧的产生^2,4。

EPFRs对人类造成伤害的巨大潜力促使了广泛的相关研究，以确定它们在颗粒物质中的普遍性和性质。在含有大量人造颗粒物的大气中，已经检测到大量的EPFRs。这表明，它们的分布在雾霾条件下可能会发生改变。雾霾是一个术语，用来描述灰尘、烟雾和其他干燥颗粒物掩盖了天空的清晰度的大气。雾霾状况在北京越来越普遍，2015年，大气中的颗粒物水平是中国国家环境空气质量标准的8倍。

由于不知道空气中颗粒物中EPFRs的水平和粒径分布，所以无法明确确定雾霾状况对健康的影响。为了更好地评估雾霾条件下的潜在健康风险，一项研究测量了北京雾霾和非雾霾条件下细颗粒物的EPFRs暴露水平⁵。

研究人员在雾霾天和非雾霾天都收集了颗粒物样品，并使用布鲁克EMX-plus X162波段EPR波谱仪，通过电子顺磁共振（EPR）谱测定EPFRs的数量及其颗粒大小分布。此外，从化石燃料高度燃烧的大气中收集的颗粒物，如燃煤、汽车尾气、垃圾焚烧，也用EPR波谱法评估EPFRs含量。

EPR波谱分析显示，在雾霾天收集的空气颗粒物中EPFRs的平均浓度比以前报告的美国大气中的水平高两个数量级。通过使用EPR波谱学来确定在广泛的化石燃料燃烧地区收集的样本中的EPFRs的高浓度，该技术使研究人员能够支持这样的理论，即这可能是空气中颗粒物的EPFRs的主要来源。

此外，EPFRs的最高含量是在颗粒物的细小部分（直径<1μm）中发现的，这些颗粒物在吸入时最有可能进入肺部深处。与以前的研究一致，本研究中收集的样本中的EPFRs的平均半衰期约为2个月。

因此，这项研究的结果为评估EPFRs的潜在风险提供了基础。需要特别注意的是，在人类活动频繁的地区，EPFRs的含量可能最高。此外，EPFRs的持久性意味着它们有可能对环境和人类健康产生长期不利影响。

参考文献：

1. 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.
2. Chuang GC, et al. Environmentally Persistent Free Radicals Cause Apoptosis in HL-1 Cardiomyocytes. Cardiovasc Toxicol. 2017;17(2):140 149.
3. 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.
4. Gehling W, et al. Hydroxyl Radical Generation from Environmentally Persistent Free Radicals (EPFRs) in PM2.5. Environ. Sci. Technol. 2014;48:4266 4272.
5. 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.