一個國際科學家合作團隊發現了一種先前未知的對流層羥基自由基來源，該來源由臭氧與雲表面的相互作用產生。他們的模擬預測，雲層氣-水介面處羥基自由基的產生速率可能比大氣其餘部分高出四個數量級。
西班牙加泰羅尼亞高階化學研究所的團隊成員何塞普·安格拉達解釋說：“這是一項重要的發現，因為羥基自由基是大氣的主要‘清潔劑’，而這種自由基的所有來源和匯，即氣相，在大氣化學中起著關鍵作用。”
臭氧雖然更為人所知的是保護我們免受大部分太陽紫外線輻射的大氣痕量氣體，但由於光解作用，它也是對流層中羥基自由基的重要來源。儘管如此，根據安格拉達的說法，即使許多大氣物種吸附在氣-水介面，但到目前為止，介面化學常常被忽視。
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該團隊應用量子力學和分子力學方法（首次用於研究生化反應途徑）模擬了水對吸附在雲表面的臭氧的光譜特徵和解離速率常數的影響。至關重要的是，他們預測臭氧對氣-水介面表現出很強的親和力。安格拉達說：“我們的結果表明，臭氧吸附過程在熱力學上是自發的。預測的頻移和光譜帶的擴大表明，臭氧的光解作用因其與水的相互作用而得到強烈促進。”
英國約克大學的馬修·埃文斯說：“這是一項令人興奮的工作，它將大氣化學、多相化學和量子計算這兩個新趨勢聯絡在一起。”他在約克大學使用模型來更好地預測大氣成分。“我們通常認為雲是自由基的匯，而這項工作表明我們可能應該開始將它們視為來源。”
英國利茲大學的大氣化學家德韋恩·赫德認為，這很重要，因為羥基自由基是甲烷等溫室氣體主要的日間氧化物種，而甲烷的水平仍在持續上升。他說：“更多的羥基自由基意味著全球甲烷壽命更短。”但他承認，“影響將取決於自由基是否可以逃離介面區域進入氣相，在那裡它可以氧化痕量氣體，還是仍然被困在表面。”
埃文斯對此表示贊同。“這些是理論計算，需要在實驗室和現場進行評估，但它們突顯出大氣化學仍然可能讓我們感到驚訝。”
本文經《化學世界》許可轉載。該文章於2014年7月31日首次發表。