Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Фракционирование ионного состава в поверхностном микрослое океана в зависимости от тепломассообмена с атмосферой Караваева, Евгения Владимировна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Караваева, Евгения Владимировна. Фракционирование ионного состава в поверхностном микрослое океана в зависимости от тепломассообмена с атмосферой : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 04.00.22.- Москва, 1992.- 18 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность тема. Проблема тепло- и массообмена в системе вода - воздух, являющаяся частью глобальной задачи взаимодействия мэкду атмосферой 'и океаном, приобретает особую актуальность в связи с возрастающими масштабами 8Нтропог9ішого воздействия на окружэщую сроду,, ' с необходимостью построения теории погодно-климагических тгрогнозон.

Сушаствонша влияние на радиационный обмен атмосферы и океана, на химический состав и оптические характеристики атмосферы оказывает морские аэрозоли.

Экспериментально установлено, что соотношения концент
раций химических элементов в морских аэрозолях значительно
отличаются от соотношений тох же элементов в морской воде.
Согласно принятым представлениям аэрозоль образуется из
тонкого поверхностного .микрослоя (ПМС) морской воды и
измененный химический состав аэрозоля определяется
селективным обогащением ионами этого слоя. Поэтому большой
научный и практический интерес представляет исследование
распределения ионов в тонком поверхностном слоо океана и
выяснение механизмов, приводящих к фракционированию ионов.в
этом слое. '

В научной литературе Сало рассмотрено несколько моделей . равновесного разделения ионов на границе раздела вода -воздух: Гиббсовская адсорбция, адсорбция на поверхностно-активных веществах ( ПАВ ), электростатическое отталкивание ионов от границы раздела сред с различными диэлектрическими проницеемостями и другие. Однако все равновесные модели приводят к результатам, не соответствующим наблюдаемому разделению компонентов морской воды на границе раздела океана и атмосферы.

Теоретически линейная термодинамика предсказывает неравновесное разделение ионов вблизи границы раздела вода -воздух, но расчетная величина этого разделения оказыазтся малой . Однако в реальных условиях вблизи неравновесной границы океан - атмосфера, которая характеризуется значительными потоками тепла и массы, обусловливающими большие градиента температуры и концентрации компонентов, а

- A -

также возникновение пространственно-временных диссипативных структур в пограничных слоях воды и воздуха, может происходить фракционирование ионов, значительно превышающее предсказанное линейной термодинамикой.

Необходимость "поиска системи в океане, в которой происходат неравновесное разделение ионов (обогащение К* и Саг+ относительно Na* и Mgf* по сравнению с морской водой) продиктована также нерешенной проблемой оиофизшш, так как наиболее развитая из гипотез о происхождении жизни на Земле

- гипотеза Опарина-Холдепна - оставляет открытым фундамен
тальный вопрос: где и каким образом в древнем океане могла
возникнуть первичная клетка - пространственно обособленная
структура с асимметричным распределением ионов К", На*,Са**,
Mg2* между клеткой и морской водой.

В.А-Твердасловны и Г.Г.Хунджуа (МГУ) была предложена гипотеза, согласно которой одним из возможных путей возникновения предшественников .живых клеток могло стать спонтанное замыкание липидаых пузырьков-везикул в "первичном органическом бульоне", каковым являлся древний океан, в у ода образования аэрозолей, включавших морскую воду тонкой поверхностной пленки.

Целью работы явилось проведение систематического исследования перераспределения компонентов основного солевого состава ( К , На , Са , Kg ) в тонком поверхностном слое морской вода и экспериментальное подтверждение неравновесной природа явления фракционирования ионов в этом слое.

При этом решались сл»дуацие задачи:

прямое экспериментальное определение in situ соотношений концентраций этих ионов в ПМС морской воды различной толщина;

выявление связи фракционирования ионов в ШС морской вода с необратимыми процессами тепломассообмена на границе океана и атмосферы;

измерение электрического потенциала в поверхностном слое электролита относительно объемной фазы в зависимости от градиента температуры в холодной пленке раствора;

- анализ существующих теоретических моделей разделения
компонентов раствора вблизи границы раздела фаз раствор -
воздух на основе полученных экспериментальных данных.

Научная новизна. Предложен новий метод исследования тонкого (до 5 мкм) слоя морской воды, основанный на сборе пленочных капель, образующихся при разрыве на поверхности роди купола воздушного пузыря большого диаметра при искусственном барботата поверхности моря. Созданы лабораторная установка и установка для работы In situ.

В результате одновременного применения при суточных наблюдениях в экспедициях трех способов отбора проб поверхностней вода впервые получены данные по суточному изменению фракционирования ионов К", Саг<, Mg2* относительно їїа* в слоях различной толщины: 300, 100 и 5 мкм.

Обнаружена корреляция мекду коэффициентом фракционирования ионов в Ш; моря и їштенсивностью процясса испарения воды с поверхности.

Разработана микроэлектродная методика измерения электрического потенциала в тонком поверхностном слое раствора относительно объемной фазы и создан лабораторный комплекс для синхронного и непрорывного зондирование поверхностного слоя вода микроэлектродом и термопарой, что позволило зарегистрировать градиент электрического потенциала и холодной шшпке электролига в лабораторных условиях и показать зависимость величины изменения потенциала в поверхностном слое от градиента температури в холодной пленке раствора.

Научно-практическая ценность- Результата проведенных исследований показали, что при формировании ионного состава тонкого поверхностного слон океана и морских аэрозолей,, определяющую роль играют неравновесные процессы тепломассообмена на границе раздела океана и атмосферы. Полученные при непосродстЕенных измерениях in situ данные по обогащению ПМС океана ионами К* и Са2* относительно Na+ и Mg2* показали неравновесную природу этого' явления и подтвердили правомерность гипотезы о возможном .возникновении ионной асимметрии первичной клетки относительно окружающей среды при . образовании этой клетки из материала тонкой поверхностной пленки океана, имеющей инвертированный относительно морской воды ионный состав.

Anpotfamm работы. Основные материалы . диссертации докладывались на: III съезде совєтсісих океанологов (Ленин-

град, 1987 ), IV Международном Фрумкинском симпозиуме "Биоэлектрохимия мембран" (. Суздаль, 1983 ), IX Международной Конференции по проблемам зарождения жизни (Прага, 1989), IX Международном Семинаре им. А.Н.Пушхова "Фундаментальные проблемы морских электро-магнитвдх исследований" ( Москва, 1992 ), на Ломоносовских чтениях МГУ (Москва , 1987, 1988 ), а также на научных семинарах кафедры физики атмосферы и математической геофизики и кафедры биофизики МГУ.

Публикации. Основные результаты работы изложены в семи публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и ооъем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав , заключения и списка литературы.

Обший объем диссертации страниц, в том числе

рисунков и таблиц. Список литературы содержит наименования .