科学家发现地球大气层自我清洁的方法

人类活动向空气中排放多种污染物，如果没有一种叫做氢氧化物 (OH) 的分子，这些污染物中的许多会不断聚集在大气中。

OH 本身如何在大气中形成被视为一个完整的故事，但在国家科学院院刊上发表的新研究中，包括加州大学尔湾分校化学教授 Sergey Nizkorodov 在内的一个研究小组报告说，一个强大的空气中的水滴和周围空气 之间的表面存在的电场可以通过以前未知的机制产生 OH。

这一发现将重塑科学家对空气如何清除人类排放的污染物和温室气体等物质的理解方式，OH 可以与之反应并消除。“你需要 OH 来氧化碳氢化合物，否则它们会无限期地在大气中积聚，”Nizkorodov 说。

“OH 是大气化学故事中的关键角色。它启动了分解空气污染物的反应，并有助于从大气中去除有毒化学物质，如二氧化硫和一氧化氮，它们是有毒气体，”Christian George 说，法国里昂大学的大气化学家，也是这项新研究的主要作者。“因此，充分了解其来源和汇点是了解和减轻空气污染的关键。”

之前，研究人员假设阳光是 OH 形成的主要驱动因素。

“传统观点认为，你必须通过光化学或氧化还原化学来制造 OH。你必须有阳光或金属作为催化剂，”Nizkorodov 说。“这篇论文实质上说的是你不需要任何这些。在纯水本身中，水滴表面的特殊条件可以自发产生 OH。”

该团队建立在理查德扎尔领导的斯坦福大学科学家的研究基础上，该研究报告了水滴表面自发形成过氧化氢。新发现有助于解释 Zare 小组的意外结果。

该团队测量了不同小瓶中的 OH 浓度——一些含有空气-水表面，而另一些只含有水而没有任何空气——并通过在小瓶中加入一个“探针”分子来跟踪 OH 在黑暗中的产生，当它与 OH 反应时会发出荧光。

他们所看到的是，黑暗中的 OH 产生率反映了这些，甚至超过了阳光照射等驾驶员的产生率。“将产生足够多的 OH 来与其他已知的 OH 来源竞争，”Nizkorodov 说。“在晚上，当没有光化学反应时，仍会产生 OH，而且产生的速度比其他情况下的速度更快。”

Nizkorodov 报告说，这些发现改变了对 OH 来源的理解，这将改变其他研究人员构建试图预测空气污染如何发生的计算机模型的方式。

“它可以显着改变空气污染模型，”Nizkorodov 说。“OH 是水滴内部的一种重要氧化剂，模型中的主要假设是 OH 来自空气，它不是直接在水滴中产生的。”

为了确定这种新的 OH 产生机制是否起作用，Nizkorodov 认为下一步是在世界不同地区的真实大气中进行精心设计的实验。

但首先，该团队希望结果能在大气研究界引起轰动。

Nizkorodov 说：“很多人会读到这篇文章，但一开始不会相信，他们要么会尝试复制它，要么会尝试做实验来证明它是错误的。” “肯定会有很多实验室实验跟进。”

他补充说，UCI 是此类科学继续发生的主要场所，因为 UCI 的其他实验室，如化学教授 Ann Marie Carlton 的实验室，将他们的工作重点放在水滴在大气中的作用上。

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