每年在大氣中會(huì)形成數(shù)百萬(wàn)噸的化學(xué)類(lèi)型。

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種高反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)，長(zhǎng)期以來(lái)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(wú)法持續(xù)存在

一項(xiàng)新的研究表明，數(shù)百萬(wàn)噸稱(chēng)為三氧化氫的一類(lèi)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(shí)，這可能對(duì)人類(lèi)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(guò)程是如何發(fā)生的。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為氫三氧化物——含有一個(gè)氫原子和三個(gè)氧原子的化合物——在大氣條件下太不穩(wěn)定而無(wú)法持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。

但新的研究表明，氫三氧化物是許多常見(jiàn)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(gè)的壽命至少為 20 分鐘，所以這足以讓他們?cè)诖髿庵凶鍪隆?/p>

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(xiàng)新研究首次證實(shí)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(guò)直接觀察表明，這些化合物實(shí)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(cè)。

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(jiǎn)單和最常見(jiàn)的多氧化氫，具有兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子，即 H2O。

另一種多氧化氫是過(guò)氧化氫，它有兩個(gè)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(guò)氧化物極易燃燒，它們有時(shí)被用作火箭燃料的成分。

三氧化氫更進(jìn)一步，因?yàn)樗鼈兙哂腥齻€(gè)相互連接的氧原子，這使得它們比過(guò)氧化物更具反應(yīng)性。它們?cè)诨瘜W(xué)上寫(xiě)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(guò)氧化物可以通過(guò)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(shí)間相對(duì)較短。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員估計(jì)，大氣中每年約有 1100 萬(wàn)噸（1000 萬(wàn)公噸）的氫三氧化物是最常見(jiàn)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(dòng)物，是天然橡膠的主要成分。

研究人員估計(jì)，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(wàn)個(gè)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(zhǎng)，以至于——很可能——在大氣中很重要。

大氣實(shí)驗(yàn)

TROPOS 的研究實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)氫三氧化物是否實(shí)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(duì)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(lái)檢測(cè)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(huì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。

既然他們的研究已經(jīng)證實(shí)，氫三氧化物是由大氣中的常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)形成的，科學(xué)家們接下來(lái)將研究這些化合物在化合物分解之前的幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)如何影響人類(lèi)健康和環(huán)境。

從有機(jī)化學(xué)的知識(shí)來(lái)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(shí)，三氧化二氫也可能會(huì)產(chǎn)生影響，但目前這一切都是推測(cè)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?；蛞旱?，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(huì)在那里引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。但對(duì)此的實(shí)驗(yàn)調(diào)查非常具有挑戰(zhàn)性，有很多事情要做。