3、表麵活性物質對SSA的影響

3.1 SSA生成的實驗室模擬方法

SSA生成裝置能夠在實驗室環境中模擬自然海洋係統，實現在受控條件下從天然海水中產生SSA，並結合儀器表征顆粒的粒徑分布和理化特性。目前常用的模擬裝置有鼓泡式發生器、射流式發生器及波浪破碎式發生器等。本文以射流式SSA發生器為例，介紹SSA的生成原理（圖2）。通常來說，發生器都具有進水口、進氣口和采樣口。利用蠕動泵將海水從發生器底部周期性循環到頂部噴嘴，形成一個俯衝射流水柱，撞擊水麵並將空氣夾帶進入海水中，在水下一定深度產生氣泡羽流。當氣泡上升到水氣界麵並破裂時，產生SSA顆粒。采用潔淨零空氣作為載氣，將生成的SSA顆粒通過氣溶膠采樣口進行采集，連接幹燥管進行幹燥。此後，使用掃描電遷移率粒徑譜儀測量SSA的粒徑分布和數濃度等。該裝置可連接其他儀器，如CCN計數器和吸濕串聯差分電遷移率分析儀等進行CCN活性及吸濕性等的表征。

圖2實驗室模擬海洋飛沫氣溶膠（SSA）的產生裝置圖

3.2表麵活性物質對SSA數濃度的影響

已有研究探索了表麵活性物質對氣泡破裂過程和SSA產生的作用，但結果並不一致。大多數關於表麵活性物質與氣泡產生以及顆粒濃度之間的定量關係，主要是基於實驗室測量而不是海洋走航觀測。這些觀測數據的稀缺也意味著對全球SSA的預測具有高度不確定性。Frossard等在海洋走航過程中搭載氣泡羽流模擬器產生大量的飛沫，並觀察到隨著生物活性和表麵活性物質的增加，產生的飛沫也在增加。在實驗室模擬中，研究人員主要通過向人工海水中添加表麵活性物質來試圖表征有機物對SSA顆粒產生的影響。關於選擇油酸作為模型表麵活性物質，Garrett發現，添加油酸可以抑製泡沫的形成，增加顆粒的產生。Tyree等的研究支持了以上實驗結果，在人工海水中添加1.0 mg/L油酸，液滴產量增加了約2倍，即添加油酸導致總SSA顆粒產量顯著增加（圖3）。

圖3油酸對人工海水產生的海洋飛沫氣溶膠（SSA）粒徑分布的影響

然而，也有研究表明，表麵活性物質抑製顆粒產生。例如，Modini等的研究表明，在NaCl溶液中添加可溶性表麵活性物質Triton X-100可穩定氣泡，增加表麵的氣泡持久性，並減少氣泡破裂時產生的氣溶膠顆粒數量。King等觀察到強表麵活性劑十二烷基硫酸鈉會降低SSA的顆粒數濃度，並將其歸因為表層更穩定，導致氣泡破裂更少。Liu等研究發現聚乙二醇作為表麵活性物質也可以抑製SSA的產生，且聚乙二醇分子量越高，抑製作用越明顯。Zábori等觀察到，在NaCl溶液中加入弱表麵活性物質琥珀酸後，SSA顆粒產量略有下降（約10%）。根據上述結果，表麵活性物質對SSA產量的影響可能取決於表麵活性物質的溶解度。可溶性表麵活性物質可能會產生大量泡沫並積聚在表麵，從而延遲氣泡破裂，使其在表麵停留時間更長。然而，不溶性表麵活性物質可減少泡沫，從而降低氣泡的穩定性，並且由於更高的氣泡破裂率而導致更高的顆粒產量。

3.3表麵活性物質對SSA粒徑分布的影響

表麵活性物質也會引起SSA尺寸分布的變化。Sellegri等發現在海水中添加5 mg/L的十二烷基硫酸鈉會使粒徑分布向較小的尺寸轉移。Fuentes等也觀察到在添加矽藻生物滲出物後生成的亞微米氣溶膠尺寸分布向更小尺寸轉移，並且直徑小於100 nm的顆粒數量增加。Alpert等的研究也表明隨著海水中微生物生長，由射流產生的氣溶膠顆粒尺寸分布通常會向直徑較小的方向移動，但當使用鼓泡法產生氣溶膠時這種移動則不會發生或發生的程度很小。當向海水中加入弱表麵活性物質琥珀酸時，則觀察到向更大尺寸的轉變。以上研究結果的不一致可能是由不同發生裝置、不同種類表麵活性物質或細菌和浮遊植物滲出物的物理和化學性質的差異而導致的，但目前還未有明確的解釋。