Химики из Стэнфордского университета разработали специальную установку для тестирования изменения свойств воды. Исследование показало, что, когда распыленные микрокапли воды ударяются о твердую поверхность, происходит контактная электризация. Из-за этого часть воды превращается в перекись водорода. Этот процесс может происходить в естественной среде, например, в частицах тумана или каплях дождя, и влиять на сезонные заболевания.
Еще в 2019 году ученые впервые обнаружили, что перекись водорода спонтанно образуется в микроскопических каплях обычной воды. Чтобы понять, как это происходит, химики построили стеклянный аппарат с микроскопическими каналами, в которые можно было наливать воду. Каналы образовывали герметичную границу между водой и твердым телом. Исследователи наполнили воду флуоресцентным красителем, который светится в присутствии перекиси водорода.
Эксперимент показал формирование агрессивного вещества в стеклянном микрожидкостном канале, но не в объемной пробе воды, также содержащей краситель. Дополнительные исследования показали, что перекись водорода образуется в течение нескольких секунд, на границе между водой и твердым телом.
Исследователи считают, что при ударе капель о твердую поверхность, электрический заряд «прыгает» между двумя материалами, жидким и твердым, создавая нестабильные активные формами кислорода. Пары этих частиц, гидроксильные радикалы ОН, могут затем соединяться с образованием пероксида водорода в небольших, но поддающихся обнаружению количествах.
Ученые отмечают, что спонтанное образование перекиси водорода в естественных условиях может объяснить сезонность инфекционных заболеваний. Летом, более высокий относительный уровень влажности в помещении, как считают ученые, способствует тому, что активные формы кислорода в каплях имеют достаточно времени для уничтожения вирусов. Напротив, зимой, когда воздух внутри зданий нагревается, а его влажность снижается, капли испаряются до того, как активные формы кислорода могут действовать как дезинфицирующее средство.
Контактная электрификация обеспечивает химическую основу для частичного объяснения сезонности вирусных респираторных заболеваний. Новый подход к дезинфекции поверхностей — лишь одно из важных практических последствий этой работы, связанной с фундаментальной химией воды в окружающей среде.
Ричард Заре, профессор Стэнфордского университета и соавтор работы
