Микрослой морской поверхности - Википедия - Sea surface microlayer

В микрослой морской поверхности (SML) - это верхние 1000 микрометров (или 1 миллиметр) поверхности океана. Это пограничный слой, где происходит весь обмен между атмосфера и океан.[1] Химические, физические и биологические свойства SML сильно отличаются от подземных вод всего на несколько сантиметров ниже.[2]

Обзор свойств

Органические соединения, такие как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты, и фенолы сильно обогащены интерфейсом SML. Большинство из них поступают из биота в подземных водах, которые разлагаются и выносятся на поверхность,[3][4] хотя существуют и другие источники, такие как атмосферное осаждение, прибрежный сток, и антропогенная нутрификация.[1] Относительная концентрация этих соединений зависит от источников питательных веществ, а также от климат такие условия как скорость ветра и осадки.[4] Эти органические соединения на поверхности образует "пленку", которая на видном месте называется "пятно",[2] что влияет на физические и оптические свойства интерфейса. Эти фильмы происходят из-за гидрофобный склонности многих органических соединений, что заставляет их выступать на границе раздела с воздухом.[1][5] Существование органических поверхностно-активные вещества на поверхности океана препятствует образованию волн при малых скоростях ветра. Для увеличения концентрации поверхностно-активного вещества требуется возрастающая критическая скорость ветра для создания океанских волн.[1][2] Повышенный уровень органических соединений на поверхности также препятствует газообмену между воздухом и морем при низких скоростях ветра.[6] Одним из способов переноса твердых частиц и органических соединений с поверхности в атмосферу является процесс, называемый «лопанием пузырей».[1][7] Пузыри генерируют основную часть морских аэрозоли.[6][8][9] Их можно разносить на высоту до нескольких метров, собирая любые частицы, прилипшие к их поверхности. Однако основным поставщиком материалов является SML.[3]

Здоровье и окружающая среда

Обширные исследования показали, что SML содержит повышенную концентрацию бактерии, вирусы, токсичные металлы и органические загрязнители по сравнению с подземными водами.[1][10][11][12][13] Эти материалы могут переноситься с поверхности моря в атмосферу в виде генерируемых ветром водных аэрозолей из-за их высокого давления пара и процесса, известного как улетучивание.[7] В воздухе эти микробы можно транспортировать на большие расстояния в прибрежные районы. Если они попадут на землю, они могут нанести вред животным, растительности и здоровью человека.[14] Морские аэрозоли, содержащие вирусы, могут перемещаться на сотни километров от своего источника и оставаться в жидкой форме, пока влажность достаточно высока (более 70%).[15][16][17] Эти аэрозоли могут оставаться во взвешенном состоянии в атмосфере около 31 дня.[3] Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что бактерии могут оставаться жизнеспособными после того, как будут перенесены вглубь суши с помощью аэрозолей. Некоторые достигали 200 метров на высоте 30 метров над уровнем моря.[18] Месячное исследование, проведенное учеными из Тирренское море в 1999 г. выявили, что сигналы загрязнения от химикатов петрогенного происхождения в гавани Ливорно был результатом химикатов, обнаруженных в SML.[19] Также было отмечено, что процесс переноса этого материала в атмосферу вызывает дальнейшее обогащение как бактериями, так и вирусами по сравнению либо с SML, либо с подземными водами (до трех порядков в некоторых местах).[18]

Измерение

Устройства, используемые для отбора проб концентраций твердых частиц и соединений SML, включают стеклоткань, металлические сетчатые экраны и другие гидрофобные поверхности. Они помещаются на вращающийся цилиндр, который собирает образцы поверхности, когда он вращается на поверхности океана.[20]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Лисс П.С., Дуче Р.А., 1997. Поверхность моря и глобальные изменения. Cambridge Univ. Press, Кембридж.
  2. ^ а б c Чжан, Чжэнбинь и др. (2003). Исследования микрослоя морской поверхности II. Слой резкого изменения физико-химических свойств. Журнал коллоидной и интерфейсной науки. 264, 148–159.
  3. ^ а б c Аллер, Дж., Кузнецова, М., Янс, К., Кемп, П. (2005) Микрослой морской поверхности как источник вирусного и бактериального обогащения морских аэрозолей. Журнал аэрозольной науки. Vol. 36, стр. 801-812.
  4. ^ а б Карлсон, Дэвид Дж. (1983). Растворенные органические материалы в поверхностных микрослоях: временная и пространственная изменчивость и связь с состоянием моря. Лимнология и океанография, 28.3. 415-431
  5. ^ Карлсон, Дэвид Дж. (1982). Обогащение фенольным слоем поверхностного микрослоя указывает на наличие пятен на поверхности моря. Природа. 296,1. 426-429.
  6. ^ а б Вудкок, А. (1953). Ядра соли в морском воздухе в зависимости от высоты и силы ветра. Журнал метеорологии, 10, 362–371.
  7. ^ а б Уоллес-младший, Г.Т., Дуче, Р.А., 1978. Перенос твердых органических веществ пузырьками в морских водах. Лимнол. Oceanogr. 23 №6., 1155–1167.
  8. ^ Густафссон, М. Э. Р., и Францен, Л. Г. (2000). Внутренний транспорт морских аэрозолей на юге Швеции. Атмосферная среда, 34, 313–325.
  9. ^ Грамматика М. и Циммерман В. Б. (2001). Микрогидродинамика процесса плавучести в поверхностном слое моря. Динамика атмосферы и океана, 34, 327–348.
  10. ^ Blanchard, D.C., 1983. Производство, распространение и бактериальное обогащение аэрозоля морской соли. В: Liss, P.S., Slinn, W.G.N. Ž Ред .., Обмен газов и частиц между воздухом и морем. D. Reidel Publishing Co., Дордрехт, Нидерланды, стр. 407-444.
  11. ^ Хоффманн, Г.Л., Дуче, Р.А., Уолш, П.Р., Хоффманн, Э.Дж., Рэй, Б.Дж., 1974. Время пребывания некоторых микрочастиц металлов в микрослое поверхности океана: значение атмосферного осаждения. J. Rech. Атмос. 8, 745–759.
  12. ^ Хантер, К.А., 1980. Процесс, влияющий на микрочастицы металлов в микрослоях морской поверхности. Mar. Chem. 9, 49–70.
  13. ^ Харди Дж. Т., Ворд Дж., 1986. Загрязнение водной поверхности Пьюджет-Саунда. Примечания Пьюджет-Саунд, Агентство по охране окружающей среды США. Регион 10 Сиэтл, Вашингтон, стр. 3–6.
  14. ^ ВОЗ, 1998. Проект руководящих указаний по безопасной рекреационной водной среде: прибрежные и пресные воды, проект для консультации. Всемирная организация здравоохранения, Женева, EOSrDRAFTr98 14, стр. 207–299.
  15. ^ Классен Р. Д. и Роберж П. Р. (1999). Моделирование переноса аэрозолей как помощь в понимании моделей коррозионной активности атмосферы. Материалы и дизайн, 20, 159–168.
  16. ^ Мурти, К. К., Сатиш, С. К., и Кришна Мурти, Б. В. (1998). Характеристики спектрально-оптических глубин и распределения аэрозолей по размерам над тропическими районами океана. Журнал атмосферной и солнечно-земной физики, 60, 981–992.
  17. ^ Чоу, Дж. К., Уотсон, Дж. Дж., Грин, М. К., Ловенталь, Д. Х., Бейтс, Б., Ослунд, В., и Торре, Г. (2000). Трансграничный перенос и пространственная изменчивость взвешенных частиц в Мехикали и Имперской долине в Калифорнии. Атмосферная среда, 34, 1833–1843.
  18. ^ а б Маркс, Р., Кручалак, К., Янковска, К., и Михалска, М. (2001). Бактерии и грибки в воздухе над Гданьским заливом и Балтийским морем. Journal of Aerosol Science, 32, 237–250.
  19. ^ Cincinelli A .; Стортини А.М .; Perugini M .; Checchini L .; Лепри Л., 2001. Органические загрязнители в микрослоях морской поверхности и аэрозоли в прибрежной среде Ливорно (Тирренское море). Морская химия, том 76, номер 1, стр. 77-98 (22)
  20. ^ Харви, Джордж У. (1966). Сбор микрослоя с поверхности моря: новый метод и первые результаты. Лимнология и океанография, 11.4. 608-613