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Field Quantification of Hydroxyl Radicals by Flow-Injection Chemiluminescence Analysis with a Portable Device
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2024-01-16 , DOI: 10.1021/acs.est.3c09140 Wanchao Yu 1 , Xiaoshan Zheng 1 , Mengxi Tan 1 , Jingyi Wang 1 , Binbin Wu 1 , Junye Ma 1 , Yishuai Pan 1 , Baoliang Chen 1 , Chiheng Chu 1, 2
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2024-01-16 , DOI: 10.1021/acs.est.3c09140 Wanchao Yu 1 , Xiaoshan Zheng 1 , Mengxi Tan 1 , Jingyi Wang 1 , Binbin Wu 1 , Junye Ma 1 , Yishuai Pan 1 , Baoliang Chen 1 , Chiheng Chu 1, 2
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Hydroxyl radical (•OH) is a powerful oxidant abundantly found in nature and plays a central role in numerous environmental processes. On-site detection of •OH is highly desirable for real-time assessments of •OH-centered processes and yet is restrained by a lack of an analysis system suitable for field applications. Here, we report the development of a flow-injection chemiluminescence analysis (FIA-CL) system for the continuous field detection of •OH. The system is based on the reaction of •OH with phthalhydrazide to generate 5-hydroxy-2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione, which emits chemiluminescence (CL) when oxidatively activated by H2O2 and Cu3+. The FIA-CL system was successfully validated using the Fenton reaction as a standard •OH source. Unlike traditional absorbance- or fluorescence-based methods, CL detection could minimize interference from an environmental medium (e.g., organic matter), therefore attaining highly sensitive •OH detection (limits of detection and quantification = 0.035 and 0.12 nM, respectively). The broad applications of FIA-CL were illustrated for on-site 24 h detection of •OH produced from photochemical processes in lake water and air, where the temporal variations on •OH productions (1.0–12.2 nM in water and 1.5–37.1 × 107 cm–3 in air) agreed well with sunlight photon flux. Further, the FIA-CL system enabled field 24 h field analysis of •OH productions from the oxidation of reduced substances triggered by tidal fluctuations in coastal soils. The superior analytical capability of the FIA-CL system opens new opportunities for monitoring •OH dynamics under field conditions.
中文翻译:
使用便携式设备通过流动注射化学发光分析对羟基自由基进行现场定量
羟基自由基( · OH)是自然界中大量存在的强氧化剂,在许多环境过程中发挥着核心作用。 • OH 的现场检测对于以OH为中心的过程的实时评估是非常理想的,但由于缺乏适合现场应用的分析系统而受到限制。在此,我们报告了用于连续现场检测· OH 的流动注射化学发光分析(FIA-CL) 系统的开发。该系统基于• OH 与邻苯二甲酰肼反应生成5-羟基-2,3-二氢-1,4-酞嗪二酮,该化合物在被H 2 O 2和Cu 3+氧化激活时发出化学发光(CL)。使用芬顿反应作为标准· OH 源成功验证了FIA-CL 系统。与传统的基于吸光度或荧光的方法不同,CL 检测可以最大限度地减少环境介质(例如有机物)的干扰,从而实现高灵敏度• OH 检测(检测限和定量限分别= 0.035 和0.12 nM)。 FIA-CL 的广泛应用包括对湖水和空气中光化学过程产生的• OH 进行现场 24 小时检测,其中• OH 产生的时间变化(水中 1.0–12.2 nM,水中 1.5–37.1 × 10空气中7 cm –3 )与太阳光光子通量非常吻合。此外,FIA-CL 系统还可以对沿海土壤潮汐波动引发的还原物质氧化产生的OH进行 24 小时现场分析。 FIA-CL 系统卓越的分析能力为现场条件下监测OH动态提供了新的机会。
更新日期:2024-01-16
中文翻译:
使用便携式设备通过流动注射化学发光分析对羟基自由基进行现场定量
羟基自由基( · OH)是自然界中大量存在的强氧化剂,在许多环境过程中发挥着核心作用。 • OH 的现场检测对于以OH为中心的过程的实时评估是非常理想的,但由于缺乏适合现场应用的分析系统而受到限制。在此,我们报告了用于连续现场检测· OH 的流动注射化学发光分析(FIA-CL) 系统的开发。该系统基于• OH 与邻苯二甲酰肼反应生成5-羟基-2,3-二氢-1,4-酞嗪二酮,该化合物在被H 2 O 2和Cu 3+氧化激活时发出化学发光(CL)。使用芬顿反应作为标准· OH 源成功验证了FIA-CL 系统。与传统的基于吸光度或荧光的方法不同,CL 检测可以最大限度地减少环境介质(例如有机物)的干扰,从而实现高灵敏度• OH 检测(检测限和定量限分别= 0.035 和0.12 nM)。 FIA-CL 的广泛应用包括对湖水和空气中光化学过程产生的• OH 进行现场 24 小时检测,其中• OH 产生的时间变化(水中 1.0–12.2 nM,水中 1.5–37.1 × 10空气中7 cm –3 )与太阳光光子通量非常吻合。此外,FIA-CL 系统还可以对沿海土壤潮汐波动引发的还原物质氧化产生的OH进行 24 小时现场分析。 FIA-CL 系统卓越的分析能力为现场条件下监测OH动态提供了新的机会。