Argo海洋观测网与海洋环境问题探讨( 二 )


3、临终阶段
由于Argo浮标主要运行工作在没有船只经过的偏远海域 , 所以在其停止作业前回收浮标通常是不现实的 。 因此 , 大多数Argo浮标会在布放3-6年后 , 由于电池耗尽 , 就会终止运行 。 浮标一旦“死亡” , 可能会静静地漂浮在深海(往往会在1,000米的漂移停留深度和2,000米的最大剖面深度之间的某个水层)中 , 直到铝质的浮标体最终因腐蚀而破裂 , 引发泄漏 。
此时 , 浮标将被海水入浸而沉入海底(大部分会在深海区域) , 其腐蚀和分解过程将会持续数年 。 浮标的大部分质量(约70%)由铝组成(表1) , 而铝会慢慢腐蚀成基本上无害的氧化物 , 并被深海环流和近海底湍流携带扩散 。
浮标塑料部件(在现代设计中已经降低到浮标质量的8%左右)的降解速度可能非常缓慢 。 研究表明 , 在浮标沉入海底后 , 任何残留在浮标中的TBTO最终都有可能进入海洋沉积物中 , 并在数周内分解成惰性的无害成分 。 剩下的就是浮标携带的测量仪器和电池了 , 其中包括少量潜在的有毒金属 , 包括铜、锌、锂和铅 。
这些金属的腐蚀速度和“死亡”浮标周围的浓度水平尚不清楚 , 可能会随海底的当地情况而变化 。 然而 , 考虑到深海中缓慢的腐蚀速率、深海洋流速度和近海底湍流强度 , 以及浮标间的较大距离(约300公里) , 在短期内从浮标中产生的溶解金属盐 , 使得当地浓度显著增加似乎也是不可能的 。
这里试图通过比较浮标与自然和其他来源的通量 , 来评估海底Argo浮标分解物对全球海洋的净输入量(表1) 。 表中第四列给出的塑料和TBTO的通量值代表人为的通量 , 原因是目前还很难获得这些量的自然通量 。 第四列的其他量仅用于自然通量 , 因为它们通常比相应的人为通量大几个数量级 。 这里已经将Argo通量(第三列)按900个浮标的数量进行了缩放 , 这是每年可能死亡并需要更换的浮标数量的上限 。
表1、浮标与自然和其他来源通量比较
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该表清楚地表明 , 与这些成分流入海洋的背景通量相比 , Argo每年的输入量小得可以忽略不计 。 如Argo每年向海洋注入的铝量 , 若与生产汽水饮料罐的铝量(每年2,000亿罐 , 每罐15克)相比 , 大约需要176,000年的时间 。 也就是说 , 一年流入海洋的铅自然流量 , 相当于Argo计划运行8,300万年 。
TBTO是被广泛使用在船壳涂料中的抗微生物剂 。 对一艘用于全球调查的典型船只(约60米长)来说 , 可能需要多达2,000升的油漆 , 才能覆盖船体水线以下部分 。 假若比重为1.5的话 , 每艘船大约需要3,000公斤的油漆 , 或者约15公斤的TBTO 。 如果每隔5年为1,000艘这样的船只(全球商船队约95,000艘)涂一次油漆的话 , 那么因商业运输而流入海洋的TBTO通量大约为3,000公斤/年 , 远远超过每年900个Argo浮标下沉到海底的TBTO输入量 。
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二、其他抛弃式仪器设备对海洋环境的影响
Argo海洋观测网与海洋环境问题探讨】1、抛弃式深海温度计(XBTs)
Argo之前 , 在海盆尺度上收集次表层温度剖面最常见的方法是广泛使用的一次性深海温度计(XBTs) 。 这些仪器设备是非常宝贵的 , 几十年来对人们了解海洋环流作出了不可估量的贡献 。 这些仪器含一个40厘米长、似鱼雷状的物体 , 由锌和塑料制成 , 其顶端安装了一个热敏电阻 , 通过2,000米长的细铜线连接到发射船上 , 这是用来传输观测数据的 。 XBT一旦从正在航行的船上发射出去 , 因为探测器是个自由落体 , 它会通过安装在船上的采集系统接收和记录温度数据 。 当一个剖面采集完成后 , 铜线断开 , 探头和导线都会下沉至海底 。