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2023-01-31
水能自發(fā)變成“消毒水”，83歲斯坦福教授揭示冬天容易流感原因
更新時間：2022-08-03 16:20:29作者：未知
金磊 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
冬天容易感冒咳嗽得流感。
但這背后到底是什么原因？
一項來自斯坦福的研究揭開了這個問題其中的一層神秘面紗，而且結(jié)果可以說是令人意想不到。
因為它正是我們再熟悉不過的——水（H2O）。
沒錯，這項研究正是揭示了水所具有的一個神奇能力：
過氧化氫，俗稱雙氧水，其比較常見的“用武之地”便是消毒了。
難道說，現(xiàn)在“灑灑水就能消毒”了嗎？為什么冬天水的消毒作用會變?nèi)趿四兀?/p>
別急，我們現(xiàn)在就來一探究竟。
H2O是如何自發(fā)變成H2O2的？
水分子轉(zhuǎn)變成過氧化氫，從化學(xué)式層面上來看，就是往H2O上加個O，變成H2O2。
但事實上，要在原子層面上打斷一個共價鍵，然后添上去一個氧原子，并非是一件易事。
而斯坦福大學(xué)的一個研究團(tuán)隊，卻非要“死磕”這個難題，決定用非常簡單的方式去實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)變。
團(tuán)隊在研究過程中卻意外地發(fā)現(xiàn)了一個奇妙的現(xiàn)象：
于是，這項研究就在2019年發(fā)表在了《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
當(dāng)然，這個過程還需要一些限定條件。
那就是需要將大體積的水，霧化成直徑為1μm-20μm的微滴，這樣就純水就可以自發(fā)的變成過氧化氫了。
而且當(dāng)時的這項研究還表明，微滴越小，按比例產(chǎn)生的過氧化氫就越多。
基于此，團(tuán)隊表示：
雖然結(jié)論較為驚人和意外，但與此同時，研究也遭到了其他學(xué)者的質(zhì)疑。
例如來自阿卜杜拉國王科技大學(xué)大的Himanshu Mishra發(fā)表文章稱：
其它研究的質(zhì)疑點，同樣也是強(qiáng)調(diào)過氧化氫生成的主要原因是與臭氧、氧氣的化學(xué)相互作用等。
然而面對質(zhì)疑，斯坦福團(tuán)隊并沒有立刻展開“反擊”，而是選擇潛心繼續(xù)研究。
終于在今年開始，陸陸續(xù)續(xù)發(fā)表文章“攻破”其它學(xué)者提出的種種質(zhì)疑。
而就在PNAS上最新發(fā)表的一項研究，更是揭示了這一過程的化學(xué)基礎(chǔ)。
在這項研究中，團(tuán)隊表示：
具體來說，就是電荷會在液體和固體兩種材料之間“跳躍”，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的分子碎片，即活性氧（reactive oxygen species）。
這其中就包含三電子還原產(chǎn)物羥基自由基（·OH），它們成對后便可結(jié)合生成過氧化氫。
團(tuán)隊對此表示“雖然數(shù)量極少，但是還是可以被檢測出來”。
具體的過程則是通過質(zhì)譜法，檢測4-羧基苯基硼酸與表面18O2等離子體處理產(chǎn)生的18O標(biāo)記的H2O2反應(yīng)產(chǎn)物中的18O，證實了羥基參與H2O2的生成。
而且團(tuán)隊在這項研究中還進(jìn)一步表明：
并且這些額外的發(fā)現(xiàn)還表明，無論微滴在哪里自然形成（包括在霧和雨滴等），水都可以轉(zhuǎn)化為少量的諸如過氧化氫這類的活性氧。
但這項研究的意義不僅僅發(fā)現(xiàn)水變成雙氧水過程化學(xué)基礎(chǔ)這么簡單，更是可以解釋與多數(shù)人息息相關(guān)的生活現(xiàn)象。
季節(jié)性呼吸道疾病與此有關(guān)
相比于夏天，感冒流感等呼吸系統(tǒng)疾?。撛诘倪€包括新冠）在冬天爆發(fā)的幾率會更高一些。
雖然一部分的原因，是因為人們在冬季更多時間是在室內(nèi)活動，會更距離接觸傳染源。
但不論是在哪個季節(jié)，人們工作、學(xué)習(xí)和睡覺，基本上都是在室內(nèi)。
斯坦福團(tuán)隊基于最新的這項研究，便得出了另一種結(jié)論：
具體而言，夏天室內(nèi)空氣的濕度會比較高，這就有利于液滴中的活性氧有足夠的時間殺死病毒。
相反，人們冬天在室內(nèi)為了取暖，往往會采取一系列加熱的行為，這就會使空氣中的濕度降低。
于是，液滴在活性氧起消毒作用之前就蒸發(fā)了。
對此，研究團(tuán)隊表示：
研究團(tuán)隊
在這一系列研究項目的背后，核心研究人員是來自斯坦福大學(xué)的Richard Zare教授。
他出生于1939年，在哈佛大學(xué)取得學(xué)士、博士學(xué)位，并于1977年入職斯坦?；瘜W(xué)系。
在2006年，Zare還專門開設(shè)了一門課程，將物理學(xué)和生物學(xué)結(jié)合起來，探索生命系統(tǒng)如何利用分子與光的相互作用來實現(xiàn)視覺、光合作用等等。
目前，Zare的實驗室致力于探索物理和分析化學(xué)的廣泛問題，從基本化學(xué)反應(yīng)的研究到地外物質(zhì)的納米級化學(xué)分析。
而在此次最新的研究中，作者還包括來自江漢大學(xué)、武漢大學(xué)和中科院的中國學(xué)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