Особенности океанических аэрозолей

Частицы аэрозоля, поступившие в атмосферу с поверхности Мирового океана, составляют основную часть всего аэрозоля, присутствующего в земной атмосфере. Одним из основных механизмов их образования океанических аэрозолей является разрушение («схлопывание») пузырьков на водной поверхности. Этот процесс приводит к образованию частиц конденсационной моды, способных годами пребывать в атмосфере. Наряду с ними, океанический аэрозоль содержит также более крупные взвешенные частицы, образующиеся в надводном слое атмосферы при испарении частиц морской пены и водяной пыли, срываемых ветром с гребней волн при штормах. Подобные частицы крупнее и тяжелее, а потому быстро осаждаются на водную поверхность и встречаются лишь над водоемами.

Пузырьки в гидросфере образуются в результате жизнедеятельности населяющих ее организмов, а также дегазации вод, насыщенных азотом и другими газами при их вертикальном перемешивании. Больше всего их образуется в верхнем квазиоднородном слое, богатом светом и жизнью, непосредственно подверженному воздействию ветра.

Образующиеся здесь и глубже пузырьки первоначально имеют микронные размеры. Скорость их всплытия определяется законом Стокса и пропорциональна квадрату их радиуса. Микронные пузырьки под влиянием силы Архимеда за сутки всплывают всего на несколько своих диаметров. Поэтому в общем потоке пузырьков их доля, приходящаяся на пузырьки, образующиеся в термоклине и глубже – ничтожна.

Пузырьки, образовавшиеся в верхнем квазиоднородном слое, выносятся на поверхность восходящими потоками воды и накапливаются в поверхностном микрослое. Пузырьки микронных размеров не способны преодолеть силу поверхностного натяжения и пробить водную поверхность. Они накапливаются в самой верхней прослойке поверхностного микрослоя. Все новые и новые такие же пузырьки, непрерывно поступающие снизу, коагулируют с этими пузырьками, что приводит к образованию пузырьков большего объема. Этот процесс идет до тех пор, пока пузырьки не достигают размеров, при которых они лопаются.

В результате разрушения пузырька, части вещества из его поверхностного микрослоя выбрасывается в атмосферу. При этом в надводный слой атмосферы поступает микроскопическая капелька воды, содержащая выбрасываемое вещество. Так как при подъеме к водной поверхности пузырьков происходит флотация, обогащающая поверхностный микрослой каждого из них веществами, встречающимися на их пути, образовавшаяся капелька, оказывается также обогащена ими.

В результате этого, а также вследствие испарения с поверхности капель воды, концентрациимногих микроэлементов в частицах океанических аэрозолей существенно выше, чем в их верхнем квазиоднородном слое. В наибольшей степени последнее относится к тяжелым металлам, концентрации которых могут быть выше, чем в верхнем квазиоднородном слое в единицы – десятки тысяч раз. Так, концентрация кобальта в частицах океанических аэрозолей в 10 раз больше, чем в верхнем квазиоднородном слое моря, меди в 800 раз, марганца – в 1000 раз, свинца – в 4000 раз, железа в 10000 раз, а цинка в 20000 раз!

Поскольку больше всего в морской воде ионов натрия и хлора, больше всего их содержится и в океаническом аэрозоли. Расчеты показывают, что вся соль NaCl, содержащаяся ныне в Мировом океане, таким образом, проходит через атмосферу за 110 млн. лет.

В аэрозолях, образующихся над озерами и другими водными объектами суши, преобладают не хлориды, а гидрокарбонаты. Вследствие этого частицы любых аэрозолей, образовавшихся над водоемами, гидрофильны, что способствует их вымыванию из атмосферы осадками.