Ученые продемонстрировали, как пероксид спонтанно образуется в микрокаплях воды: летом, когда воздух влажный, этот механизм может нейтрализовать часть вирусов, прежде чем они кого-нибудь инфицируют.
Пероксид водорода (H2O2) — важнейший представитель «активных форм кислорода». Эти молекулы проявляют мощные окисляющие свойства, легко повреждая живые клетки, поэтому часто применяются для дезинфекции. Пероксид непрерывно образуется и внутри самих клеток из обычной воды, в реакциях, протекающих с участием озона (O3), а также при кавитации, на границе микроскопических пузырьков, где возникает сильный перепад давления.
Недавно ученые из Стэнфордского университета обнаружили новый механизм образования пероксида водорода, который может играть незаметную, но важную роль в нашей жизни — и даже в сезонных вспышках респираторных инфекций. Об этом Ричард Зари (Richard Zare) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале PNAS.
Авторы исследования поставили эксперименты в прозрачном сосуде, куда вода впрыскивалась под большим давлением и с добавлением красителя, который флуоресцирует в присутствии пероксида. И действительно, свечение наблюдалось на границе разделения микрокапель и стекла. Затем эксперименты провели, используя стекло (диоксид кремния), содержащее тяжелый изотоп кислорода (18О). Это показало, что дополнительный атом кислорода молекулы H2O2 получают из твердой фазы.
Ученые сделали вывод, что для появления пероксида в воде достаточно взаимодействия микрокапель с твердой поверхностью. При этом происходит контактная электрификация — обмен зарядов между жидкой и твердой фазами, — энергия которой способна питать реакции с превращением H2O в гидроксильные радикалы (OH), образующие затем H2O2. Этот процесс протекает далеко не так интенсивно, как при реакциях воды с озоном, зато может быть чрезвычайно распространен, ведь микрокапли влаги постоянно присутствуют в атмосфере.
В частности, многие инфекции распространяются воздушно-капельным путем. Больные выделяют вирусные частицы во множестве капель, которые выбрасываются с кашлем, чиханием и просто в процессе разговоре и дыхании. Как известно, самые сильные вспышки таких болезней происходят зимой, когда люди проводят больше времени в закрытых помещениях: они оказываются в более тесном контакте, что облегчает распространение вирусов.
Но дополнительный вклад может вносить и дефицит пероксида. Зимой воздух в помещении намного суше и содержит меньше микрокапель влаги, а значит — и меньше пероксида. Летом его больше, он успевает нейтрализовать некоторые вирусные частицы, прежде чем они успеют кому-то навредить.
Автор: Сергей Васильев