化学世界的奇妙之旅—哥本哈根大学

哥本哈根大学（ucph）研究学者在特定气体分子产生有害颗粒的过程中发现了令人惊讶的现象，此现象带来的影响在城市地区可能会随着污染的减少而递增。这一发现将帮助决策者采用更好的措施应对空气污染，助力优化气候模型。

现今，公共卫生水平的明显提高得益于城市地区氮氧化物（nox）排放量降低（主要是柴油排放量的减少），但这并不意味着我们已经完全解决空气污染问题。其他空气悬浮粒子带来的健康威胁依然存在，例如超微粒子。哥本哈根大学的研究表明，随着氮氧化物水平的降低，我们接触到的颗粒物将超过研究人员的预想。

“我们发现，用于评估和预测空气污染的模型存在根本缺。这一发现使我们可以优化这些模型，并为决策层提供更加坚实的基础，作出更环保的决策。”化学系henrik g. kjærgaar教授说道。

henrik g. kjærgaar教授和同事kristian holten møller，在与加州理工学院研究人员的合作中发现了一种特殊的机制，该机制可以使某些分子在大气中形成粒子，当挥发性有机化合物（voc）降解时，这些分子会以右手和左手的形式产生自由基，化学中将这一现象称为手性。研究人员证明，其中一种形式的粒子产生速度将比另一种形式快1000倍。

“以前，没有人发现左右手形式会影响悬浮粒子数量，然而这点非常重要，最终因空气污染导致的人口死亡与空气污染直接相关。”化学系博士后kristian holten møller说道。

挥发性有机化合物（voc）通过自身反应代替与其他分子反应，在大气中降解时，这样的机制便会发生作用。当自反应发生时，分子自由基吸收的氧气越来越多，体积越来越大，最终发展成为超细颗粒。自由基是采取左手形式还是右手形式发生反应将对这一过程的发生率产生重要影响，随后将创造出大量的变化颗粒。

nox与其他粒子反向增长

挥发性有机化合物（voc）不仅通过森林中树木和植物的气味释放，也经由人为污染物释放，市区中的挥发性有机化合物（voc）来源广泛，例如汽车、溶剂、清洁剂、油漆和化妆品。

henrik g. kjærgaar教授之前的研究表明，当空气中的氮氧化物（nox）达到一定水平时，新发现的现象的确会产生作用：

“城市中的氮氧化物（nox）限制此类氧化反应的发生并防止自由基向颗粒物转化，但是随着氮氧化物（nox）排放量的减少，通过氧化作用形成的颗粒在城市中发生更加明显的反应。”kjærgaar说道。

kjærgaar强调，继续保留城市中的柴油车是无法解决问题的。“柴油在燃烧过程中不仅会排放出氮氧化物（nox），还会直接释放颗粒物。我们绝不认为继续保留市区内的柴油车是一个好主意。”kjærgaar说道。

研究人员认为，一种较为可行的方案是调节挥发性有机化合物排放，同时，用产生影响更小的颗粒物代替有机化合物。研究人员强调说，这是一个复杂的监管领域，需要通过更多的研究来厘清多样有机化合物产生有机颗粒物的方式。

多措并举 提高精度

研究人员指出这一发现将有利于建立更加准确的气候模型。超细颗粒通过反射或吸收阳光对气候施加影响，它们的存在是引起全球气候不确定性的最大来源。

“由于左右手自由基之间存在巨大差异，如果无法区分二者的不同形式，那么气候模型的不确定性就会增加，正如我们今天所处的情境，这会导致我们高估或低估大气中产生的粒子数量。”kristian holten møller说。

通过与哈佛大学的合作，研究人员现在正在研究新机制对全球气候模型的影响。

参考信息： · 该研究发表于《物理化学快报》。· 研究人员进行了大量的量子力学计算，现有实验证据表明自由基的手性形式对其反应速率有重大影响。实验在模型系统上进行，该系统的基本结构类似于voc中的结构。结果表明，一种形式的自身反应比另一种形式快近20倍。计算结果显示，在异戊二烯分子的氧合作用中，这种差异可能高达1000倍。
 · 在大气中形成的右手和左手自由基的分布通常约为50/50。 · 自由基是具有不成对电子的分子，因此具有很高的反应性。 · voc是挥发性有机化合物（volatile organic compouns）的缩写，是一组都包含碳原子的化合物，在研究的其他voc分子中，研究人员研究了异戊二烯和各种单萜。· 大气中的超细颗粒来自自然和人为来源，这些粒子对人体有害，并通过反射或吸收阳光并帮助形成云而影响气候。
 · 据世界卫生组织估计，空气污染每年在全球造成700万人死亡。

如果你也对化学感兴趣，想要深入探索化学的世界，查看ucph相关化学课程吧！

想获得一对一免费指导吗？想要一套量身定制的留学方案吗？联系我，给您想要的！