植物提取物对大气氧化性检测的研究

  • 投稿波意
  • 更新时间2015-09-22
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肖梦景1,杨 帆1,曾建军2,苏旺德1,董安涛1,夏 磊1

(1.云南师范大学旅游与地理科学学院,昆明 650500;2.甘肃省水利科学研究院,兰州 730000)

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。

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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

收稿日期:2015-05-28

基金项目:国家自然科学基金项目(41061021);云南省科技计划专项(2012CA024);云南省社会发展科技计划项目(05400206040216002)

作者简介:肖梦景(1989-),女,湖北荆州人,在读硕士研究生,研究方向为环境科学,(电话)13064236726(电子信箱)xiaomengjing@hotmail.com。

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:

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。

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。

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