Діяльність людини призводить до викидів багатьох видів забруднювачів у повітря, і без молекули під назвою гідроксид (ОН) багато з цих забруднювачів продовжували б накопичуватися в атмосфері. Як саме OH утворюється в атмосфері, розглядалося як повна історія, але в новому дослідженні, опублікованому в Proceedings of the National Academy of Sciences, дослідницька група, до складу якої входить Сергій Нізкородов, Каліфорнійський університет, професор хімії в Ірвайні, повідомляє, що сильна Електричне поле, яке існує на поверхні між краплями води в повітрі та навколишнім повітрям, може створювати OH за допомогою раніше невідомого механізму.
Це знахідка, яка змінить те, як вчені розуміють, як повітря очищається від таких речей, як забруднювальна речовина, що викидаються людиною, і парникові гази, з якими OH може реагувати та усунути їх. «ОН потрібен для окислення вуглеводнів, інакше вони б нескінченно накопичувалися в атмосфері», — сказав Низкородов.
«OH є ключовим гравцем в історії хімії атмосфери. Він ініціює реакції, які розщеплюють забруднюючі речовини в повітрі, і допомагає видалити з атмосфери шкідливі хімічні речовини, такі як діоксид сірки та оксид азоту, які є отруйними газами», — сказав Крістіан Джордж, хімік атмосфери з Ліонського університету у Франції та провідний автор нового дослідження. «Таким чином, повне розуміння його джерел і поглиначів є ключовим для розуміння та зменшення забруднення повітря».
Раніше дослідники припускали, що головним фактором утворення OH є сонячне світло.
«Загальноприйнята думка полягає в тому, що ви повинні створити OH за допомогою фотохімії або окисно-відновної хімії. Вам потрібно мати сонячне світло або метали, які діють як каталізатори», — сказав Низкородов. «У цьому документі по суті сказано, що вам нічого з цього не потрібно. У самій чистій воді OH може утворюватися спонтанно завдяки особливим умовам на поверхні крапель».
Команда ґрунтувалася на дослідженні вчених Стенфордського університету під керівництвом Річарда Зара, які повідомили про спонтанне утворення перекису водню на поверхні крапель води. Нові відкриття допомагають інтерпретувати несподівані результати групи Zare. Команда вимірювала концентрацію OH у різних флаконах — одні з поверхнею повітря-вода, а інші — лише воду без повітря — і відстежувала виробництво OH у темряві, додаючи у флакони молекулу-зонд, яка флуоресціює під час реакції з OH.
Те, що вони побачили, це те, що рівень виробництва OH у темряві відображає ці показники та навіть перевищує показники, викликані такими факторами, як вплив сонячного світла. «Буде створено достатньо OH, щоб конкурувати з іншими відомими джерелами OH», — сказав Низкородов. «Вночі, коли немає фотохімії, OH все ще виробляється, і він виробляється з більшою швидкістю, ніж це було б інакше».
Низкородов повідомив, що результати змінюють розуміння джерел OH, що змінить те, як інші дослідники будують комп’ютерні моделі, які намагаються спрогнозувати, як відбувається забруднення повітря.
“Це може досить суттєво змінити моделі забруднення повітря”, – сказав Низкородов. «OH є важливим окислювачем у краплях води, і основне припущення в моделях полягає в тому, що OH надходить із повітря, а не утворюється безпосередньо в краплі».
Низкородов вважає, що наступним кроком для визначення того, чи відіграє роль цей новий механізм виробництва OH, є проведення ретельно розроблених експериментів у реальній атмосфері в різних частинах світу. Але спочатку команда очікує, що результати викликають фурор у спільноті дослідників атмосфери.
«Багато людей прочитають це, але спочатку не повірять і спробують або відтворити, або спробують провести експерименти, щоб довести, що це неправильно», — сказав Низкородов. «Безсумнівно, буде проведено багато лабораторних експериментів».
Він додав, що UCI є головним місцем для продовження такої науки, оскільки інші лабораторії UCI, як-от лабораторія Енн Марі Карлтон, професора хімії, зосереджують свої зусилля на ролі крапель води в атмосфері.