环境持久性自由基（Environmentally Persistent Free Radicals,EPFRs）是颗粒物表面赋存的重金属氧化物和芳香族化合物在热处理过程中发生电子转移所形成的具有顺磁稳定性的一种新型环境污染物,在细胞中会诱发更多氧化应激效应及DNA损伤。因此,研究EPFRs的特性及形成很有必要。在过去十年中,虽然在理解EPFRs的形成和性质方面取得了重大进展。然而,目前关于EPFRs的研究数据仍然有限,缺乏具有满轨道特性的纯金属氧化物颗粒物上EPFRs的产生、特性和形成过程以及双金属氧化物混合共存对EPFRs影响的研究。因此,本文选取了焚烧排放颗粒产物中成分占比较大的重金属锌和金属铅氧化物以及有机污染物苯酚、一氯苯和1,2-二氯苯作为有机物前驱体,分别在230℃下进行反应,围绕氧化锌和氧化铅颗粒物以及含双金属氧化物颗粒物上EPFRs的产生、特性及形成机制进行展开。重点研究氧化锌与氧化铅与不同有机物前驱体所形成的EPFRs特性及稳定性,探索在具有满轨道特性的金属氧化物上EPFRs的形成机制,以及含氧化锌与氧化铅双金属氧化物混合共存对EPFRs的影响,本课题主要研究过程和结论如下:（1）氧化锌颗粒物上EPFRs特性及其形成机制。通过对比水热合成和机械球磨法制备氧化锌颗粒物,选取苯酚、一氯苯和1,2-二氯苯在230℃下分别与颗粒物进行反应,探究EPFRs的特性及粒径对EPFRs的影响,利用理论计算结合实验结果探究氧化锌颗粒物上EPFRs的形成机制。结果表明:氧化锌会促进EPFRs的生成,不同有机物前驱体下会形成不同的EPFRs;粒径不影响EPFRs种类,但对spin值及EPFRs的稳定性具有不同效应,微米级的spin值量级(10¹⁶)比纳米氧化锌EPFRs低(10¹⁷),但稳定性更好;有机物通过脱H或Cl形成自由基,部分电子从颗粒物表面转移到有机物,与传统支撑在大颗粒物上EPFRs电子转移过程相反。因此,传统EPFRs的形成机制不能涵盖不易羟基化的满轨道金属氧化物上的EPFRs,且颗粒物表面性质决定了自由基的稳定性。（2）氧化铅颗粒物上EPFRs的特性及其形成机制。通过利用氧化锌颗粒物上EPFRs的研究方法,探究氧化铅颗粒物上EPFRs的生成、特性及形成机制,结果表明:不同有机物会吸附到氧化铅表面并进行反应;EPFRs的spin量级在10¹⁶,苯酚下EPFRs的g值为2.0030,一氯苯下EPFRs的g值是2.0025,1,2-二氯苯下EPFRs的g值为2.0020。半衰期在1-4天,但不同有机物下EPFRs的半衰期不同,即氧化铅表面对不同EPFRs作用不同;有机物前驱体会通过脱H或Cl在氧化铅表面形成EPFRs,在颗粒物表面的吸附能差异导致不同的半衰期,有机物与氧化铅之间不同耦合作用导致电荷的转移方向不同,对于苯酚和1,2-二氯苯上的EPFRs,有部分电荷从氧化铅转移至持久性自由基,与一氯苯上电荷转移方向相反,表明不同特性及稳定性的EPFRs可在氧化铅颗粒物上生成。（3）含氧化锌与氧化铅双金属氧化物混合共存对EPFRs稳定性的协同效用。利用电子顺磁和红外等对双金属氧化物混合共存对EPFRs的影响进行研究,结果表明:含有氧化铅和氧化锌双金属氧化物混合共存会促进EPFRs的生成,会形成g值为2.0031的自由基信号,线宽为2.6 Gauss;对比三种有机物前驱体下EPFRs,spin量级在10¹⁴-10¹⁵,线宽较窄,苯酚下g值为2.0030,一氯苯下g值为2.0040,1,2-二氯苯下的g值为2.0031,一个月后EPFRs的信号基本不变,表明双金属复合颗粒物对于EPFRs的稳定性具有协同作用。（4）具有满轨道不易羟基化纯金属氧化物颗粒物上EPFRs的形成机制。有机物前驱体主要通过脱H或Cl在颗粒物表面形成EPFRs,电荷转移及EPFRs的稳定性取决于颗粒物自身如相对介电常数等性质,不同于传统支撑在大颗粒物上的金属氧化物上EPFRs形成机制。EPFRs的量级越小,稳定性越好,能持久存在。双金属颗粒物下的EPFRs与单金属上EPFRs特性略有差别,且对EPFRs稳定性具有协同效应。本研究的结果为EPFRs在环境过程中的形成因素及焚烧产生的颗粒环境健康风险评估提供了基础数据的支持。