水能自发变成“消毒水”,83岁斯坦福教授揭示冬天容易流感原因

热点资讯2022-08-03 16:20:29未知

水能自发变成“消毒水”,83岁斯坦福教授揭示冬天容易流感原因

金磊 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

冬天容易感冒咳嗽得流感。

但这背后到底是什么原因?

一项来自斯坦福的研究揭开了这个问题其中的一层神秘面纱,而且结果可以说是令人意想不到。

因为它正是我们再熟悉不过的——(H2O)。


没错,这项研究正是揭示了水所具有的一个神奇能力:

过氧化氢,俗称双氧水,其比较常见的“用武之地”便是消毒了。

难道说,现在“洒洒水就能消毒”了吗?为什么冬天水的消毒作用会变弱了呢?

别急,我们现在就来一探究竟。

H2O是如何自发变成H2O2的?

水分子转变成过氧化氢,从化学式层面上来看,就是往H2O上加个O,变成H2O2。

但事实上,要在原子层面上打断一个共价键,然后添上去一个氧原子,并非是一件易事。

而斯坦福大学的一个研究团队,却非要“死磕”这个难题,决定用非常简单的方式去实现这个转变。

团队在研究过程中却意外地发现了一个奇妙的现象:

于是,这项研究就在2019年发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。


当然,这个过程还需要一些限定条件。

那就是需要将大体积的水,雾化成直径为1μm-20µm的微滴,这样就纯水就可以自发的变成过氧化氢了。

而且当时的这项研究还表明,微滴越小,按比例产生的过氧化氢就越多。

基于此,团队表示:

虽然结论较为惊人和意外,但与此同时,研究也遭到了其他学者的质疑。

例如来自阿卜杜拉国王科技大学大的Himanshu Mishra发表文章称:

其它研究的质疑点,同样也是强调过氧化氢生成的主要原因是与臭氧、氧气的化学相互作用等。

然而面对质疑,斯坦福团队并没有立刻展开“反击”,而是选择潜心继续研究。

终于在今年开始,陆陆续续发表文章“攻破”其它学者提出的种种质疑。

而就在PNAS上最新发表的一项研究,更是揭示了这一过程的化学基础。


在这项研究中,团队表示:

具体来说,就是电荷会在液体和固体两种材料之间“跳跃”,从而产生不稳定的分子碎片,即活性氧(reactive oxygen species)。

这其中就包含三电子还原产物羟基自由基(·OH),它们成对后便可结合生成过氧化氢。

团队对此表示“虽然数量极少,但是还是可以被检测出来”。

具体的过程则是通过质谱法,检测4-羧基苯基硼酸与表面18O2等离子体处理产生的18O标记的H2O2反应产物中的18O,证实了羟基参与H2O2的生成。


而且团队在这项研究中还进一步表明:

并且这些额外的发现还表明,无论微滴在哪里自然形成(包括在雾和雨滴等),水都可以转化为少量的诸如过氧化氢这类的活性氧。

但这项研究的意义不仅仅发现水变成双氧水过程化学基础这么简单,更是可以解释与多数人息息相关的生活现象。

季节性呼吸道疾病与此有关

相比于夏天,感冒流感等呼吸系统疾病(潜在的还包括新冠)在冬天爆发的几率会更高一些。

虽然一部分的原因,是因为人们在冬季更多时间是在室内活动,会更距离接触传染源。

但不论是在哪个季节,人们工作、学习和睡觉,基本上都是在室内。

斯坦福团队基于最新的这项研究,便得出了另一种结论:

具体而言,夏天室内空气的湿度会比较高,这就有利于液滴中的活性氧有足够的时间杀死病毒。

相反,人们冬天在室内为了取暖,往往会采取一系列加热的行为,这就会使空气中的湿度降低。

于是,液滴在活性氧起消毒作用之前就蒸发了。


对此,研究团队表示:

研究团队

在这一系列研究项目的背后,核心研究人员是来自斯坦福大学的Richard Zare教授。


他出生于1939年,在哈佛大学取得学士、博士学位,并于1977年入职斯坦福化学系。

在2006年,Zare还专门开设了一门课程,将物理学和生物学结合起来,探索生命系统如何利用分子与光的相互作用来实现视觉、光合作用等等。

目前,Zare的实验室致力于探索物理和分析化学的广泛问题,从基本化学反应的研究到地外物质的纳米级化学分析。

而在此次最新的研究中,作者还包括来自江汉大学、武汉大学和中科院的中国学者。

[1]https://news.stanford.edu/2022/08/01/benign-water-transforms-harsh-hydrogen-peroxide/
[2]https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2209056119
[3]https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1911883116
[4]https://profiles.stanford.edu/dick-zare
[5]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1734928445039540565&wfr=spider&for=pc

本文标签: 斯坦福  流感  PNAS  过氧化氢  

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