Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
1.2. Взвешенное вещество (гидрозоль)
В природных водах всегда присутствует большое количество частиц взвешенного вещества, объединённых общим названием «гидрозоль» (гидробиологи чаще употребляют термин «сестон»). Взвесь можно подразделить на два класса по своему происхождению: биогенная (органическая) и терригенная (неорганическая). В [112] сестон подразделяется на два крупных субблока — живое и мёртвое взвешенное вещество, или биосестон и абиосестон. Биосестон, в основном, представлен планктонными организмами (бактерио-, фито-, зоопланктон), абиосестон — гетерогенным комплексом, который обычно именуется термином «детрит», или реже «триптон». Строгое определение термина «детрит» до настоящего времени отсутствует. По [113] к детриту относятся все мёртвые органические и минеральные частицы, но при этом выделяется его органическая фракция — «органический детрит». Предлагается и более широкое определение детрита [114], при котором в детрит объединяются как мёртвые взвешенные, так и растворённые органические вещества.
Несмотря на то, что в практике гидробиологических исследований принято представление о детрите как частицах вещества, включение растворённого органического вещества в детрит не противоречит этому, поскольку убедительно показано, что большая часть РОВ трансформируется во взвесь за счёт физико-химических и микробиологических процессов [41-44, 60, 64-69, 115-117], и его надо включать в детрит. В водных экосистемах практически не встречается чисто минеральных частиц, они всегда окружены слоем адсорбированного из растворённой фазы органического вещества и прикреплённых микроорганизмов. Учитывая это, в [9] под термином «детрит» предлагается понимать единый комплекс, состоящий из частиц мёртвого органиче-
ского вещества на разных стадиях трансформации и ассоциированных с ним микроорганизмов. Такая точка зрения разделяется многими исследователями [117-120]. В таком понимании детрита его можно естественным путём подразделить на органический детрит и органоминеральный детрит.
Общая мгновенная масса взвешенного в океане вещества по подсчётам [121] составляет 137 • 1010 т при средней концентрации взвеси
1 мг/л. Концентрация взвешенных веществ резко колеблется в различных акваториях, и, кроме того, значительно разнятся данные по концентрации, приводимые различными исследователями, что объясняется отсутствием достаточно надёжной и унифицированной методики измерений [96]. Так, по данным [88] концентрация гидрозоля в поверхностных водах океанов составляет 0.02-0.17 мг/л, а по [122] средняя концентрация взвеси в океане равняется 0.8-2.5 мг/л, достигая в заливах до 18 мг/л. Содержание взвеси в прибрежных водах может достигать содержания взвешенного материала терриген-ного происхождения в реках (порядка 1 г/л), тогда как в открытом океане она составляет примерно 100 мкг/л при колебаниях от 50 до 500 мкг/л [123]. Данные по взвеси Мирового океана детально обобщены в [121], диапазон концентраций взвеси, приведённый в работе, составляет 0.05-1000 мг/л. Максимальные величины превышают минимальные в сотни тысяч раз.
Большие расхождения существуют и при измерениях числовой концентрации взвешенных частиц, что также связано с различием методов подсчёта. Для большинства поверхностных вод в открытых районах океана количество частиц составляет (1-2) • 108 частиц/л [96]. Согласно данным, полученным при помощи счётчика Коултера, содержание частиц с радиусом больше 0.5 мкм варьируется в диапазоне 105-108 частиц/л [124, 125].
Одной из важнейших характеристик взвесей является её дисперсность (гранулометрия). Дисперсностью определяется способность взвеси взаимодействовать с растворёнными химическими компонентами (в частности, процессы сорбции).
В исследованиях, проведённых в Тихом океане с применением оптической микроскопии и «обращения» данных о рассеянии света, получена информация о гранулометрическом составе взвесей в диапазоне размеров от 0.25 до более 50 мкм [126]. Характерной чертой в распределении частиц по размерам является увеличение их числовой концентрации с уменьшением размера. Выделяются два максимума по гранулометрическому спектру, которые имеют генетический смысл: первый — в пределах фракции 0.5-1 мкм («терригенный») и второй — 25-50 мкм («биогенный»). На значительное преобладание мелких частиц указывают данные [127].
Кумулятивное распределение частиц по размерам может быть описано функцией обеспеченности (распределение типа Юнге) [124] при
П ^ г ^ v 9
iV = Аг-7, (1.39)
где .4 — нормировочный множитель, N — число всех частиц, размер которых превышает г, г — переменный радиус, мкм; 7 — константа, которая по данным разных исследователей варьируется от 0.7 до
6 [88]. В [128] для различных районов океанов приводятся величины 7 в диапазоне 4-5. Большая работа по анализу спектров размеров частиц взвесей проведена в работе [129], в которой приведены значения этой константы от 4 до 6. Сравнение теоретических и экспериментальных индикатрис, проведённое в [130] для полидисперсных океанских взвесей, показало, что значения 7 находятся в пределах 3-4.5. Диапазон размеров частиц, в которых применяется выражение (1.39), варьирует-ся от 0.01 -I- 0.2 до 1 ч- 20 мкм.
