雨滴对水-气界面溶解氧与pH扩散影响的平面光极观测方法

水-气界面是一个重要的物质交换过程界面，对生态系统及生物地球化学循环过程有着重要影响。自然界的降雨可以改变水体表面平衡状态，提高气体在界面的通量交换速率，使得水体界面溶解氧和pH的水平、垂直方向浓度分布发生变化。本文利用平面传感膜具有高时空分辨率、可提供两维浓度分布信息的特点，开展了雨滴对水-气微界面层中的氧气扩散和pH值分布变化模拟实验，采用双参数平面光极同步测量获取低溶解气体在水-气界面的两维分布浓度变化。实验结果证明在受风速、温度影响较小区域，降雨过程对调节表层水体的溶解氧含量和pH值变化具有重要作用，雨滴可以打破水-气界面的微表层平衡机制，促进大气中氧气在表层水体的溶解，使得水面垂直方向23 mm内的溶解氧平均升高2.3 mg/L；降雨对水面12 mm之内表层水体pH值产生的影响较为明显，pH值平均降低了0.2~0.4个单位，表明降雨雨滴促进大气在水-气界面的迁移进程，溶解的CO2使得表层水体向酸性方向转化。本文提出的基于平面光极两维观测方法为评估低风速、高降雨或低降雨区域的海岸带溶解氧和pH值的变化提供高空间分辨率的水-气界面实时观测新的技术支撑