每年在大氣中會形成數(shù)百萬噸的化學(xué)類型。
研究人員發(fā)現(xiàn)了一種高反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)，長期以來一直認(rèn)為這種化學(xué)物質(zhì)在大氣條件下太不穩(wěn)定而無法持續(xù)存在
一項新的研究表明，數(shù)百萬噸稱為三氧化氫的一類極具反應(yīng)性的化學(xué)物質(zhì)可以在大氣中停留數(shù)小時，這可能對人類健康和全球氣候產(chǎn)生影響。
這些化學(xué)物質(zhì)與其他化合物的相互作用非常迅速，它們的存在意味著化學(xué)家將不得不重新思考大氣中的過程是如何發(fā)生的。
長期以來，人們一直認(rèn)為氫三氧化物——含有一個氫原子和三個氧原子的化合物——在大氣條件下太不穩(wěn)定而無法持續(xù)很長時間。
但新的研究表明，氫三氧化物是許多常見化學(xué)反應(yīng)的常規(guī)產(chǎn)物，它們可以保持足夠的穩(wěn)定性，與大氣中的其他化合物發(fā)生反應(yīng)。
我們證明其中一個的壽命至少為 20 分鐘，所以這足以讓他們在大氣中做事。
這一發(fā)現(xiàn)并不意味著大氣中正在發(fā)生新的事情。相反，似乎總是在那里形成氫三氧化物。但這項新研究首次證實大氣中存在這些超反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)。
我們現(xiàn)在可以通過直接觀察表明，這些化合物實際上是在大氣中形成的，它們出奇地穩(wěn)定，并且它們是由幾乎所有化合物形成的，現(xiàn)在必須平息所有猜測。
TROPOS 的自由射流裝置允許研究大氣條件下的氧化反應(yīng)，揭示了高反應(yīng)性三氧化氫的存在
強(qiáng)氧化劑
三氧化氫是多氧化氫的一種。水是最簡單和最常見的多氧化氫，具有兩個氫原子和一個氧原子，即 H2O。
另一種多氧化氫是過氧化氫，它有兩個氧原子——H2O2——通常用作漂白劑或消毒劑。額外的氧原子也使許多過氧化物極易燃燒，它們有時被用作火箭燃料的成分。
三氧化氫更進(jìn)一步，因為它們具有三個相互連接的氧原子，這使得它們比過氧化物更具反應(yīng)性。它們在化學(xué)上寫為 ROOOH，其中 R 是任何鍵合基團(tuán)，例如碳基團(tuán)。
但是，雖然已知過氧化物可以通過大氣中的化學(xué)反應(yīng)形成，但以前并不知道氫三氧化物也可以在那里形成，盡管在它們分解成反應(yīng)性較低的化學(xué)物質(zhì)之前的時間相對較短。
在這項新研究中，研究人員估計，大氣中每年約有 1100 萬噸（1000 萬公噸）的氫三氧化物是最常見反應(yīng)之一的產(chǎn)物：異戊二烯的氧化，這是一種由許多植物產(chǎn)生的物質(zhì)和動物，是天然橡膠的主要成分。
研究人員估計，釋放到大氣中的異戊二烯中約有 1% 形成了氫三氧化物，它們是由這些反應(yīng)以非常低的濃度產(chǎn)生的——在每立方厘米的大氣中約有 1000 萬個氫三氧化物分子，這只是非常微弱的痕跡。
我們非常高興我們能夠證明 [hydrotrioxides] 存在并且它們的壽命足夠長，以至于——很可能——在大氣中很重要。
大氣實驗
TROPOS 的研究實驗室實驗，以發(fā)現(xiàn)氫三氧化物是否實際上是由大氣中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，而哥本哈根大學(xué)的團(tuán)隊則研究了氫三氧化物如何形成的理論方面。
科學(xué)家使用非常靈敏的質(zhì)譜法來檢測超反應(yīng)性的三氧化二氫化合物——這種技術(shù)可以確定化學(xué)物質(zhì)的分子量，從而找出它們由哪些原子組成。
生成氫三氧化物的反應(yīng)發(fā)生在TROPOS 自由射流系統(tǒng)中，這會產(chǎn)生不受固體邊界阻礙的氣流。
該研究還使用了帕薩迪納加州理工學(xué)院大氣室的實驗結(jié)果。
既然他們的研究已經(jīng)證實，氫三氧化物是由大氣中的常見化學(xué)反應(yīng)形成的，科學(xué)家們接下來將研究這些化合物在化合物分解之前的幾分鐘或幾小時內(nèi)如何影響人類健康和環(huán)境。
從有機(jī)化學(xué)的知識來看，我們可以預(yù)期[三氧化氫]將在大氣中充當(dāng)氧化劑，當(dāng)我們的肺吸入濃度非常低的空氣時，三氧化二氫也可能會產(chǎn)生影響，但目前這一切都是推測性的。
氫三氧化物還可以穿透大氣氣溶膠——懸浮在大氣中的非常細(xì)小的固體顆粒或液滴，例如火山爆發(fā)產(chǎn)生的灰燼或大火產(chǎn)生的煙灰——它們可能會在那里引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。但對此的實驗調(diào)查非常具有挑戰(zhàn)性，有很多事情要做。
