综述：利用二氧化铈氧化还原循环化学淬灭PM2.5表面环境持久自由基的空气过滤策略：一个可检验的假设

《International Journal of Molecular Sciences》：Cerium Dioxide-Based Scavenging of Environmentally Persistent Free Radicals in Fine Particulate Matter: A Prospective Review

　　

摘要

环境持久自由基（EPFRs）是一类寿命长、具有氧化还原活性的物种，可在细颗粒物（PM_2.5）表面持续存在数天至数月。经吸入后，EPFRs通过类Fenton循环催化生成羟基自由基，在沉积部位引发氧化应激和炎症反应。当前的空气净化技术几乎完全侧重于颗粒物的物理截留，对被捕获PM表面结合的自由基活性问题完全未予考虑。本综述提出的并非一项已验证的成果，而是一个可检验的假设：二氧化铈（CeO₂）基材料，其Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原循环机制在生物医学领域已被充分证实为一种广谱抗氧化途径，可被功能性迁移至空气过滤中，用于化学淬灭被捕获PM_2.5表面的EPFRs。我们首先综述了EPFRs的形成机制及其健康影响，随后介绍了CeO₂自由基清除的机理基础，重点强调其自再生价态循环特性。接着，我们考察了CeO₂在空气污染治理中的现有但功能迥异的用途，包括其作为三效催化剂中的储氧组分以及作为过滤介质添加剂的作用，并指出这些高温氧化应用场景并不构成环境常温自由基清除的功能性先例。核心空白在于：目前尚无任何研究系统验证CeO₂能否在过滤条件下化学淬灭PM_2.5表面的EPFRs。我们阐述了必须解决的关键实验问题——直接EPFR淬灭与活性氧（ROS）拦截的区别、湿度、气流和接触时间的影响，以及CeO₂在现实过滤条件下的长期归宿——并论证CeO₂在香烟烟雾中已证实的气态ROS清除能力及其自我恢复特性，为开展该方向的实验研究提供了充分的机理依据。