首揭大氣含高反應「三氧化氫」 未知對氣候、健康影響

上月刊於《科學》的研究表明,數以千萬噸稱為三氧化氫 (hydrotrioxide, ROOOH) 的一類化學物質可以在大氣層中停留數小時,並可能對人類健康和全球氣候產生影響。

這一類化學物質極具反應性,與其他化合物的相動非常迅速。

長期以來,學者一直認為 ROOOH ,即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定而無法持續很長時間。然而,是次研究表明,三氧化氫是許多常見化學反應的常規產物,並且有足夠穩定性,與大氣中的其他化合物發生反應。

有參與是次研究的哥本哈根大學化學家 Henrik Grum Kjærgaard 表示,團隊證明其中一種 ROOOH 的壽命至少為 20 分鐘,足以讓其在大氣層中產生反應。

發現並不代表大氣層中有新的問題出現。相反,是首次透過直接觀察,發現大氣層實際上一直有形成有極高反應性的 ROOOH 。

ROOOH 是多氧化氫 (hydrogen polyoxide) 的一種。水 (hydrogen oxide, H2O) 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。

另一種多氧化氫是過氧化氫 (hydrogen peroxide, H2O2) ,有兩個氧原子,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,有時亦被用作火箭燃料的成分。

ROOOH 更進一步,因為具有三個互相連接的氧原子,使之比其他過氧化物更具反應性。化學式上的 R 可以是任何鍵合基團,例如碳基團。

在是次研究中,團隊估計,大氣中每年約有 1,100 萬噸的 ROOOH 。這些 ROOOH 是最常見反應之一異戊二烯 (isoprene) 氧化的產物。異戊二烯是一種由許多動植物產生的物質,亦是天然橡膠的主要成分。

團隊估計,釋放到大氣中的異戊二烯中約有 1% 形成了 ROOOH 。這些反應以非常低的濃度產生:在每立方厘米的大氣中約有 1,000 萬個氫三氧化物分子。

未來團隊會研究這些化合物在分解前的幾分鐘或幾小時內如何影響人類健康和環境。

圖:Pixabay

來源:

Live Science, New, extremely reactive chemical discovered in the atmosphere

報告:

Berndt, T., Chen, J., Kjærgaard, E.R. & et al. (2022). Hydrotrioxide (ROOOH) formation in the atmosphere. Science 26 May 2022; Vol376, Issue 6596, pp979-982. doi: 10.1126/science.abn6012

文/AC、審/WL

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