奇妙又有趣的海洋泡沫

劉瓊山

壯觀的海洋泡沫

2020年7月，南非的海濱首都開普敦，氣溫驟降，大風來襲。一場寒潮過后，海岸線上出現了神奇而壯觀的景象。

浪漫的沙灘上不見了金色的沙子，取而代之的是白色或者淡黃色的泡沫，它們被海浪推到岸邊，仿佛要給沙子鋪上一層黃白色的毛毯。在海天相接的地方，有更多的泡沫正“乘風破浪”而來，使得泡沫越積越多，越壘越高，有的地方竟然形成了數米的泡沫墻，氣勢十分驚人。淹沒海灘后，泡沫還會繼續蔓延到岸邊的街道和房屋，在經過的地方覆蓋上一層乳白的“棉花”……一眼望去，大片海濱被泡沫點綴成白茫茫的“冰天雪地”，好似圣誕節的氛圍提前到來。

這已經不是開普敦第一次出現此等壯觀的景象了。每隔一段時間——短則數月、長則數年，當遭遇強風、巨浪等極端天氣的時候，開普敦海邊就會聚集起大規模體型巨大的海洋泡沫。而世界其他的沿海地區，比如美國紐約市、英國蘭開夏郡或者澳大利亞昆士蘭州的海岸，也時常出現海洋泡沫淹沒一切的景象，令人不禁感嘆大自然的神奇。

海水的天然產物

海洋泡沫不只會在極端天氣出現，如果你常去海灘，仔細觀察一下就會發現，即使在風和日麗的日子，即便海水非常清澈湛藍，海面也會漂浮起些許泡沫，隨著波浪向海岸涌來。當波浪拍打海灘后，仍然會有殘留的泡沫粘在巖石和沙子上，堆成雪白或淡黃的“棉花糖”。

那么，為何海洋會天然地產生泡沫？要回答這個問題，我們先要弄清楚海水里到底有什么。海水是咸的，其中96.5%的物質是水，2.5%的物質是鹽，其他的1%是什么呢？具體點說，是很多很多東西，比如蛋白質、脂肪、死亡的藻類或者其他懸浮的沉積物和污染物。如果簡單點說，那就是三個字——有機物。

生活經驗告訴我們，水中只要有有機物，那就非常容易起泡。比如，你對啤酒里的泡沫應該很有印象。啤酒中含有大量二氧化碳，還有蛋白質等有機物，蛋白質是形成泡沫的基礎，當二氧化碳噴出時，會對啤酒產生攪拌作用，從而產生大量泡沫。又比如，用肥皂水或洗滌劑洗衣服時，用手隨便搓幾下，整盆都是泡沫。同樣，在海洋里，海水中的有機物時時刻刻會被海風和波浪攪動，自然就會產生海洋泡沫了。

“表面活性劑”在作怪

水中的有機物之所以容易起泡，是因為它們常常充當“表面活性劑”的角色。所謂“表面活性劑”，可以通俗地解釋為“一種粘附在水和空氣交界面上的黏性分子”。科學研究已經表明，為了在水生環境中產生泡沫，必須要有空氣、水以及第三種關鍵成分——“表面活性劑”的參與。

海水中的“表面活性劑”可以來自許多地方：人造來源包括肥料、洗滌劑、造紙廠、皮革制革廠和生活污水;天然來源包括藻類、海草和其他海洋生物中的蛋白質和脂肪。不論何種“表面活性劑”，都有一個顯著的特點：“表面活性劑”分子的一端是親水的（被水吸引），另一端是疏水的（被水排斥）。當大量的“表面活性劑”與大量的水和空氣混合在一起時，“表面活性劑”的分子都想粘附在水和空氣的交界面處，讓親水端面對水，讓疏水端面對空氣。這就會形成一種層狀結構，即，“空氣——（分子疏水端-分子親水端）——水——（分子親水端-分子疏水端）——空氣”，而處于最中心位置的水很容易形成小球，因為球體所需的能量最小。那么，以小水球為中心，“表面活性劑”、水和空氣所形成的層狀結構就變成了一層一層的“泡泡球”。

由于海水成分復雜，再加上不斷運動的空氣和水流，真實的海洋泡沫大都不是完美的球體，更可能成為無規則的三維結構，但產生所有形狀泡沫的基本原理是一樣的—— 都是“表面活性劑”在作怪。

來場“泡泡浴”？

最后，我們聊一聊多數人更關心的問題。比如，海洋泡沫會不會傷害人體？以及，我們該不該來場酣暢淋漓的“泡泡浴”？

首先，注意一下泡沫的顏色。海洋泡沫通常是白色的，有時候可能有點泛黃，它們大概率是由天然“表面活性劑”制造的，也可能是由污染程度不太高的人造“表面活性劑”產生的，一般沒有什么毒性。不過，當你看到紅棕色或者更深顏色的海洋泡沫時，可能要小心了，它們往往與“赤潮”有關。

“赤潮”是一種因水體嚴重污染而出現的生態現象。如果海上油田、海邊的工業廢水和生活污水給海洋注入大量富含氮、磷的污染物，而這些污染物又是微生物生長發育所必需的營養物質，那么水中某些浮游植物、原生動物或細菌就會爆發性增殖或高度聚集，使海水以及海洋泡沫顯示更深的顏色。所以，深顏色海洋泡沫中的病菌、毒素或污染物會更多，對人的身體絕對沒有好處。

其次，注意一下泡沫的量。適量的海洋泡沫意味著一切正常——海水不太臟，海風不太大，海浪不太高，你可以跳進泡沫中盡情玩耍。但是，如果遇到“開普敦式”的“巨型泡沫秀”，你遠遠觀賞就可以了，因為“巨型泡沫秀”意味著海水、空氣以及大量的“表面活性劑”之間發生了強烈的“攪拌”，這說明天氣狀況失控或者污染嚴重。

2020年5月，荷蘭就發生了一起沖浪者因無視海洋泡沫而溺亡的事故。當時，海邊出現了高達兩米的巨量的海洋泡沫，5名正在海中沖浪的游泳好手被困在泡沫當中，結果4人死亡。由于泡沫很厚，沖浪者失去了方向感，找不到海岸，而且，沖浪者被淹沒在無法提供浮力的泡沫中，不能游泳，只能在泡沫下方被嗆到而吸入海水。所以，在海邊游玩時，海洋泡沫不容小視，它對戲水者的安全有著至關重要的影響。