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继续在大气中聚集。

OH本身如何在大气中形成被认为是一个完整的故事，但在发表在《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谢尔盖·尼兹科罗多夫(Sergey Nizkorodov)在内的一个研究小组报告说，存在于空气中水滴和周围空气之间的表面的强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如何理解空气如何清除人类排放的污染物和温室气体等物质，OH可以与之反应并消除这些物质。“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是大气化学故事的关键人物。它启动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，“法国里昂大学大气化学家克里斯蒂安乔治说。“因此，充分了解其来源和汇是了解和减轻空气污染的关键。

以前，研究人员认为阳光是OH形成的主要驱动力。

“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。“这篇论文本质上说的是你不需要这些。在纯水本身中，OH可以通过液滴表面的特殊条件自发产生。

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，该研究报告了水滴表面过氧化氢的自发形成。新发现有助于解释Zare组的意外结果。

该团队测量了不同小瓶中的OH浓度 - 一些包含空气 - 水表面，另一些仅包含没有任何空气的水 - 并通过在小瓶中包含一个“探针”分子来跟踪OH的产生，该分子在与OH反应时会发出荧光。

他们看到的是，黑暗中的OH生产率反映了这些，甚至超过了阳光照射等驱动因素的生产率。“将产生足够的OH来与其他已知的OH来源竞争，”Nizkorodov说。“在晚上，当没有光化学时，OH仍然产生，并且以比其他方式更高的速度产生。

Nizkorodov报道，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计算机模型的方式，这些模型试图预测空气污染是如何发生的。

“这可能会显着改变空气污染模型，”Nizkorodov说。“OH是水滴中的重要氧化剂，模型中的主要假设是OH来自空气，而不是直接在液滴中产生。

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，该团队预计这些结果将在大气研究界引起轰动。

“很多人会读到这个，但最初不会相信它，要么试图复制它，要么试图做实验来证明它是错误的，”Nizkorodov说。“肯定会有很多实验室实验跟进这一点。

他补充说，UCI是这种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，将精力集中在水滴在大气中的作用上。