自從全球疫情以來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注在潮濕的空氣中因咳嗽、打噴嚏或說(shuō)話(huà)而濺出的飛沫，這些小水珠或許攜帶了微小的病毒顆粒，造成新的感染。
早在2019年，關(guān)于環(huán)境水微粒的基本化學(xué)性質(zhì)的研究就帶來(lái)了一個(gè)驚喜：研究人員發(fā)現(xiàn)，普通的、原本良性的水滴會(huì)以某種方式自發(fā)形成少量的過(guò)氧化氫 (H2O2)。
(關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)，可以參看《水汽在冷表面凝結(jié)時(shí)會(huì)有分子轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫》一文。)
是的，就是我們用來(lái)漂白頭發(fā)或消毒傷口的弱酸性物質(zhì)。
現(xiàn)在，一組研究人員發(fā)現(xiàn)，水滴與固體表面接觸時(shí)會(huì)發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，它可能在流感的季節(jié)性周期中起作用。
“我們認(rèn)為我們對(duì)水非常了解，水是最常見(jiàn)的物質(zhì)之一，但現(xiàn)在我們應(yīng)保持謙卑。”斯坦福大學(xué)的化學(xué)家理查德·扎爾說(shuō)。他參與了這兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。
微量水的行為和作為整體的水不同。隨著尺寸縮小，它們的相對(duì)體積比它們的表面積減小得更快。這意味著與玻璃、水桶或湖中的分子相比，微小水滴中暴露于周?chē)h(huán)境的分子比例要大得多。
江漢大學(xué)的化學(xué)家陳伯雷、扎爾和同事證實(shí)，正是在這個(gè)暴露的表面形成了過(guò)氧化氫。
使用會(huì)因H2O2發(fā)光的染料，該團(tuán)隊(duì)繪制了水滴在接觸玻璃表面時(shí)出現(xiàn)的情況，并發(fā)現(xiàn)雙氧水集中在兩種物質(zhì)之間的交界處。
研究人員證明，當(dāng)液滴接觸其他9種固體時(shí)也會(huì)產(chǎn)生 H2O2，這些固體包括漂浮在我們空氣中的土壤或更細(xì)的灰塵。
在之前的一項(xiàng)研究中，他們還表明那是自然發(fā)生的，在水從空氣中凝結(jié)到寒冷的表面上時(shí)就可以。更重要的是，H2O2 的量隨著濕度的增加而增加。
“似乎產(chǎn)生過(guò)氧化氫，是水-固界面的普遍現(xiàn)象?！?/p>
為了弄清楚液滴從哪里竊取了額外的氧原子，研究人員用重氧同位素 18O 處理了玻璃表面。
果然，這些液滴通過(guò)吸收玻璃表面的重氧原子形成了過(guò)氧化氫，這證實(shí)了附著在表面材料上的稱(chēng)為羥基自由基的可激發(fā)氫和氧元素是其來(lái)源。
隨著酸的形成，陳和團(tuán)隊(duì)還可以及時(shí)測(cè)量從固體流向地面的電流。
這證實(shí)了先前研究的結(jié)果，即電子交換發(fā)生在被稱(chēng)為接觸電氣化的過(guò)程中。
他們?cè)谡撐睦飳?xiě)道，這當(dāng)然不排除某些原材料可能由環(huán)境中的其他來(lái)源提供，例如臭氧 (O3)。但它確實(shí)證實(shí)了僅需要水滴和固體表面即可。
“接觸電氣化，部分解釋了為什么病毒性呼吸道疾病存在季節(jié)性周期?！痹鸂栒f(shuō)。
隨著夏季溫暖空氣中的水分增加，空氣中出現(xiàn)少量過(guò)氧化氫，阻礙了病原體的傳播。
相比之下，涼爽干燥的冬季空氣會(huì)讓病毒具備小優(yōu)勢(shì)。
這項(xiàng)研究發(fā)表在 PNAS 上。
