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多环芳烃与粘土矿物界面反应过程中持久性自由基的产生和稳定

粘土矿物，多环芳烃，环境持久性自由基，界面反应

环境持久性自由基（environmental persistent free radicals，EPFRs）是一种新型环境污染物，具有高反应活性和长效性，能对人体和生物造成损伤。多环芳烃（PAHs）是由两个及以上的苯环簇状排列键合形成的有害的有机化合物，含有不饱和的苯环结构分子，其结构含有较多的离域电子，在与氧化性高的物质接触时可充当电子供体。粘土矿物通常被认为是土壤中化学活性最强的一类成分，其独特的层状结构和带负电荷使得层间存在大量阳离子，因此粘土矿物可作为电子受体接收电子。目前已有多种粘土矿物显示出明显的吸附多环芳烃的能力，多环芳烃首先通过物理吸附直接与粘土矿物络合，然后将一个电子转移给粘土矿物层间的阳离子，形成的有机阳离子自由基在粘土矿物层间得以稳定，生成的种类、数量以及形成机制均会随着粘土矿物的结构和污染物特性的不同而改变，EPFRs的生成位点也存在争议。本研究选取粘土矿物中的2:1型的硅酸盐矿物-蒙脱土作为实验载体，蒽作为多环芳烃的代表污染物，研究了蒙脱土界面上作用位点和蒽转化生成持久性自由基的机制，通过电子顺磁共振光谱（EPR）对自由基信号进行检测，发现了蒙脱土上长达50天的自由基的存在，其g值在2.0024-2.0036之间，属于碳中心自由基和氧中心自由基的混合自由基，自由基的强度随着时间变化总体呈现先增后减的趋势。