研究人员发现地球大气层自我清洁的一种方式

新的研究发现，空气中的水滴和周围空气之间表面的强电场可以通过一个以前未知的机制产生氢氧化物（OH）。这一发现有望重塑对大气层如何自我清除污染物和温室气体的科学理解。以前，研究人员认为阳光是氢氧化物形成的主要动力。这一发现可能会大大改变空气污染模型，因为羟基在氧化碳氢化合物和清除大气中的有害化学物质方面起着重要作用。下一步将是在世界不同地区的真实大气中进行实验。

加州大学欧文分校的化学家帮助阐明了一种空气净化分子的形成。

研究人员发现了一种新的机制，通过空气中的水滴和周围空气之间表面的强电场产生氢氧化物（OH），这可以帮助大气层自行清除污染物和温室气体。这一发现挑战了以前的信念，并可能大大改变空气污染模型。

人类活动向空气中排放了许多种类的污染物，如果没有一种叫做氢氧化物（OH）的分子，这些污染物中有许多会一直在大气中聚集。

OH本身如何在大气中形成被视为一个完整的故事，但是在4月3日发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究中，包括加州大学欧文分校化学教授Sergey Nizkorodov在内的一个研究小组报告说，存在于空气中的水滴和周围空气之间表面的强电场可以通过一个以前未知的机制创造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的理解，羟基可以与之发生反应并消除。Nizkorodov说："需要OH来氧化碳氢化合物，否则它们会无限期地在大气中堆积。"

"OH是大气化学故事中的一个关键角色。"法国里昂大学的大气化学家、这项新研究的主要作者克里斯蒂安-乔治说："它启动了分解空气中污染物的反应，并帮助从大气中清除有毒的化学物质，如二氧化硫和一氧化氮，这些都是有毒的气体。"因此，充分了解其来源和汇是理解和减轻空气污染的关键。"

之前，研究人员假设阳光是OH形成的主要驱动力。

"传统的经验是，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，OH可以通过水滴表面的特殊条件自发地产生。"

UCI化学教授Sergey Nizkorodov（左）和法国里昂大学国家科学研究中心的大气化学家Christian George领导了一个项目，对氢氧化物分子如何帮助清除大气中人类排放的污染物和温室气体得出了新的认识。资料来源：UCI

该团队建立在由Richard Zare领导的斯坦福大学科学家的研究基础上，该研究报告了过氧化氢在水滴表面的自发形成。新的发现有助于解释Zare小组的意外结果。

该研究小组测量了不同小瓶中的OH浓度--一些含有空气-水表面，另一些只含有水，没有任何空气--并通过在小瓶中加入一种"探针"分子，在与OH反应时发出荧光，在黑暗中跟踪OH的产生。

他们所看到的是，黑暗中的OH生成率反映了那些甚至超过了像阳光照射这样的驱动因素的比率。"Nizkorodov说："将产生足够的OH，与其他已知的OH来源竞争。在夜间，当没有光化学作用时，仍然会产生OH，而且其产生的速度比其他情况下要高"。

这些发现改变了对OH来源的理解，这将改变其他研究人员如何建立试图预测空气污染如何发生的计算机模型。它可以相当显著地改变空气污染模型。OH是水滴内的一种重要氧化剂，而模型中的主要假设是OH来自空气，它不是在水滴中直接产生的。

为了确定这种新的OH产生机制是否发挥作用，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，该团队希望这些结果能在大气研究界引起轰动。

UCI是这种科学继续发生的主要场所，UCI的其他实验室，如化学教授Ann Marie Carlton的实验室也在集中精力研究水滴在大气中发挥的作用。