水可以自发形成过氧化氢,我们终于明白为什么了:
自从陷入全球大流行以来,我们可能更加意识到自己被微滴水包围。在潮湿的空气中,或因咳嗽、打喷嚏或说话而喷出的飞沫中,这些飞沫会携带微小颗粒,从污染到流感等病毒。
早在 2019 年,这些环境水微粒的基本化学性质带来惊喜:研究人员发现普通的、无害的水滴可以以某种方式自发地形成少量但大量的过氧化氢 (H2O2)。
是的,与我们用来漂白头发或消毒伤口的弱酸性物质相同。
现在一组研究人员发现了与固体表面接触时发生的自发反应,它可能在流感季节性中发挥作用。
“我们认为我们对水了解得太多了,这是最常见的物质之一,但后来我们感到谦卑,”斯坦福大学化学家理查德扎尔说,他是这两个发现的一部分。
散装时,水相当刺痛le,但将其分成微小的液滴,相比之下似乎会彻底改变它的行为方式。
随着物体尺寸的缩小,它们的相对体积比表面积减小得更快。这意味着,与玻璃杯、水桶或湖泊中的分子相比,微小水滴暴露在周围环境中的分子比例要大得多。
正是在这个暴露的表面,过氧化氢江汉大学化学家 Bolei Chen、Zare 及其同事证实了这种形式。
该团队使用一种在 H2O2 存在时发光的染料绘制了它在接触玻璃表面的液滴中的出现情况,发现它最集中在界面处介于两种物质之间。
研究人员证明,当液滴接触到其他九种固体(包括土壤或漂浮在我们空气中的细小灰尘)时,也会产生 H2O2。
在之前的一项研究中,他们还表明它是自然发生的,只是当水从空气中凝结到冷表面上时。世界卫生大会此外,H2O2 的数量会随着湿度的增加而增加。
Zare 解释说:“看来接触带电产生过氧化氢是水-固界面的普遍现象。”
苏斯为了找出液滴从中窃取额外氧原子的地方,研究人员用重氧同位素 18O 处理了玻璃表面。
果然,液滴通过吸收玻璃表面的 18O 原子形成了过氧化氢,证实了附着在表面材料上的称为羟基自由基的氢和氧的可激发元素是来源。
随着酸的形成,陈和团队还可以及时测量从固体流向地面的电流
这证实了之前的研究结果,即在称为接触带电的过程中发生了电子交换,从而产生了羟基自由基。
这当然不排除有些原材料是m该团队在他们的论文中写道,可能由环境中的其他来源提供,例如臭氧 (O3)。但它确实证实,只需要水滴和固体表面即可。
“接触带电提供了化学基础,可以部分解释为什么病毒性呼吸道疾病具有季节性,”Zare 说。
随着夏季温暖空气中水分增加并携带少量过氧化氢,这可能成为循环病原体应对的又一个障碍。
相比之下,凉爽、干燥的冬季空气可能只会产生病毒从一个鼻子跳到另一个鼻子的小优势。
该研究发表在 PNAS 上。