Вода может спонтанно превращаться в перекись — и с этим связана сезонность простуды и гриппа
С тех пор, как мы погрузились в глобальную пандемию, то стали гораздо лучше осознавать, что нас окружают микрокапли воды. Во влажном воздухе или при кашле, чихании или разговоре эти капли могут нести с собой крошечные частицы, от загрязнения до вирусов, таких как грипп.
Еще в 2019 году основной химический состав этих частиц воды из окружающей среды преподнес сюрприз: исследователи обнаружили, что обычные, в остальном безвредные капли воды могут каким-то образом спонтанно образовывать небольшие, но значительные количества перекиси водорода (H2O2). Да, той самой, которым мы отбеливаем волосы или дезинфицируем раны.
А не так давно группа ученых выяснила, что спонтанная реакция возникает при контакте с твердыми поверхностями и может играть роль в сезонности гриппа.
Как вода превращается в перекись
Вода — довольно стабильное вещество, но разделение ее на крошечные капли, по-видимому, радикально меняет ее свойства и поведение.
По мере того, как объекты уменьшаются в размерах, их относительный объем уменьшается быстрее, чем площадь поверхности. Это означает, что крошечная капля воды будет иметь гораздо большую долю своих молекул, подверженных воздействию окружающей среды, чем молекулы в стакане, ведре или озере.
Именно на этой открытой поверхности образуется перекись водорода, подтвердили химик Университета Цзянхань Болей Чен, его коллега Зар и другие. Используя краситель, который светится в присутствии H2O2, команда зафиксировала его присутствие в каплях, контактирующих со стеклянной поверхностью, и обнаружила, что его концентрация наиболее высока на границе раздела двух типов вещества.
Исследователи продемонстрировали, что H2O2 также образуется, когда капли соприкасаются с девятью другими твердыми телами, включая почву или более мелкую пыль, плавающую в нашем воздухе.
В предыдущем исследовании они также показали, что это происходит естественным образом, просто когда вода конденсируется из воздуха на холодные поверхности. Более того, количество H2O2 увеличивалось с влажностью. «Похоже, что контактная электризация с образованием перекиси водорода является универсальным явлением на границах раздела вода-твердое тело», — объясняет Зар.
Украденный кислород
Чтобы выяснить, откуда капли крадут лишний атом кислорода, исследователи обработали поверхность стекла тяжелым изотопом кислорода 18O.
Конечно же, капли образовали перекись водорода, приняв атомы 18O поверхности стекла, подтверждая, что источником были возбудимые элементы водорода и кислорода, называемые гидроксильными радикалами, прикрепленными к поверхностному материалу.
Когда образовалась кислота, Чен и его команда смогли также измерить электрический ток, протекающий от твердого тела к земле по мере усиления свечения красителя. Это подтвердило результаты предыдущих исследований, которые предполагали, что обмен электронами происходит в процессе, называемом контактной электрификацией, создавая гидроксильные радикалы.
Это, конечно, не исключает того, что часть сырья может быть получена из других источников в окружающей среде, таких как озон. Но данное обстоятельство лишь подтверждает, что для получения перекиси нужны только капли воды и твердая поверхность.
Повышенная влажность теплого летнего воздуха, содержащего небольшое количество перекиси водорода, может стать еще одним препятствием для циркулирующих патогенов. Напротив, прохладный и сухой зимний воздух может просто дать вирусам небольшое преимущество в перепрыгивании из одного сопливого носа в другой.