肖梦景等

摘要：大气氧化性是大气通过氧化反应清除污染物的能力，大气氧化性越强，污染物被清除得越快。在确定黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）根中黄酮类物质最佳提取工艺的基础上，以黄芩根中提取物分析兰州市大气氧化性。结果表明，兰州大气的氧化率处于10%左右，9：00—10：00时段为12.5%，12：00—13：00时段为13.6%，15：00—16：00时段为9.3%，18：00—19：00时段为10.4%，其中12：00—13：00时段大气总氧化水平最高，15：00—16：00时段最低。

关键词：大气氧化性；兰州；黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）；黄酮；大气污染

中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）16-4038-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.053

Analysis of the Atmospheric Oxidizing Capacity with Plant Extracts

XIAO Meng-jing1，YANG fan1，ZENG Jian-jun2，SU Wang-de1，DONG An-tao1，XIA Lei1

（1.College of Tourism & Geography Science，Yunnan Normal University，Kunming 650500，Yunnan， China；

2. Gansu Research Institute for Water Conservancy， Lanzhou 730000， Gansu， China）

Abstract： Atmospheric oxidizing capacity represents its cleaning ability of air pollutants， the stronger capacity of atmospheric oxidizing is， the faster cleaning of air pollutants will be. In this paper， the flavonoids extracted from the root of Scutellaria baicalensis Georgi were optimized， the extract were used for evaluating the total atmospheric oxidizing capacity in Lanzhou. The results showed that the atmospheric oxidizing capacity in the range of 12：00 to 13：00 reached the top （13.6%）， and the lowest point （9.3%） was in 15：00-16：00. The atmospheric oxidizing capacities in 9：00-10：00 and 18：00-19：00 were 12.5% and 10.4% respectively.

Key words： atmospheric oxidizing capacity； Lanzhou； Scutellaria baicalensis Georgi； flavonoids； air pollution

随着我国经济和工业化进程的快速发展，大部分地区出现了严重的大气污染问题，并有加重和扩大的趋势，因此治理大气污染已经刻不容缓。大气氧化性（Oxidizing capacity of the atmosphere）是大气通过氧化反应清除污染物的能力[1-3]，是大气的重要特征[4]。自然过程和人类活动向大气中排放的污染物包括：二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等，经大气氧化，污染物由低价态转化为高价态，再经由干、湿沉降作用从大气中去除[5]。大气中绝大多数的痕量气体，如：甲烷、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、非甲烷挥发性有机物、氟化烃等，都可通过氧化过程清除[6]，大气氧化性越强，污染物清除越快[5]。通过测定某一区域的大气氧化性水平，可为大气污染综合治理提供参考。

目前反映大气氧化性主要是以大气中羟基自由基浓度作为指标，羟基自由基测定已有大量研究报道[7-11]。黄酮类化合物在植物界广泛存在，许多植物药的主要药用成分是黄酮类[12]。黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）别名山茶根、土金茶根，为唇形科植物黄芩的干燥根[13]，主要含黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素、去甲汉黄芩素等30多种黄酮化合物，此外还含挥发油、苯乙醇糖苷等化合物，其中黄酮类化合物约占质量百分比的18%，黄芩苷则高达4%～5%[14]，研究认为黄酮药理活性与清除活性氧自由基有关[12]。兰州市是甘肃省首府，位于甘肃省的中东部地区，全市总面积1.31万km2，市区面积1631.6 km2，全市总人口314万，城市人口207万，属中温带大陆性气候，地处河谷盆地，东西狭长，市区南北群山对峙，黄河依东西穿城而过。降雨量少，静风频率高、逆温层厚，大气层结构稳定（长年天气预报均为1～2级偏东风）[15]。其特殊的山谷地貌和气象特征不利于污染物扩散，使兰州市成为我国大气污染最严重的城市之一[16]。兰州市区大气污染主要有3种类型：煤烟型、光化学烟雾型和含氟烟气型，兰州西固区是国内首先发现光化学烟雾的地区，O3等光化学污染物浓度严重超标[17]。目前兰州大气污染已对市民日常生活和健康造成了严重影响，也成为制约兰州市经济发展的主要因素。该研究以黄芩中黄酮提取液为材料，通过测定其空气采集前后的吸光度变化来分析兰州大气氧化性，为开展大气氧化性研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料

黄芩根取自陕西西安，大气采样地点为兰州市七里河区。

1.2 主要仪器

TH-110B型大气采样器（武汉市天虹仪表有限责任公司），UV-5200紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 黄酮的测定 将样品磨碎，经0.5 mm筛网细筛后，采用乙醇回流提取法[18]提取，并对提取因素（温度、加热时间、固液比以及浓度）进行单因素试验[19]和正交试验[20]。

1.3.2 大气采样 选择2014年4月18日至5月16日（5月1日-5月3日未采样）共26 d，分别于9时、12时、15时和18时4个时间点利用黄芩根提取物进行大气采集，分析时间点之后1 h的大气氧化水平。用1 mL移液管吸取0.5 mL提取物，稀释至100 mL，测定OD360 nm，取稀释的提取液20 mL于三口烧瓶中采样1 h，然后定容至20 mL，测定OD360 nm，以纯净空气作为对照。按照下式计算吸光度差值和大气氧化率：

A=|A0-A1|-|A0-A2|或A=|A0-A2|-|A0-A1|（1）

式中：A为吸光度差；A1为采样前提取液的吸光度；A2为采样后提取液的吸光度；A0为纯净空气对照值，为0.624。

A■=|A0-∑A/26|/A0×100%（2）

式中：A■为大气氧化率；A0为纯净空气对照值；A为采样后提取液的吸光度值。

2 结果与分析

2.1 黄酮提取工艺

经单因素试验和正交试验分析，确定最佳黄酮提取条件为：在85 ℃条件下，采用55%体积分数的乙醇，以1∶8固液比提取2 h。

2.2 大气采样分析

采样前后吸光度差值数据见图1和图2，其中18 d兰州地区的大气氧化性在16：00之前呈明显的上升趋势，在16：00之后呈不同程度下降，但下降幅度较小。其中有13 d数据显示在15：00-16：00兰州大气氧化性达到峰值，有18 d数据显示第2天9：00-10：00时段较于前一天晚上18：00-19：00时段的兰州地区大气氧化性有不同幅度下降。结合采样时气象情况，雨天（4.18～4.20、4.24、5.09、5.13、5.14）兰州大气的氧化性水平相对较高。

由表1和图3可知，兰州大气采样后提取液的吸光度值相比于空白对照差距较大，其中12：00-13：00时段的提取液差值最大，即大气氧化性水平最高；15：00-16：00时段差值最小，大气氧化性水平最低。

3 小结

本研究以黄芩根的提取液为材料，分析了兰州大气的氧化性。结果表明，采用植物提取液分析大气氧化性是可行的，兰州大气氧化率处于10%左右，大气氧化水平较低。各个时段氧化率分别为9：00-10：00时段12.5%，12：00-13：00时段13.6%，15：00-16：00时段9.3%，18：00-19：00时段10.4%，即12：00-13：00时段为兰州大气氧化性水平最高的时段，且雨天兰州大气的氧化性水平相对较高。

参考文献：

[1] THOMPSON A M. The oxidizing capacity of the Earths atmosphere： Probable past and future changes[J].Science，1992， 256（5060）：1157-1165.

[2] PRINN G R. Ozone， hydroxyl radical and oxidative capacity[J]. Treatise on Geochemistry，2003（4）：1-19.

[3] BLOSS W J， EVANS M J， LEE J D， et al. The oxidative capacity of the troposphere： Coupling of field measurements of OH and a global chemistry transport model[J]. Faraday Discuss，2005，130：425-436.

[4] LEVY H. Normal atmosphere： Large radical and formaldehyde concentrations predicted[J]. Science，1971，173（392）：141-143.

[5] 程艳丽，王雪松，刘兆荣.大气氧化性定量表征方法的建立及其应用[J].中国科学，2008，38（10）：938-946.

[6] JACOBD J. Introduction to Atmospheric Chemistry[M].New Jersey： Princeton University Press，1999.

[7] HOLLAND F，ASCHMUTAT U， HESSLING M， et al. Highly time resolved measurements of OH during the POPCORN using laser-induced fluorescence spectroscopy[J]. J Atmosph Chem， 1998，31：205-225.

[8] MAULDIN III R L， FROST G J， CHEN G， et al. OH measurements during the first aerosol characterization experiment （ACE 1）： Observations and model comparisons[J]. J Geophys Res， 1998， 103（13）：16713-16729.

[9] 潘循皙，陈士明，侯惠奇.大气环境中OH 自由基测定[J].上海环境科学，1999，18（2）：59-61.

[10] 任信荣，邵可声，唐适宜.液相吸收-高效液相色谱法测量气相OH方法的建立[J].环境化学，2001，20（1）：81-85.

[11] 邵 敏，任信荣，王会祥，等.城市大气中OH和HO2自由基生成和消除的定量关系[J].科学通报，2004，49（17）：1716-1721.

[12] 高中洪，黄开勋，徐辉碧.黄芩黄酮对自由基的清除作用的ESR研究[J].华中理工大学学报，1999，27（1）：97-99.

[13] 秦海燕，杨 勇.黄芩醇提物的体外抗氧化活性[J].中国新技术新产品，2009（19）：14.

[14] 宾丽英，罗宗铭，张 烬.从黄芩中提取黄芩苷及其抗氧活性研究[J].广东化工，1999，13（5）：24.

[15] 马 静.兰州市大气污染现状分析及防治对策建议[J].环境研究与监测，2008，21（1）：21-27.

[16] 于云江，王 琼，张艳平，等.兰州市大气主要污染物环境与健康风险评价[J].环境科学研究，2012，25（7）：751-756.

[17] 张 镭，陈长和，李淑霞，等.兰州城市大气污染和可能的技术控制措施[J].环境科学研究，2000，13（4）：18-21.

[18] 李 凤，王文全，游佩进，等.黄芩中黄酮类成分提取工艺研究进展[J].中国现代中药，12（7）：5-8.

[19] 李素婷，杨鹤梅，石艳华.黄芩茎叶总黄酮保肝作用实验研究[J].中国中医药信息杂志，2004，11（7）：593.

[20] 王 青.黄芩水提取工艺的研究[J].湖南中医杂志，2008， 24（2）：98-99.