Superoxid producerer hydroxylradikaler, der nedbryder opløst organisk stof i vand

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Vandforskning i april 2020, superoxid producerer hydroxylradikaler i søvand. Hydroxylradikaler nedbryder dårligt biologisk nedbrydeligt organisk materiale såsom humusstoffer og menneskeskabte forurenende stoffer.

I vandmiljøet, mikrober, lette og reducerede forbindelser producerer superoxid. Superoxid er en reaktiv oxygenart, men relativt ureaktiv over for organiske forbindelser i vand på trods af præfikset 'super' i dets navn.

Superoxid kan imidlertid initiere en vej med redoxreaktioner. Det kan reducere jern til jernholdigt jern eller selv reduceres til hydrogenperoxid. Fenton-reaktionen mellem jern og hydrogenperoxid producerer hydroxylradikaler, meget effektive oxidanter af organisk stof. Ifølge ovennævnte reaktionsvej, produktionen af ​​et hydroxylradikal kræver tre superoxidioner.

"Superoxid produceres allestedsnærværende i søvand og dermed en potentiel kilde til hydroxylradikaler." siger Dr. Anssi Vähätalo fra University of Jyväskylä, "Vi testede reaktiviteten af ​​superoxid med jern(III)-jern kompleksbundet med opløst organisk stof."

Et nyligt værk udgivet på Vandforskning viser, at introduktionen af ​​superoxid udløste dannelsen af ​​hydroxylradikal i søvandet. En stor overraskelse var, at mængden af ​​producerede hydroxylradikaler var 24 gange større end forventet fra den indførte mængde superoxid. Hydroxylradikalerne reagerede med opløst organisk stof og nedbrød det i vid udstrækning. Disse reaktioner regenererede sandsynligvis superoxid og var ansvarlige for den autokatalytiske produktion af hydroxylradikaler.

"Superoxid har en skjult superkraft, da det kan igangsætte autokatalytisk produktion af hydroxylradikaler i søvand. Hydroxylradikaler er naturens eget rensemiddel, der kan fjerne persistent naturligt og menneskeskabt organisk stof fra miljøet. Superoxid får sit præfiks "super", når det producerer hydroxylradikaler på en autokatalytisk måde, " afslutter Vähätalo.

Nylige undersøgelser har vist, at næsten alle mikrober producerer ekstracellulært superoxid. Fordi mikrober er allestedsnærværende, er superoxid også det. I overfladevand, jern er forbundet med opløst organisk stof og kan katalysere produktionen af ​​hydroxylradikaler fra superoxid. Superoxid-drevet produktion af hydroxylradikaler er sandsynligvis en vigtig del af selvrensende mekanismer, der nedbryder ildfaste organiske stoffer i søer.

Den ekstreme reaktivitet af hydroxylradikaler er gavnlig i de avancerede oxidationsteknikker, der sigter mod nedbrydning af menneskeskabte forurenende stoffer.

"I vores undersøgelse, den producerede mængde hydroxylradikal var flere gange større end mængden af ​​superoxid indført i opløsningen af ​​jern forbundet med humusstoffer. Denne type autokatalyse af hydroxylradikaler fra superoxid er naturligvis en høj ønskværdig egenskab i forudgående oxidationsteknikker og værdien af ​​yderligere undersøgelser, " forklarer Vähätalo.