Περίληψη:
Το θαλάσσιο επιφανειακό μικροφίλμ (SML) αντιπροσωπεύει τη θαλάσσια οριακή
περιοχή μεταξύ του ωκεανού και της ατμόσφαιρας, με τυπικό πάχος από 30 έως 300
μm. Το SML είναι γνωστό ότι υφίσταται ακόμα και σε υψηλότερες από τις
παγκόσμιες μέσες ταχύτητες ανέμου, και επομένως καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος
της επιφάνειας του ωκεανού κατά το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ως εκ τούτου
είναι παγκόσμιας βιογεωχημικής σημασίας. Στα πρώτα 50 μm, πάνω από 20 ιδιότητες
όπως η συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων, η πυκνότητα, το ρΗ, η χημική και
βιολογική σύνθεση, η συμπλεκτική ικανότητα, και άλλες παράμετροι, αλλάζουν
απότομα. Αυτά τα μοναδικά χαρακτηριστικά συμβάλλουν στην αύξηση της
διεπιφανειακής επίδρασης του θαλάσσιου επιφανειακού μικροφίλμ, το οποίο
διαθέτει μια μοναδική χημική σύνθεση και διεργασίες.
Το SML αποτελείται γενικά από προσροφημένες επιφανειοδραστικές ενώσεις (SAS),
που είναι αμφίφιλα μόρια που μειώνουν την επιφανειακή τάση της διεπαφάνειας
νερού-αέρα. Το SML περιλαμβάνει μια μεγάλη ποικιλία ουσιών όπως πολυσακχαρίτες,
διαφανή εξωπολυμερή σωματίδια (ΤΕΡ), πολυπεπτίδια, επιφανειοδραστικά λιπίδια,
καθώς επίσης και ζωντανά βακτήρια και φυτοπλαγκτόν. Η χημική σύσταση των SML
και οι παράγοντες εμπλουτισμού των μεμονωμένων ουσιών, παρουσιάζουν διακύμανση
τόσο χρονικά όσο και χωρικά, ανάλογα με την τροφική κατάσταση του συστήματος,
την ένταση του ανέμου, την εποχικότητα και την ανθρωπογενή ρύπανση. Οι
μηχανισμοί εμπλουτισμού περιλαμβάνουν την ανοδική μεταφορά των σωματιδίων που
προσκολλώνται σε φυσαλίδες καθώς και τις ατμοσφαιρικές εναποθέσεις και
διεργασίες διάχυσης, οι οποίες δυνητικά είναι μοναδικές ως προς τις πηγές και
τα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης ένωσης. Η μεταφορά των φυσαλίδων ή η
ανοδική μεταφορά των ενώσεων που προσκολλώνται στα σωματίδια έχει προταθεί ως ο
κύριος φορέας για τον εμπλουτισμό του SML.
Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα πάνω στις επιφανειοδραστικές ενώσεις και τα TEP
στο SML έχει κερδίσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας καθώς οι
επιφανειοδραστικές ενώσεις μπορούν να προκαλέσουν βλαβερές επιπτώσεις στο
περιβάλλον. Έχει δειχθεί ότι οι επιφανειοδραστικές ενώσεις στο θαλάσσιο
επιφανειακό μικροφίλμ αποτελούνται από χαμηλού μοριακού βάρους (LMW)
καρβονυλικές ενώσεις οι οποίες παράγονται στο SML, ιδιαίτερα από
φυτοπλαγκτονικές εκκρίσεις και τα προϊόντα αποικοδόμησής τους. Η παραγωγή αυτού
του υλικού φαίνεται να είναι εποχική και έχει συνδεθεί με τους κύκλους
βιολογικής παραγωγικότητας. Αυτές οι ενώσεις παράγονται φωτοχημικά από την
αποικοδόμηση της ανθεκτικής διαλυτής οργανικής ύλης (DOM), όπως οι χουμικές
ενώσεις, στην επιφάνεια της θάλασσας, και είναι βιολογικά ασταθείς, καθώς
προσλαμβάνονται γρήγορα από τους μικροοργανισμούς. Πρόσφατα υποστηρίχθηκε ότι
τα διαφανή εξωπολυμερή σωματίδια (TEP) συσσωρεύονται στο SML. Τα TEP είναι
πανταχού παρόντα και σε μεγάλη αφθονία ζελατινώδη σωματίδια στην υδάτινη στήλη,
διαθέτουν ισχυρές επιφανειοδραστικές ιδιότητες και σχηματίζονται κυρίως από την
κροκίδωση των διαλυτών υδατανθράκων. Το 2004 οι Azetsu-Scott και Passow
επισήμαναν ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις TEP σε συσσωματώματα διατόμων μπορεί να
οδηγήσει σε ανοδική ροή μέσω της θετικής πλευστότητας, δηλαδή μπορουν να
δράσουν ως όχημα για τη μεταφορά των σωματιδίων-επιφανειακά δραστικών ενώσεων
στην επιφάνεια των ωκεανών. Τέτοιες ανοδικές ροές ενδεχομένως διαδραματίζουν
εναν πολύ σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό των SML. Οι έρευνες πάνω στη
συμπλεκτική ικανότητα των μετάλλων και τη βιογεωχημική συμπεριφορά των TEP στο
θαλάσσιο επιφανειακό μικροφίλμ είναι ελάχιστες.
Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να διερευνήσει και να χαρακτηρίσει την
οργανική ύλη που συγκεντρώνεται στο θαλάσσιο επιφανειακό μικροφίλμ (SML) και να
μελετήσει την σύμπλεξή της με τον χαλκό στο SML σε δείγματα που συλλέγησαν από
παράκτιες περιοχές του Σαρωνικού και Ευβοϊκού κόλπου, μέσω μιας σύνθετης
μεθοδολογικής προσσέγισης. Μια πολυπαραμετρική προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε,
περιλαμβανομένων των προσδιορισμών στα διαλυτό και σωματιδιακό κλάσμα του
οργανικού άνθρακα (OC), των επιφανειοδραστικών ενώσεων (SAS), καθώς και τον
προσδιορισμό της συμπλεκτικής ικανότητας Cu (LT), των μονο-και πολυ-σακχαριτών
(MCHOs, PCHOs) στην διαλυτή φάση, της χλωροφύλλης-α και των διαφανών
εξωπολυμερών σωματιδίων (ΤΕΡ) τόσο με τη χρωματομετρική όσο και τη μικροσκοπική
μέθοδο. Ο μικροσκοπικός προσδιορισμό του φάσματος μεγέθους των ΤΕΡ, από όσο
γνωρίζουμε, εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στη μελέτη του επιφανειακού μικροφίλμ.
Στη διάρκεια ενός χρόνου, συνελέγησαν δείγματα του επιφανειακού μικροφίλμ (SML)
και του υποκείμενου στρώματος νερού (ULW) σε 3 διαφορετικές περιόδους από 5
διαφορετικά μικροπεριβάλλοντα. Η οργανική ύλη στο SML προσδιορίστηκε ότι είναι
ιδιαίτερα εμπλουτισμένη σε επιφανειοδραστικές ενώσεις (SAS) (μέση τιμή EF=5.8)
και διαφανή εξωπολυμερή σωματίδια (μέση τιμή TEPcolor EF=2.0; μέση τιμή
TEPmicro EF = 3.8). Η σχετικά μικρή αύξηση του σωματιδιακού οργανικού άνθρακα
(POC) στο SML (μέση τιμή EF=1.9) οφείλεται κυρίως στην αύξηση της συγκέντρωσης
των ΤΕΡ. Η δεξαμενή της οργανικής ύλης ήταν κυρίως υδρόφιλου χαρακτήρα. Η
συμπλεκτική ικανότητα των ιόντων χαλκού (LT) είχε μεγαλύτερο εύρος στο SML
(51.5 έως 679.6 nΜ με μέση τιμή 229.6 nM) από ότι στο ULW (55.2 έως 346.4 nm με
μέση τιμή 208.5 nM). Ο μέσος παράγοντας εμπλουτισμού (EF) της Chl-α στο SML
ήταν 1,4 το οποίο είναι κοντά στο EF της LT (1.2). Αυτό υποδεικνύει τη
βιολογική παραγωγικότητα, ως σημαντική πηγή υποκαταστατών στο SML. Κατά τη
διάρκεια του χειμώνα (Φεβρουάριος 2013) ο εμπλουτισμός της LT στο SML
παρατηρήθηκε στο σύνολο των σημείων δειγματοληψίας που εξετάστηκαν, παράλληλα
με τη συσσωμάτωση των ΤΕΡ. Ο προσδιορισμός της ισοτοπικής σύστασης (δ18O, δ2H
and δ13C) των δειγμάτων έδειξε ότι οι περισσότεροι σταθμοί βρίσκονται γύρω από
τη ζώνη ανάμιξης μεταξύ της τοπικής γραμμής κατακρημνισης νερού (PWL) και του
θαλασσινού νερού. Τα δείγματα από τις περιοχές του Λουτρόπυργου, της Πάχης και
του Βουρκαρίου, εντός του Σαρωνικού κόλπου, αντιστοιχούν κυρίως σε θαλασσινό
νερό, τα δείγματα του Ασωπού επηρεάζονται από τα τοπικά μετεωρικά ύδατα, ενώ τα
δείγματα της Χαλκίδας φαίνεται να επηρεάζονται από τις τοπικές εισροές γλυκού
νερού που εκλύονται από το βιολογικό καθαρισμό της πόλης.
Λέξεις-κλειδιά:
Θαλάσσιο επιφανειακό φίλμ, Οργανική ύλη, Επιφανειακά-δραστικές ενώσεις, Διαφανή εξωπολυμερή σωματίδια, Συμπλεκτική ικανότητα χαλκού
