Detecção de Contaminantes Ambientais – Aplicações EPR (ESR)
Como uma das crises globais, a poluição ambiental está afetando a vida e a saúde humana. Existe uma nova classe de substâncias nocivas ao meio ambiente entre os poluentes do ar, da água e do solo – Radicais Livres Persistentes ao Meio Ambiente (EPFRs). Os EPFRs são onipresentes no meio ambiente e podem induzir a geração de espécies reativas de óxidos (ROS), que causam danos celulares e corporais e são uma das causas do câncer e têm fortes efeitos de risco biológico. A tecnologia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR ou ESR) pode detectar EPFRs e quantificá-los para encontrar a fonte do perigo e resolver o problema subjacente.
O que são EPFRs
EPFRs são uma nova classe de substâncias de risco ambiental que são propostas em relação à preocupação tradicional de radicais livres de curta duração. Eles podem existir no ambiente por dezenas de minutos a dezenas de dias, têm uma longa vida útil e são estáveis e persistentes. Sua estabilidade é baseada em sua própria estabilidade estrutural, não é fácil de decompor e é difícil reagir entre si para estourar. A sua persistência baseia-se na inércia que não é fácil de reagir com outras substâncias no ambiente, pelo que pode persistir no ambiente. EPFRs comuns são ciclopentadienil, semiquinona, fenoxi e outros radicais.
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EPFRs comuns
De onde vêm os EPFRs?
Os EPFRs são encontrados em uma ampla gama de meios ambientais, como material particulado atmosférico (por exemplo, PM 2.5), emissões de fábricas, tabaco, coque de petróleo, madeira e plástico, partículas de combustão de carvão e frações solúveis em corpos d’água e solos organicamente contaminados, etc. Os EPFRs têm uma ampla variedade de caminhos de transporte em meios ambientais e podem ser transportados por meio de ascensão vertical, transporte horizontal, deposição vertical em corpos d’água, deposição vertical em terra e migração de corpos d’água em direção à terra. E no processo de migração, podem ser gerados novos radicais reativos, que afetam diretamente o meio ambiente e são contribuintes para as fontes naturais de poluentes.
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Formação e Transferência Multimediada de EPFRs (Poluição Ambiental 248 (2019) 320-331)
Aplicação da Técnica ressonância paramagnética eletrônica EPR para Detecção de EPFRs
ressonância paramagnética eletrônica EPR (ESR) é a única técnica de espectroscopia de onda que pode detectar e estudar diretamente substâncias contendo elétrons desemparelhados e desempenha um papel importante na detecção de EPFRs devido às suas vantagens, como alta sensibilidade e monitoramento in situ em tempo real. Para a detecção de EPFRs, a espectroscopia ressonância paramagnética eletrônica EPR (ESR) fornece informações nas dimensões espacial e temporal. A dimensão espacial refere-se aos espectros ressonância paramagnética eletrônica EPR que podem provar a presença de radicais livres e obter informações sobre a estrutura molecular, etc. análise de espécies como radicais livres na amostra, onde os espectros ressonância paramagnética eletrônica EPR de onda contínua podem fornecer informações como fator g e constante de acoplamento hiperfino A, que por sua vez permite aos pesquisadores obter informações como a estrutura eletrônica dos radicais livres. A dimensão do tempo significa que a meia-vida dos EPFRs pode ser inferida monitorando o tempo atual dos sinais ressonância paramagnética eletrônica EPR.
Aplicação da tecnologia EPR na detecção de EPFRs no ambiente do solo
O processamento, armazenamento, transporte e possível vazamento de petróleo dos tanques de armazenamento são todos suscetíveis à contaminação do solo. Embora as técnicas de tratamento térmico possam ser usadas para remediar solos contaminados por vários voláteis, semivoláteis, pesticidas e PCBs, o aquecimento pode alterar as propriedades físico-químicas do solo. O efeito do tratamento térmico de baixa temperatura em PCPs e EPFRs em solos pode ser estudado usando técnicas de ressonância paramagnética eletrônica EPR.
Os solos foram tratados termicamente e testados para ressonância paramagnética eletrônica EPR (ESR) usando dois tipos de aquecimento: aquecimento fechado (condições anóxicas) e aquecimento aberto (condições ricas em oxigênio). Os resultados do teste mostraram um sinal de radical ressonância paramagnética eletrônica EPR (ESR) ligeiramente mais amplo e mais fraco em solos aquecidos abertos, indicando que o aquecimento aberto resultou na formação de um radical PCP ou outro radical semelhante com uma estrutura centrada no oxigênio. A maior concentração de EPFR foi de 10 × 1018 spin/g sob aquecimento aberto a 100 °C e 12 × 1018 spin/g sob aquecimento fechado a 75 °C. Os resultados sugerem que o tratamento a baixa temperatura do solo contaminado com PCP pode converter o PCP em EPFRs mais tóxicos que podem estar presentes no ambiente por tempo suficiente.
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Espectros EPR de Solos Aquecidos Fechados e Abertos e as Concentrações Correspondentes de EPFRs e PCP (Environ Sci Technol, 2012, 46(11): 5971-5978)
Aplicação da tecnologia EPR para detecção de EPFRs na fumaça do tabaco
A fumaça do tabaco é um aerossol composto de partículas/gotículas (TPM, material particulado total) e produtos químicos em fase gasosa (gases tóxicos, compostos orgânicos voláteis, radicais de vida curta, etc.) O TPM contém altas concentrações de EPFRs de vida longa, radicais estáveis que causam danos ao DNA através da formação de radicais hidroxila (-OH), resultando em efeitos negativos a longo prazo na saúde humana.
Para cigarros convencionais, a presença de radicais livres centrados em carbono os torna detectáveis por técnicas de ressonância paramagnética eletrônica EPR. Para cigarros eletrônicos modernos, a técnica EPR permite a determinação de radicais livres gerados durante a inalação de cigarros eletrônicos e a quantificação da geração de EPFRs e a produção de ROS em TPM, respectivamente.
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A quantidade de radicais hidroxila formados pelo cigarro eletrônico TMP (Ciência e Tecnologia Ambiental 2020 54 (9), 5710-5718)
Aplicação da tecnologia EPR na detecção de EPFRs em áreas de mineração de carvão
Xuanwei, Yunnan, China, é uma região com alta incidência de câncer de pulmão. A área é rica em reservas de carvão betuminoso e os moradores usam carvão betuminoso em sua vida diária e na produção industrial. A combustão do carvão betuminoso produz poluentes que contêm substâncias como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), considerados a principal causa da alta incidência de câncer de pulmão. Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) são os poluentes químicos potencialmente cancerígenos e teratogênicos mais amplamente distribuídos no meio ambiente. As próprias moléculas não são paramagnéticas, mas são facilmente oxidadas aos radicais catiônicos correspondentes sob a ação de catalisadores de sílica-alumínio. Tais radicais catiônicos adsorvidos na superfície do catalisador são estáveis e podem ser detectados por espectroscopia ressonância paramagnética eletrônica EPR. Enquanto isso, a intensidade do sinal de ressonância paramagnética eletrônica EPR está linearmente relacionada à concentração de PAHs, de modo que a concentração total de PAHs pode ser monitorada por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica EPR.
CIQTEK Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR)
A espectroscopia CIQTEK EPR (ESR) fornece um método analítico não destrutivo para a detecção direta de materiais paramagnéticos. Ele pode estudar a composição, estrutura e dinâmica de moléculas magnéticas, íons de metais de transição, íons de terras raras, aglomerados de íons, materiais dopados, materiais defeituosos, radicais livres, metaloproteínas e outras substâncias contendo elétrons desemparelhados, e pode fornecer in situ e não -informações destrutivas na escala microscópica de spins de elétrons, orbitais e núcleos. Tem uma ampla gama de aplicações nas áreas de física, química, biologia, materiais e indústria.
