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奇妙又有趣的海洋泡沫

发表时间:2021/11/21 12:36:23  来源:大科技杂志社  浏览次数:154  
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壮观的海洋泡沫

2020年7月,南非的海滨首都开普敦,气温骤降,大风来袭。一场寒潮过后,海岸线上出现了神奇而壮观的景象。

浪漫的沙滩上不见了金色的沙子,取而代之的是白色或者淡黄色的泡沫,它们被海浪推到岸边,仿佛要给沙子铺上一层黄白色的毛毯。在海天相接的地方,有更多的泡沫正“乘风破浪”而来,使得泡沫越积越多,越垒越高,有的地方竟然形成了数米的泡沫墙,气势十分惊人。淹没海滩后,泡沫还会继续蔓延到岸边的街道和房屋,在经过的地方覆盖上一层乳白的“棉花”……一眼望去,大片海滨被泡沫点缀成白茫茫的“冰天雪地”,好似圣诞节的氛围提前到来。

奇妙又有趣的海洋泡沫

这已经不是开普敦第一次出现此等壮观的景象了。每隔一段时间——短则数月、长则数年,当遭遇强风、巨浪等极端天气的时候,开普敦海边就会聚集起大规模体型巨大的海洋泡沫。而世界其他的沿海地区,比如美国纽约市、英国兰开夏郡或者澳大利亚昆士兰州的海岸,也时常出现海洋泡沫淹没一切的景象,令人不禁感叹大自然的神奇。

海水的天然产物

海洋泡沫不只会在极端天气出现,如果你常去海滩,仔细观察一下就会发现,即使在风和日丽的日子,即便海水非常清澈湛蓝,海面也会漂浮起些许泡沫,随着波浪向海岸涌来。当波浪拍打海滩后,仍然会有残留的泡沫粘在岩石和沙子上,堆成雪白或淡黄的“棉花糖”。

那么,为何海洋会天然地产生泡沫?要回答这个问题,我们先要弄清楚海水里到底有什么。海水是咸的,其中96.5%的物质是水,2.5%的物质是盐,其他的1%是什么呢?具体点说,是很多很多东西,比如蛋白质、脂肪、死亡的藻类或者其他悬浮的沉积物和污染物。如果简单点说,那就是三个字——有机物。

生活经验告诉我们,水中只要有有机物,那就非常容易起泡。比如,你对啤酒里的泡沫应该很有印象。啤酒中含有大量二氧化碳,还有蛋白质等有机物,蛋白质是形成泡沫的基础,当二氧化碳喷出时,会对啤酒产生搅拌作用,从而产生大量泡沫。又比如,用肥皂水或洗涤剂洗衣服时,用手随便搓几下,整盆都是泡沫。同样,在海洋里,海水中的有机物时时刻刻会被海风和波浪搅动,自然就会产生海洋泡沫了。

“表面活性剂”在作怪

水中的有机物之所以容易起泡,是因为它们常常充当“表面活性剂”的角色。所谓“表面活性剂”,可以通俗地解释为“一种粘附在水和空气交界面上的黏性分子”??蒲а芯恳丫砻?,为了在水生环境中产生泡沫,必须要有空气、水以及第三种关键成分——“表面活性剂”的参与。

海水中的“表面活性剂”可以来自许多地方:人造来源包括肥料、洗涤剂、造纸厂、皮革制革厂和生活污水;天然来源包括藻类、海草和其他海洋生物中的蛋白质和脂肪。不论何种“表面活性剂”,都有一个显著的特点:“表面活性剂”分子的一端是亲水的(被水吸引),另一端是疏水的(被水排斥)。当大量的“表面活性剂”与大量的水和空气混合在一起时,“表面活性剂”的分子都想粘附在水和空气的交界面处,让亲水端面对水,让疏水端面对空气。这就会形成一种层状结构,即,“空气——(分子疏水端-分子亲水端)——水——(分子亲水端-分子疏水端)——空气”,而处于最中心位置的水很容易形成小球,因为球体所需的能量最小。那么,以小水球为中心,“表面活性剂”、水和空气所形成的层状结构就变成了一层一层的“泡泡球”。

由于海水成分复杂,再加上不断运动的空气和水流,真实的海洋泡沫大都不是完美的球体,更可能成为无规则的三维结构,但产生所有形状泡沫的基本原理是一样的——都是“表面活性剂”在作怪。

来场“泡泡浴”?

最后,我们聊一聊多数人更关心的问题。比如,海洋泡沫会不会伤害人体?以及,我们该不该来场酣畅淋漓的“泡泡浴”?

首先,注意一下泡沫的颜色。海洋泡沫通常是白色的,有时候可能有点泛黄,它们大概率是由天然“表面活性剂”制造的,也可能是由污染程度不太高的人造“表面活性剂”产生的,一般没有什么毒性。不过,当你看到红棕色或者更深颜色的海洋泡沫时,可能要小心了,它们往往与“赤潮”有关。

奇妙又有趣的海洋泡沫

“赤潮”是一种因水体严重污染而出现的生态现象。如果海上油田、海边的工业废水和生活污水给海洋注入大量富含氮、磷的污染物,而这些污染物又是微生物生长发育所必需的营养物质,那么水中某些浮游植物、原生动物或细菌就会爆发性增殖或高度聚集,使海水以及海洋泡沫显示更深的颜色。所以,深颜色海洋泡沫中的病菌、毒素或污染物会更多,对人的身体绝对没有好处。

其次,注意一下泡沫的量。适量的海洋泡沫意味着一切正?!K惶?,海风不太大,海浪不太高,你可以跳进泡沫中尽情玩耍。但是,如果遇到“开普敦式”的“巨型泡沫秀”,你远远观赏就可以了,因为“巨型泡沫秀”意味着海水、空气以及大量的“表面活性剂”之间发生了强烈的“搅拌”,这说明天气状况失控或者污染严重。

2020年5月,荷兰就发生了一起冲浪者因无视海洋泡沫而溺亡的事故。当时,海边出现了高达两米的巨量的海洋泡沫,5名正在海中冲浪的游泳好手被困在泡沫当中,结果4人死亡。由于泡沫很厚,冲浪者失去了方向感,找不到海岸,而且,冲浪者被淹没在无法提供浮力的泡沫中,不能游泳,只能在泡沫下方被呛到而吸入海水。所以,在海边游玩时,海洋泡沫不容小视,它对戏水者的安全有着至关重要的影响。

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