奇妙又有趣的海洋泡沫

刘琼山

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高的泡沫墙，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，大片海滨被泡沫點缀成白茫茫的“冰天雪地”，好似圣诞节的氛围提前到来。

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”。科学研究已经表明，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、皮革制造厂和生活污水;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。

“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常——海水不太脏，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。

（刘谊人摘自《大科技》2021年第9期）

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