科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球?我清潔的?種?式??層

新的研究發(fā)現(xiàn)，空氣中的水滴和周圍空氣之間表面的強電場可以通過一個以前未知的機制產(chǎn)生氫氧化物（OH）。這一發(fā)現(xiàn)有望重塑對大氣層如何自我清除污染物和溫室氣體的科學(xué)理解。以前，研究人員認為陽光是氫氧化物形成的主要動力。這一發(fā)現(xiàn)可能會大大改變空氣污染模型，因為羥基在氧化碳氫化合物和清除大氣中的有害化學(xué)物質(zhì)方面起著重要作用。下一步將是在世界不同地區(qū)的真實大氣中進行實驗。

人類活動向空氣中排放了許多種類的污染物， 如果沒有一種叫做氫氧化物（OH）的分子，這些污染物中有許多會一直在大氣中聚集。

OH本身如何在大氣中形成一直是一個重要的科研課題。發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》雜志，包括加州大學(xué)歐文分校化學(xué)教授塞爾吉·尼茲科羅多夫在內(nèi)的一個研究小組報告說，存在于空氣中的水滴和周圍空氣之間表面的強電場可以通過一個以前未知的機制創(chuàng)造OH。

這一發(fā)現(xiàn)將重塑科學(xué)家對空氣如何清除人類排放的污染物和溫室氣體的理解， 羥基可以與之發(fā)生反應(yīng)并消除。尼茲科羅多夫說： “ 需要O H來氧化碳氫化合物， 否則它們會無限期地在大氣中堆積?！?/p>

“OH是大氣化學(xué)中的一個關(guān)鍵角色” 。法國里昂大學(xué)的大氣化學(xué)家、這項新研究的主要作者克里斯蒂安-喬治說：“它啟動了分解空氣中污染物的反應(yīng)， 并幫助從大氣中清除有毒的化學(xué)物質(zhì)， 如二氧化硫和一氧化氮， 這些都是有毒的氣體?！?因此， 充分了解其來源和化學(xué)反應(yīng)是理解和減輕空氣污染的關(guān)鍵。

之前， 研究人員假設(shè)陽光是OH形成的主要驅(qū)動力，傳統(tǒng)的經(jīng)驗是， 必須通過光化學(xué)或氧化還原化學(xué)來制造OH。你必須有陽光或金屬作為催化。尼茲科羅多夫表示這篇論文實質(zhì)上說的是你不需要任何這些， 在純水本身，OH可以通過水滴表面的特殊條件自發(fā)地產(chǎn)生。

該團隊建立在由理查德·扎爾領(lǐng)導(dǎo)的斯坦福大學(xué)科學(xué)家的研究基礎(chǔ)上，該研究報告了過氧化氫在水滴表面的自發(fā)形成。新的發(fā)現(xiàn)有助于解釋扎爾小組的意外結(jié)果。

該研究小組測量了不同小瓶中的OH濃度——一些含有空氣-水表面，另一些只含有水，沒有任何空氣——并通過在小瓶中加入一種“探針”分子，在與OH反應(yīng)時發(fā)出熒光，在黑暗中跟蹤OH的產(chǎn)生。

他們所看到的是，黑暗中的OH生成率反映了那些甚至超過了像陽光照射這樣的驅(qū)動因素的比率。尼茲科羅多夫說：“將產(chǎn)生足夠的OH，與其他已知的OH來源競爭。在夜間，當沒有光化學(xué)作用時，仍然會產(chǎn)生OH，而且其產(chǎn)生的速度比其他情況下要高”。

這些發(fā)現(xiàn)改變了對OH來源的理解，這將改變其他研究人員如何建立試圖預(yù)測空氣污染如何發(fā)生的計算機模型。它可以相當顯著地改變空氣污染模型。OH是水滴內(nèi)的一種重要氧化劑，而模型中的主要假設(shè)是OH來自空氣，它不是在水滴中直接產(chǎn)生的。

為了確定這種新的OH產(chǎn)生機制是否發(fā)揮作用，尼茲科羅多夫認為下一步是在世界不同地區(qū)的真實大氣中進行精心設(shè)計的實驗。

但首先，該團隊希望這些結(jié)果能在大氣研究界引起轟動。

加州大學(xué)爾灣分校（UCI）是該科學(xué)實驗的主要場所，UCI的其他實驗室，如化學(xué)教授卡爾頓的實驗室也在集中精力研究水滴在大氣中發(fā)揮的作用。