研究人員發現了一種高反應性化學物質，他們長期以來一直認為這種化學物質太不穩定，無法在大氣條件下持續使用。它就是——三氧化二氫。
一項新的研究表明，數百萬噸被稱為三氧化二氫的極端反應性化學物質可以在大氣中停留數小時，這可能對人類健康和全球氣候產生影響。
這些化學物質與其他化合物的相互作用非常快，它們的存在意味着化學家將不得不重新思考大氣中的過程是如何發生的。
長期以來，人們一直認為三氧化二氫 -- 含有一個氫原子和三個氧原子的化合物 ， 太不穩定，在大氣條件下不能持續很長時間。
化學物質與其他化合物的相互作用非常迅速，它們的存在意味着化學家將不得不重新考慮大氣中的過程是如何發生的。
但是新的研究表明，三氧化二氫是許多常見化學反應的常規產物，並且它們可以保持足夠的穩定性以與大氣中的其他化合物反應。
TROPOS的自由射流設置允許研究大氣條件下的氧化反應，揭示了高反應性三氧化二氫的存在
強力氧化劑
三氧化二氫是一種多氧化氫。水是最簡單和最常見的多氧化氫，有兩個氫原子和一個氧原子，即H2O。
另一個多氧化氫是過氧化氫，它有兩個氧原子—H2O2—通常用作漂白劑或消毒劑。額外的氧原子也使許多過氧化物極易燃，它們有時被用作火箭燃料的成分。
三氧化二氫是一個進一步的階段，因為它們具有三個相互連接的氧原子，這使它們比過氧化物更具反應性。它們在化學上被寫成ROOOH，其中R是任何鍵合基團，例如碳組。
但是，雖然已知過氧化物可以由大氣中的化學反應形成，但以前還不知道三氧化二氫也可以在大氣中形成，儘管在它們分解成反應性較低的化學物質之前的時間相對較短。
在這項新研究中，研究人員估計，每年大約有1100萬噸 (1000萬公噸) 的三氧化二氫作為最常見反應之一的產物在大氣中形成: 異戊二烯的氧化作用，異戊二烯是許多植物和動物產生的物質，是天然橡膠的主要成分。
研究人員估計，釋放到大氣中的異戊二烯中約有1% 會形成三氧化二氫，並且它們是由這些反應以非常低的濃度產生的—在立方厘米的大氣中約有1000萬個三氧化二氫分子，這只是非常微弱的痕迹。
“我們非常高興能夠證明 [三氧化二氫] 在那裡，並且它們的壽命足夠長，可以—最有可能的—在大氣中很重要，”研究的主要作者，德國萊比錫萊布尼茲對流層研究所 (TROPOS) 的大氣化學家Torsten Berndt在一封電子郵件中告訴Live Science。
大氣實驗
Berndt領導了TROPOS的研究實驗室實驗，以發現三氧化二氫實際上是否是由大氣中的化學反應產生的，而哥本哈根大學的團隊研究了三氧化二氫如何形成的理論方面。
Berndt和他的同事使用非常靈敏的質譜法檢測了超反應性三氧化二氫—一種可以確定化學物質分子量以找出它們組成的原子的技術。
製造三氧化二氫的反應發生在TROPOS自由射流系統,從而產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院大氣室的實驗結果。
既然他們的研究已經證實三氧化二氫是由大氣中常見的化學反應形成的，伯恩特說，科學家接下來將研究這些化合物在分解之前的幾分鐘或幾小時內如何影響人類健康和環境。
他說: “根據有機化學知識，我們可以預期 [三氧化二氫] 將在大氣中充當氧化劑。”它’當我們的肺吸入含有非常低濃度的空氣時，也有可能三氧化二氮會產生影響，“但目前這一切都是非常投機的。"
伯恩特說，三氧化二氫也可能滲透到大氣中的氣溶膠中。—懸浮在大氣中的非常細的固體顆粒或液滴，例如火山噴發產生的灰燼或大火產生的煙灰—他們可能會在那裡引發化學反應。但是 “對此的實驗研究非常具有挑戰性，” 他說。“要做的很多。"
