稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基的抑制作用

稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基的抑制作用 稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基的抑 制作用 ?第18卷第3粥.I8?.3中国稀土JOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETY200t~年9月Sep2000吨喜 稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基的抑制作用 .王查重!刘亚力,李凤梅,王子健,型堕,彭安0ff’丢;fT丽学院生态环境研究中心环境永化学国家主蕊,北京100085;2.北京师范大能丧物理 攘要:用脉冲辐解法研究了稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基c?0一)的抑制作用.稀土硝酸盐对脉冲辐解克氧甲酸竹溶液产生?O2一有明 显的抑制作用.抑制率在28嚆一92%之间,且稀土硝酸盐浓度与其对?02的抑制作用之间存在明显的剂量教应关系. 关键词:坠蓥基阻直王自由蒸堡旦_硝喊,, 中国分类号:0614.33;啦!10.3文献标识码:A文章编号:l000—4343【2ooo}03—0286—03 稀土以其独特的电子结构和多种优良理化性 质,已被广泛地应用于各个领域l.7O年代以来, 稀土开始应用于农业生产,并进人食物链中,国内 外对稀土元素的环境行为和生物效应已有很多报 道J.但从自由基角度研究稀土元素生物效应 的报道不多,仅有个别文献报道过稀土化台物对温 石棉面产生的羟基自由基有遏制作用由于 自由基作为活性极强的进攻剂,与植物的许多生物 效应和人体的许多疾病有关,研究稀土与自由基的 相互作用可以从另一个侧面揭示稀土元素的刺激 作用机f69和对人体健康的潜在影响.脉冲辐解法 是近年来研究高速反应动力学的新技术,其原理是 利用高能电子束脉冲使体系中某种分子激发,电艇 或分解,研究在短暂脉冲后辐解产物引起的高速化 学反应l.脉冲辐解已经被广泛地应用于化学,生 物化学及自由基医学中对超氧阴离子自由基,羟自 由基的研究I8一 本研究以稀土硝酸盐为对象,利用直线电子加 速器发出电子束脉冲,与含甲酸根的充氧溶液反应 产生?O2一,研究稀土硝酸盐对生成?O2的抑制作 用. 1实验部分 11实验及装置各种稀土氧化物由中科 院长春应用化学所提供,纯度均为99.9%以上.以 优级纯硝酸溶解配制成稀土硝酸盐溶液.实验所 用试剂均为优级纯,使用3次蒸馏水配制.所用气 体均为高纯气体.采用北京师范大学低能核物理 研究所研制的微秒级脉冲辐解装置其测试原理 是利用直线电子加速器发出电子束脉冲,与含甲酸 根的充氧溶液反应产生?O2一.用光学系统监测电 子束脉冲结束后?O2一与加人的反应物的反应,其原 理见图1 电子束脉冲由直线电子加速器产生,电子加速 器为国产BF.5型(北京医疗器械研究所),能量为5 MeV,束流强度为200mA,脉冲宽度为2s,氙灯 为500W.由稳压稳流电源供电.石英反应器用超 图1脉冲辐解实验装置原理图 收藕日期:1999—09—25修订日期:20OO一04—30 基金珥且:国家教委开放基金和国家自然科学基垒(29890280—1)资 助项目 作者{畸介:王春霞(1963一),女,内蒙古人,博士.副研究员 3期王春霞等稀土硝酸盐对生成超氧阴离子自由基的抑制作用287 纯熔融石英制成,直径1era,长1.5cm,反应器兼 作比色池实验中用N20饱和的10I2mol-LI1硫 氰酸钾(KCNS)水溶液作为脉冲电子剂量计,校正 电子束剂量体系中产生的?02一在波长250nm处 有强吸收(,:2×103mol?L-emI1),故用其吸光 度值(,)来表征其强度. 1.2实验方法用N20饱和的10mol?L KCNS溶液盛人石英反应器,校正电子束剂量.然 后盛人待测溶液(pH:6.5),用电子加速器注入电 子束,单脉冲停止后光学监测系统立即记录250hill 的,值. 2结果与讨论 2.1超氧阴离子自由基的生成用氧气饱和的 水溶液用电子束照射后形成下列粒子 HzO一一e一’aq,.OH,H’,H2,H202,H30, 0H一? 在过量甲酸钠存在下,将各种自由基转变为超 氧阴离子自由基 ? OH+HCO0一一H20+CO2?一(:3.5×109 mol一?L?s一) ? H+HCO0一一H2+CO2?一(:5x10smol?L’ 8I1) CO2?一+02—02-一+c02(五:4.2×109mol一-L? s一) e一?aq+02—02?一(:1.9×109mol?L-s一) 式中为反应速率常数.可依据反应体系在250 nm的,值来确定反应体系产生-02一的量.电子束 照射充氧的甲酸钠水溶液形成的?02一,在溶液体 系不含杂质的条件下,发生自发歧化反应.实验 中,反应体系在电子束照射后300—800s期间基 本稳定.可根据此段时间体系吸光值,来表征生 成?02一的量. 2.2稀土硝酸盐溶液对脉冲辐解生成?02一的抑制 作用反应体系加人稀土硝酸盐溶液后,生成 的?02一的浓度明显降低.以La(NO3)3为例,图2 示出La(NO)3浓度为5x10.mol?LI1时对-02一 生成的抑制作用,其抑制率为28.6%. 2.3不同浓度硝酸镧对辐解产生?02一的影响 为进一步确定稀土化合物对脉冲辐解产生?02一的 图2La(NO3)的充氧甲酸钠体系对辐解产生?02的抑 制作用 (1)纯充氧甲酸钠体系;(2)5×10I4mol?L La(NO3)3的充氧甲酸钠体系 抑制作用,在同一测试条件下研究了不同浓度 L~(NO3)3溶液对辐解产生-02一的作用.图3为不 同浓度的La(N03)3溶液对辐解产生?02一的影响, 可以看出,随着La(NO)3浓度的增大,其对?02一 生成的抑制作用也逐渐增大,表现出明显的剂量 效应关系 (1 r/肿,一-I r (2 (3艇.f4 l?L)的不同 稀土硝酸盐时,对?02一的生成都有抑制作用,但抑 制的程度不同.其中Pr(NO3)3和Sm(NO3)3有较 强的抑制作用,丽La(NO3)3抑制作用则相对较弱. 表1示出不同稀土元素硝酸盐对辐解产生?02一的 抑制率.? 中国稀土l8卷 表1稀土硝酸盐c浓度5xl0I4mol?LI1)对脉冲辐解产 生?0:.的抑制作用 稀土硝酸盐抑制章/%稀土硝酸盐抑制率/% La(N)3286(NO3)3928 Pr(NO3)3905Y(NO,)386.1 Nd(NO,)3753Yb(NO3)3422 3结论 各种稀土硝酸盐对脉冲辐解充氧甲酸钠溶液 产生超氧阴离子自由基?O2一有明显的抑制作用,抑 制率在28%一92%之间,且稀土硝酸盐在体系中的 浓度与其对产生?O2一的抑制率有明显的剂量效应 关系. 参考文献 [1]李振宏.伍虹.我国稀土应用的现状与前景.稀土, 1996,m7(6):48—54. [2]章申王立军,张潮生,等中子括化技术和稀土元 素环境生物地球化学.《现代棱分析技术厦其在环境科学中 的应用》,《现代棱分析技术厦其在环境科学中的应用》项目 组编着,北京;原子能出版杜.1994199—242 【3]彭安.王子健.稀土环境化学研究的近期进展环境科 学进展,I9953(4):22—32 4’倪嘉瓒.稀土生物无机化学北京:科学出版社,I995 【5JSEISHIROH,KAZUOTS.Exposure,metab,:,lism,a口dto~e[一 tyofrareeartlIandreIakdcm?口0unds_J].Envi~mnlMHe~dth Perspectives.I996.104(sappleroentI):85—95 . 6. 吴卫东,秦孝发稀土化台物对温石棉表面产生羟自由基 的抑制作甩卫生毒理学杂志,19948(3):201—202 [7]刘安东.赵仲伟.在KBr,KI,KCI’~S水溶液的脉冲辐解中观 察到的瞬态吸收光谱化学通报,1990.(6):46—49 [8]DAVIESMJ,FORNILG,W1LLSONRLVitaminE一一 IogueTmloxCES.Randpulse?radiolysisstudi~offree-radi- culreactionsBioc】I8/111J,1988,255(2):513—522. [9]郑荣梁.王潘奋用脉冲辐解法研究苯丙苷类与羟自由基 的反应.中国科学(B辑),1995,25(8):848—851 [10:沈孟长,罗勤慧脉冲辐解法研究大环二氧四胺铜(?)配 台物歧化超氧离子的动力学.高等学校化学,1990,(1) 2:l322—1326 InhibitionEffectsofRareEarthNitratesonSuperoxideAnionRadicalby PulseRadiolysis WANGChun.xia’,UuYa-li1,L1Feng.mei,WANGZi-jian’,UuXiao—guan g,PENGAn (1.StateKeyLaboratoryofEnvironmentalAquaticChemistry,ResearchCenterforEco-Environmen- ta!Science,ChineseAcademyofSciences,Beng100085,China;2.InstituteofLOWEnergyNu- dearPhysics,BeijingNormalUniversity,Beng100875,China) Abstract:Theinhibitioneffectofrareearthontheof?02一.Theinhibitionrateisbetween28.6%一 productionof’O2一producedbyirradiationofaqueous92%, Theinhibitioneffectincreaseswiththeincrease sodiumformatesaturatedwith02withhigh-energyofrareearthnitratesconcentration.Thedistinguish pulseelectronbeamWasstudied.Theresultindicatesdose-effectrelationship . wasobservedintheexperi— thatrareearthhi.aresobviouslyinhibittheproductionmerit Keywords:earths;superoxideanionradical;inhibitioneffect