我们的海洋系列（31）海洋表面膜

张武昌  2021年12月21日星期二

对于到海边游览的游客来说，站在岸边凭栏观海是此行的主要活动之一。当涌浪不大，微风吹拂的时候，海面的场景就会如下图所示，微波荡漾的水面和相对平静的明亮水面呈条带状分布。其实对于大多数人来讲，都不会思考为什么在同一片海域会有不同的水面。

2021年期刊《浮游生物研究Journal of Plankton Research 》第43卷第6期封面。

但是有少数有心的科学家对此进行了研究。1950年，在著名学术期刊Science上发表的文章论述了这些明亮水面现象及其产生的原因。科学家将这种现象称为slick，中文名称为海洋表面膜。

1950年Science文章展示的条带状的海洋表面膜。

海水中有些溶解有机物有疏水性，分子的两端分别为亲水端和疏水端，亲水端与水分子结合，疏水端远离水分子。当海水中溶解有机物在海水表面富集且数量较大时，就覆盖了一定面积的水面，这时就在水面形成了薄膜，增加了水面的黏滞力，同样的风速就不能产生涟漪了。由于水流的运动，这些溶解有机物在有的区域富集，而有的区域较少，就会形成条带状的明亮水面。

海洋表面膜是天然形成的，大多数单层分子，因此比较薄，这是和人类溢油造成的油膜的主要区别。

在大洋海区也有表面膜的报道。1971年4月7日，位于北纬34度，东经164度的Victor调查站，在调查船Minnetonka上人员发现船周围有表面膜（肉眼可见达6海里），在10-60 英里的海面持续存在了约2个星期。浮游动物研究学者MM Mullin采样发现其中有很多桡足类Calanus的死亡残余。人们猜测黑潮进入日本东侧后与北方的亲潮汇合，两股海流的桡足类经历了巨大的环境变化后被杀死，然后它们随海流向东以1-3节的速度漂流，在此过程中释放的有机物质尤其是其中的脂类导致了表面膜。

在澳大利亚的大堡礁，珊瑚会集体产卵和排精。这些有机物质大量集聚在海面，形成粉红色的条带，这是另一种形式的表面膜。

当风力继续增大时，这些薄膜就会和海水混合起来，形成泡沫，因此这些泡沫是表面膜的另一种形式。这些泡沫和有机质较少海水的泡沫不同，它们会在这些疏水分子的作用下存在较长时间（如下图）。

在西班牙Menorca海边的泡沫（作者Elisa Berdalet）

有时候海水中的有机物质太多，就会产生大量的泡沫，例如在澳洲东部2013年3月发生的大规模海滩泡沫（下图）。

（图片来自网络）

我国对slick的研究很少，我能查到的唯一一篇中文文献是1999年在遥感学报发表的，黄晓霞等人（1999）将slick译为海洋表面膜。

海洋表面膜的存在阻挡了海洋与大气的物质交换，同时增加了海面的反照率，因此它们可以减缓地球变暖。2021年12月，科技期刊《浮游生物研究Journal of Plankton Research 》发表了一篇综述文章，强调了浮游生物产生的有机物质通过表面膜影响地球变暖的机制，呼吁加强这方面的研究。期刊对这篇文章非常重视，配发了封面插图，图中位于表面膜中的仪器是测量海洋—大气之间物质通量的浮标Sniffle（中文译名狗鼻子）。

中国科学院和中国科学院海洋研究所也配发了对这篇文章的推送。

Link in CAS website.

https://english.cas.cn/newsroom/research_news/earth/202112/t20211215_294063.shtml

Link in IOCAS website.

http://english.qdio.cas.cn/Research2016/Research_Progress2016/QSDM2016/202112/t20211215_294061.html

下次凭栏观海的时候，你会否留意一下海洋表面膜呢？

延伸阅读 more information

Lee RF, Williams PM. 1974. Copepod “Slick” in the northwest Pacific Ocean. Naturwissenschaften 61: 505-506.

Ewing GC. 1950. Relation between band slicks at the surface and internal waves in the sea. Science 111: 91-94.

Butler JN. 1980. Pink stripe on the ocean. Nat Hist NY 89: 62-63.

黄晓霞,朱振海.1999.海洋表面膜特征的SAR图像探测.遥感学报,3(1):48-53

Jenkinson IR…Zhang W, Wurl O. 2021. The roles of plankton and neuston microbial organic matter in climate regulation. J Plankton Res 43: 801-821.