等離子體（plasma）是由幾種激發(fā)的原子、分子、離子和自由基組成，與多種反應(yīng)性物種和電磁輻射的能量共存。根據(jù)帶電粒子溫度的不同，可分為高溫等離子體和低溫等離子體。低溫等離子體能夠在接近環(huán)境溫度下（30~60℃）產(chǎn)生大量生物活性物質(zhì)，如活性氧（ROS）和活性氮（RNS），具有非熱力消毒和表面改性作用，且不含有毒化學(xué)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)害。
大氣壓等離子體射流（APPJ）活化水
等離子體活化水（Plasmaactivatedwater，PAW），又稱(chēng)為等離子體酸、等離子體活化液體，是指水被低溫等離子體處理后，水分子離解的產(chǎn)物與等離子體中的活性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生富含更多種類(lèi)活性成分的水溶液。
大氣壓等離子體射流（APPJ）活化水示意圖
大氣壓等離子體射流（APPJ）可以在開(kāi)放空間的大氣環(huán)境下產(chǎn)生相對(duì)均勻的等離子體，而不局限于放電間隙；不需要復(fù)雜昂貴的真空系統(tǒng)；不適用于需要大面積處理的場(chǎng)合。
大氣壓冷等離子體的產(chǎn)生過(guò)程中，電子與參與放電的氣體分子在高壓電場(chǎng)的作用下發(fā)生一系列分解、電離和吸附等物理化學(xué)過(guò)程，進(jìn)而產(chǎn)生大量的活性氧粒子（ReactiveOxygenSpecies，ROS）、活性氮粒子（ReactiveNitrogenSpecies，RNS）以及氫粒子等活性粒子。其中，ROS主要包括氧原子（O）、羥基自由基（OH）、單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）、過(guò)氧化氫（H2O2）、臭氧（O3）、超氧陰離子（O2--）等，RNS主要包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、過(guò)氧亞硝酸（ONOOH）等，而氫粒子主要指H+離子和H原子。這些活性粒子在冷等離子體應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，例如在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，文獻(xiàn)報(bào)道OH和O2--具有極強(qiáng)的細(xì)胞毒性，NO與DNA損傷和炎癥反應(yīng)直接相關(guān)，ONOO-參與細(xì)胞內(nèi)重要的氧化還原過(guò)程等。研究冷等離子體產(chǎn)生的活性粒子具有重要意義，但過(guò)去的研究主要集中在等離子體中及其周?chē)鷼怏w區(qū)域。在諸多冷等離子體應(yīng)用中，被處理對(duì)象往往處于潮濕環(huán)境或直接淹沒(méi)于水溶液中，活性粒子必須進(jìn)入水溶液中才能發(fā)揮直接或關(guān)鍵的作用。因此，研究等離子體處理水溶液過(guò)程中產(chǎn)生的液相活性粒子對(duì)于提升等離子體科學(xué)的認(rèn)知水平并促進(jìn)相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展至關(guān)重要。
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，冷等離子體處理水溶液時(shí)產(chǎn)生的常見(jiàn)液相活性粒子有30余種，既包括H2O2、H+、NO2--、NO3--等長(zhǎng)壽命粒子，也包括OH、O2--、NO、ONOOH等短壽命粒子。這些液相活性粒子在應(yīng)用中發(fā)揮著不同的作用。
等離子體活化水相比于直接等離子體處理更加溫和，通過(guò)水為介質(zhì)避免了帶電粒子、紫外線(xiàn)和電子等特定物質(zhì)對(duì)脆弱的污染表面造成的直接等離子體損傷，同時(shí)它是以液體形式存在，使用更加方便靈活。它可以直接利用空氣作為工作氣體，蒸餾水作為活化液體產(chǎn)生，成本低廉，不會(huì)產(chǎn)生二次污染而在食品工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。24396243962439624396