Вода может спонтанно образовывать перекись водорода, и мы наконец-то понимаем, почему

После того, как мы погрузились в глобальную пандемию, мы, вероятно, гораздо лучше осознаем, что нас окружают микрокапли воды. Во влажном воздухе или при кашле, чихании или разговоре эти капли могут нести с собой мельчайшие частицы, от загрязнения до вирусов, таких как грипп.

Еще в 2019 году основной химический состав этих частиц воды из окружающей среды преподнесли сюрприз: исследователи обнаружили, что обычные, безвредные капли воды могут каким-то образом спонтанно образовывать небольшие, но значительные количества перекиси водорода (H₂O₂).

Да, то же самое слабокислотное вещество, которое мы используем для отбеливания волос или дезинфекции ран.

Теперь группа исследователей обнаружила, что спонтанная реакция возникает при контакте с твердыми поверхностями, и это может играть роль в сезонности гриппа. .

«Мы думаем, что знаем так много о воде, одном из наиболее часто встречающихся веществ, но потом мы унижены», — говорит химик из Стэнфордского университета Ричард Зар, ​​принимавший участие в обоих открытиях.

В массе вода довольно стабильна, но разделение ее на крошечные капли резко меняет ее поведение по сравнению с ней.

По мере того, как объекты уменьшаются в размерах, их относительный объем уменьшается быстрее, чем площадь их поверхности. Это означает, что крошечная капля воды будет иметь гораздо большую долю своих молекул, подверженных воздействию окружающей среды, чем молекулы в стакане, ведре или озере.

Именно на этой открытой поверхности перекись водорода подтвердили химики Университета Цзянхань Болей Чен, Заре и их коллеги.

Используя краситель, который светится в присутствии H₂O₂ , команда нанесла на карту его появление в каплях, контактирующих со стеклянной поверхностью, и обнаружили, что он был наиболее сконцентрирован на границе раздела двух типов вещества.

Исследователи продемонстрировали H₂O_{2  sub>был также произведен, когда капли коснулись девяти других твердых тел, включая почву или более мелкую пыль, плавающую в нашем воздухе.}

В предыдущем исследовании они также показали, что это произошло естественным образом, просто когда вода конденсируется из воздуха на холодные поверхности. . Более того, количество H₂O₂ увеличивалось с влажностью.

«Похоже, что контактная электризация с образованием перекиси водорода является универсальным явлением в воде. -твердые поверхности раздела», – объясняет Заре.

Чтобы выяснить, откуда капли крадут лишний атом кислорода, исследователи обработали поверхность стекла тяжелым изотопом кислорода ¹⁸O.

Конечно же, капли образовали перекись водорода, приняв на поверхность стекла ¹⁸атомы O , подтверждая, что источником были возбудимые элементы водорода и кислорода, называемые гидроксильными радикалами, прикрепленными к поверхностному материалу. .

По мере образования кислоты Чен и его команда смогли также измерить электрический ток, протекающий от твердого тела к земле по мере усиления свечения красителя.

Это подтвердило результаты предыдущих исследований, которые предполагали, что обмен электронами происходит в процессе, называемом контактной электризацией, создавая гидроксильные радикалы.

Это, конечно, не так. Это не исключает того, что часть сырья может быть получена из других источников в окружающей среде, таких как озон (O₃), пишет команда в своей статье. Но это подтверждает, что достаточно капель воды и твердой поверхности.

«Контактная электрификация обеспечивает химическую основу для частичного объяснения сезонности вирусных респираторных заболеваний», — говорит Заре.

>

Поскольку повышенная влажность теплого летнего воздуха содержит небольшое количество перекиси водорода, это может стать еще одним препятствием для циркулирующих патогенов.

Напротив, прохладный и сухой зимний воздух может просто стать источником вирусов. это маленькое преимущество в перепрыгивании с одного сморкающегося носа на другой.

Это исследование было опубликовано в PNAS.