除了提供维生素 D、帮助花朵生长和创造前往海滩的完美借口之外，阳光还有助于分解溪流、湖泊和河流中的化学物质。密歇根理工大学的研究人员开发了一种单线态氧模型来计算特定化学物质如何在地表水中分解。
虽然游泳池使用蓝色瓷砖来模仿加勒比海的颜色，但大多数地表水是黄色或棕色的。例如，Tahquamenon Falls 是一个受欢迎的上半岛目的地，以其滑道的焦糖色而闻名。这种颜色来自制造单宁的树叶和树皮碎片——多酚，或植物中天然存在的有机化合物。正是这些碎片吸收阳光并产生单线态氧，从而降解污染物。
单线态氧
这种活性氧会导致所谓的光化学转化，即光和氧化材料产生化学反应的过程。但是，在这种阳光明媚的植物侵袭下，一种特定的化学物质需要多长时间才能分解?
了解特定污染物中途分解需要多少小时或天数有助于环境工程师和科学家保护我们的水道。了解特定化学品的半衰期有助于资源管理者估计该化学品是否在环境中积聚。
密歇根理工大学土木、环境和地理空间工程副教授 Daisuke Minakata 开发了一个全面的反应活动模型，该模型展示了单线态氧的反应机制如何针对多种污染物进行反应，并计算它们在自然水生环境中的半衰期。
“我们测试了 100 种不同的有机、结构多样的化合物，”Minakata 说。“如果我们知道单线态氧和污染物之间的反应性，我们就可以说将污染物的一种特定结构降解到浓度的一半需要多长时间。”
Minakata 的合作者是研究生 Benjamin Barrios、Benjamin Mohrhardt 和森林资源与环境科学学院教授 Paul Doskey。他们的研究于今年夏天发表在《环境科学与技术》杂志上。
阳光氧化和降解有毒化学品
间接阳光引发的化学氧化速率是水体独有的;每个湖泊、河流或溪流都有其独特的有机物质组合。由于该过程不会在黑暗中发生，水体接收到的阳光量也会影响反应。例如，单线态氧在降解有害藻华中的毒素和分解农业径流产生的过量氮和磷方面起着部分作用。
除了我们最喜欢的湖泊和河流之外，活性氧还具有其他益处。
“单线态氧可用于病原体的消毒，”Minakata 说。“它可以氧化饮用水或废水处理中的化学物质。有很多方法可以将这种强化学氧化剂用于我们生活中的许多目的。”
超越对副产品的反应
通过 Minakata 模型建立的半衰期计算，研究小组计划进一步研究单线态氧/化学反应产生的副产品——着眼于预测副产品本身是否会有毒。通过了解降解的阶段，Minakata 和他的团队可以开发一个扩展模型来预测日晒副产品的形成以及相互作用如何重新开始。
最终，充分了解渗入我们水源的许多化学物质的半衰期是确保人类使用清洁水的一步。
