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        科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球?我清潔的?種?式??層

        2023-07-06 12:18:05
        海外星云 2023年6期
        關(guān)鍵詞:科羅氫氧化物多夫

        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(qiáng)電場可以通過一個(gè)以前未知的機(jī)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(rèn)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?yàn)榱u基在氧化碳?xì)浠衔锖颓宄髿庵械挠泻瘜W(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(shí)大氣中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

        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(gè)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?;瘜W(xué)教授塞爾吉·尼茲科羅多夫在內(nèi)的一個(gè)研究小組報(bào)告說,存在于空氣中的水滴和周圍空氣之間表面的強(qiáng)電場可以通過一個(gè)以前未知的機(jī)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?xì)浠衔铮?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(gè)關(guān)鍵角色” 。法國里昂大學(xué)的大氣化學(xué)家、這項(xiàng)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(yàn)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(shí)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(tuán)隊(duì)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(bào)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(shí)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(dāng)沒有光化學(xué)作用時(shí),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(jì)算機(jī)模型。它可以相當(dāng)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(jī)制是否發(fā)揮作用,尼茲科羅多夫認(rèn)為下一步是在世界不同地區(qū)的真實(shí)大氣中進(jìn)行精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。

        但首先,該團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)的主要場所,UCI的其他實(shí)驗(yàn)室,如化學(xué)教授卡爾頓的實(shí)驗(yàn)室也在集中精力研究水滴在大氣中發(fā)揮的作用。

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