Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Hydrobiologia Chemizm wód Gazy w środowisku wodnym: tlen, dwutlenek węgla; Sole mineralne; azot i fosfor; Materia organiczna; Wpływ zlewni na chemizm.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Hydrobiologia Chemizm wód Gazy w środowisku wodnym: tlen, dwutlenek węgla; Sole mineralne; azot i fosfor; Materia organiczna; Wpływ zlewni na chemizm."— Zapis prezentacji:

1

2 Hydrobiologia Chemizm wód Gazy w środowisku wodnym: tlen, dwutlenek węgla; Sole mineralne; azot i fosfor; Materia organiczna; Wpływ zlewni na chemizm wód;

3 Specyfika chemizmu wody naturalnej Woda w przyrodzie nie występuje nigdy jako czysty związek chemiczny Stosunki chemiczne w wodzie naturalnej są ściśle powiązane z zachodzącymi w niej procesami biologicznymi Stopień rozpuszczalności substancji chemicznych zależy od stałej rozpuszczalności i od temperatury. Dla ciał stałych zależność od temperatury jest wprost proporcjonalna, natomiast dla gazów odwrotnie proporcjonalna, tzn. w wyższej temperaturze rozpuszczalność gazów maleje.

4 Gazy w środowisku wodnym Gazy w wodzie naturalnej pochodzą z trzech źródeł: z atmosfery, są produktem procesów życiowych organizmów albo wytworem przemian chemicznych zachodzących w samej wodzie. Z atmosfery przedostaje się do wody tlen, azot, dwutlenek węgla i gazy szlachetne. W samej wodzie na skutek procesów biologicznych i chemicznych wytwarza się, poza trzema wyżej wymienionymi, siarkowodór, wodór, amoniak, dwutlenek siarki oraz tlenek węgla.

5 Zawartość trzech podstawowych gazów w różnych środowiskach

6 Pochodzenie tlenu w wodzie Rozpuszczony w wodzie naturalnej tlen pochodzi z dwóch źródeł: z atmosfery (drogą dyfuzji) oraz z procesu biologicznego - fotosyntezy. Przenikanie z atmo- sfery jest procesem mało efektywnym (w stałej temperaturze znalazłby się tlen na głęb. 6 m, po roku, w stęż. 0,25 cm 3 /l). W rzeczywistości proces przenikania tlenu do wody jest znacznie szybszy dzięki falowaniu. Na rozprzestrzenianie się tlenu w wodzie wpływa turbulencja i prądy.

7 Tlen w wodzie naturalnej Teoretyczne nasycenie wody tlenem w temp. +4°C = 13 mg (9 cm 3 ) w litrze. Rzeczywista ilość tlenu w wodzie zależy od temperatury i żyzności zbiornika.

8 Ilość tlenu w wodzie naturalnej (w mg albo w cm 3 na litr lub w % nasycenia) Stan, w którym w wodzie, w danych warunkach fizycznych (szczególny wpływ ma temperatura), zawarta jest największa możliwa ilość tlenu to stan nasycenia. Procent nasycenia jest to stosunek rzeczywistej zawartości do stanu nasycenia. Różnicę między możliwym stanem nasycenia a rzeczywistą zawartością tlenu określa się jako deficyt tlenowy.

9 Deficyt tlenowy - przyczyny powstania oddychanie (trwa dniem i nocą); rozkład substancji organicznej (utlenianie); reakcje chemiczne (wiązany na stałe w pewnych solach np. żelazawe w żelazowe); banieczkowanie (gwałtowne zmiany temperatury lub unoszeniem się do atmosfery w postaci banieczek tlenu zmieszanego z innymi bardziej rozpuszczalnymi gazami.

10 Tlenowa typologia jezior wg Thienemanna (różnice w ilości tlenu w hypolimnionie) Typ podalpejski (2) - duża zawartość tlenu aż do dna; Typ bałtycki (1) - w hypolimnionie, też w metalimnionie czasem, zaznacza się deficyt tlenowy, który przy dnie może oznaczać całkowity brak tlenu.

11 Uwarstwienie tlenowe Warstwa trofogeniczna, czyli wytwórcza;. Głębokość, gdzie dwa typy procesów się równoważą (produkcja tlenu i jego ubytki są zbilansowane) nazywa się poziomem kompensacyjnym (odczyt widzialności krążka Secchiego pomnożony przez 1,5). Warstwa trofolityczna - warstwa rozkładu materii organicznej.

12 Stosunki tlenowe w oceanach Atlantyk: w strefie międzyzwrotnikowej- w górnej warstwie znaczne ilości tlenu, głębiej zawartość bardzo znacznie spada, nieraz nawet poniżej 1 cm 3 /l, wody głębiej od 1500 m zawierają około 5-6 cm 3 /l; w wodach arktycznych - warstwy górne prawie 100% nasycenia, równomierny, wolny spadek w głąb (na głębokości ponad 3000 m deficyt wynosi zaledwie 15%).

13 Stosunki tlenowe w morzach Morze Czarne - warstwa dobrze natleniona sięga do około 150 m, głębiej ilości tlenu są znikome lub go brak. Bałtyk - od wielu lat stwierdza się duże obszary dna z zalegającym siarkowodorem. Są to tzw. pustynie azoiczne - tam gdzie występuje siarkowodór brak jest tlenu, stąd formy życia tlenowego w tych rejonach są niemożliwe.

14 Pochodzenie dwutlenku węgla w wodzie Pochodzi głównie z procesów fermentacyjnych zachodzących w mule dna, z oddychania zwierząt i w niedużej ilości z rozpuszczania się w wodzie gazowego CO 2 zawartego w powietrzu. Ilość CO 2 zależy od intensywności fotosyntezy ( niekiedy w ciepłe dni już w południe jest wyczerpany cały zapas wolnego dwutlenku węgla). Wahania dobowe mogą być bardzo duże.

15 Zachowanie się dwutlenku węgla w wodzie Dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie wchodzi w połączenia z wodą dając słaby kwas węglowy H 2 CO 3, który szybko ulega dysocjacji na jony H + i HCO 3 -. Jon HCO 3 - łatwo reaguje z jonami metali lekkich, szczególnie z wapniem, dając dwuwęglan wapnia Ca(HCO 3 ) 2 (rozpuszczalność mg/l). Jest to związek nietrwały, łatwo rozpadający się z wy- tworzeniem słabo rozpuszczającego się w wodzie węglanu wapnia CaCO 3, którego rozpuszczalność w wodzie wynosi jedynie 13 mg/l.

16 Równowaga węglanowo - wapniowa Utrzymanie się dwuwęglanu wapnia w roztworze uzależnione jest od ilości CO 2. Gdy jest ona odpowiednia wówczas ustala się pewien stan równowagi. Dwutlenek węgla powodujący tę równowagę, czyli potrzebny do utrzymania dwuwęglanu wapnia w roztworze, nazywany jest CO 2 równowagi lub CO 2 przynależny.

17 Biologiczne odwapnianie wody efekt fotosyntezy Rozkład dwuwęglanu odbywa się głównie w trakcie procesu fotosyntezy roślin, które w dzień wykorzystują go w dużych ilościach. Powodują one przez to zmniejszenie się ilości CO 2 przynależnego, a w efekcie rozpad dwuwęglanu wapnia z wytrąceniem węglanu wapnia, mogącego istnieć w roztworze tylko w ilości do 13 mg/l. Tak więc cały nadmiar wytrąca się z wody i osadza w postaci drobnego pyłu najczęściej na powierzchni roślin. Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

18 Oddychanie - biologiczna produkcja CO 2 Oddychanie, szczególnie nocą, może doprowadzić do zwiększenia ilości CO 2. Gdy ilość dwutlenku węgla jest większa niż CO 2 przynależnego nadwyżka ta powoduje rozpuszczanie węglanu wapnia do formy dwuwęglanu ( ponad przynależna ilość CO 2.). Nazywany często CO 2 agresywny - ( powoduje rozpuszczanie kamieni wapiennych na dnie lub brzegach, a także korozję umocnień betonowych).

19 Dwuwęglan wapnia - regulator pH wody Dwuwęglan wapnia jako sól słabego kwasu zapobiega silniejszym wahaniom pH. W obecności mocnych kwasów lub zasad wchodzi z nimi w reakcję, zobojętniając je. Ca(HCO 3 ) 2 + 2HCl => CaCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 + 2KOH => CaCO 3 + K 2 CO 3 + 2H 2 O Podczas tych reakcji nie następuje uwolnienie ani jonów H +, ani OH -, od których proporcji zależy odczyn wody.

20 Procentowy udział różnych form CO 2 w zależności od pH wody Przy pH około 4 dwutlenek węgla występuje w 100% w postaci wolnej, która znika prawie zupełnie już przy pH=8. Inaczej zachowuje się jon HCO 3 -, który wraz ze wzrostem pH wymienia się z wolnym CO 2, aby go w pełni zastąpić przy pH=8. Natomiast przy dalszym wzroście pH jego zwartość maleje, a jego miejsce zajmuje jon CO 3 --.

21 Zmienność dobowa zawartości CO 2 oraz innych parametrów w wodzie powierzchniowej latem

22 Rozkład pionowy stężenia CO 2 i O 2 na przełomie przemieszania wiosennego i uwarstwienia letniego

23 Odczyn wody jako czynnik ekologiczny Organizmy wodne nie znoszą dużych wahań odczynu wody (pH 6,5 a 8,5). Woda w warstwie powierzchniowej oceanów i wielu otwartych mórz ma odczyn zasadowy od pH 7,8 do 8,4 lub nawet 8,0-8,3. Większe jeziora o normalnej zawartości węglanów mają także wodę zasadową o pH 8 lub nieco wyższym. Podobnie kształtuje się odczyn wody w wielu większych rzekach. Jednakże istnieją również zbiorniki wodne, w których poprzez nagromadzenie wolnego CO 2 lub znaczną zawartość kwasów mineralnych lub organicznych (np. humusowych) odczyn wody jest mniej lub bardziej kwaśny.

24 Ilość CO 2 w wodzie a produkcja biologiczna Przed zbyt silnymi wahaniami odczynu zabezpiecza wodę wapń. Jest więc on bardzo ważnym czynnikiem w procesie produkcji biologicznej w wodzie. Wody o małej zawartości wapnia są zwykle zakwaszone i nieurodzajne. Wody o zawartości wapnia powyżej 65 mg/l CaCO 3 są silnie buforowane o wahaniach odczynu w granicach 2,5 stopnia pH. Duże zapasy CO 2 związanego w węglanach zapewniają dużą produkcję roślinną, tym samym dużą urodzajność.

25 Skład chemiczny wód zawartość podstawowych soli w 1 litrze wody W wodach naturalnych mogą być obecne teoretycznie wszystkie pierwiastki i związki chemiczne notowane w skorupie ziemskiej. Tak jest w przypadku wody morskiej. W wodzie morskiej przewaga soli kuchennej, wody słodkie - przewaga węglanów nad innymi solami.

26 Zasolenie Zasolenie rozumie się jako całkowitą ilość rozpuszczonych elektrolitów w litrze wody. Stopień zasolenia podaje się w promilach (S ). Zasolenie S=10 oznacza, że w 1 litrze wody rozpuszczonych jest 10 g soli. Aktualnie stosuje się jednostki PSU = tyle co. Stopień zasolenia wód jest zróżnicowany. Można go uszeregować od zbiorników ze śladową ilością soli do zbiorników o bardzo dużym jej stężeniu. Różne są w literaturze naukowej systemy klasyfikacji wód ze względu na ich zasolenie

27 Kategorie wód wg stopnia zasolenia system wenecki Wody miksohalinowe (słonawe) zostały dalej podzielone na trzy podkategorie: miksopolihalinowe - zasolenie 30-18, miksomezohalinowe - zasolenie 18-5, miksooligohalinowe - 5-0,5.

28 Biologiczne konsekwencje gradacji zasolenia w Bałtyku I Bałtyk jest typowym morzem słonawym o zmniejszającym się zasoleniu w kierunku północno- zachodnim. W rejonie Cieśnin Duńskich zasolenie wód powierzchniowych wynosi , w okolicach wyspy Rugia 8,5, przy Helu 7,75, w Zatoce Botnickiej 2-5. Tak duża gradacja zasolenia ma swoje konsekwencje biologiczne. Jedną z nich jest ubożenie gatunków flory i fauny morskiej w miarę obniżania się stopnia zasolenia.

29 Biologiczne konsekwencje gradacji zasolenia w Bałtyku II Zjawisko karlenia wyraźnie widoczne jest u małży. U mięczaków morskich żyjących w obniżonym zasoleniu, poza zmniejszoną wielkością ciała, zaznacza się również zmniejszenie grubości muszli. Wskazywałoby to na fakt, iż niższe zasolenie obniża tempo metabolizmu.

30 Pochodzenie elektrolitów w wodzie Elektrolity dostają się do wód w wyniku procesu rozpuszczania podłoża zbiornika. Wnoszone są także z dopływami i z opadami atmosferycznymi. Odzyskiwane są także w procesie rozkładu obumarłych organizmów. Zawartość elektrolitów w wodzie określa się ważąc pozostałość po spaleniu przefiltrowanej i odparowanej próby uzyskanej z określonej objętości wody. Również mierząc przewodnictwo elektrolityczne wody.

31 Zawartość elektrolitów w wodach słodkich Zawartość soli mineralnych w wodach słodkich nie jest duża i waha się w granicach mg/l. Najuboższe są zbiorniki wykształcone na podłożu skalistym, np. granitowym (ok. 50 mg/l), bogatsze są jeziora górskie, ale o podłożu wapiennym ( mg/l). więcej soli w jeziorach na niżu ( mg/l). W rzekach zawartość soli od 50 do 600 mg/l. Zbiorniki wykształcone na podłożu torfowym, tzw. wody kwaśne, zawierają bardzo mało elektrolitów, za to dużo materii organicznej.

32 Twardość wody parametr jakości wody Zawartość elektrolitów w wodzie decyduje o jej jakości, co określa się mianem twardości ogólnej. Woda miękka zawiera poniżej 50 mg soli w litrze, większe wartości soli odnoszą się do wód średnio twardych i twardych.

33 Znaczenie biologiczne elektrolitów Jedne np. węgiel, azot, fosfor, siarka, magnez wapń, potas, żelazo, krzem, zużywane są przez rośliny w dużych ilościach (makroelementy). Inne potrzebne są w bardzo małych ilościach (mikroelementy), jak np. bar, mangan, molibden, miedź, brom, jod, fluor, glin, cynk. Obecność pierwszych działa stymulująco na wzrost roślin, drugie zaś w większych ilościach go hamują. Specyficzną rola w środowisku odgrywają związki tlenowe azotu i fosforu, jako elementy biogenne (biogeny, nutrieny).

34 Azot jako element biogenny Rośliny zużywają w dużej ilości sole kwasu azotowego i sole amonowe. Bardzo rzadko natomiast korzystają z wolnego azotu rozpuszczonego w wodzie. Wolny azot bywa pobierany przez niektóre bakterie, sinice oraz glony, przez co zwiększa się ogólna pula tego pierwiastka w wodzie. Azot w wodzie pochodzi niemal wyłącznie z atmosfery. Źródłem wolnego azotu w wodzie mogą być również bakteryjne procesy redukcji amoniaku.

35 Cykl przemian azotowych w wodzie

36 Zawartość azotu w morzach (mg N/No 3 w m 3 ) W wodach powierzchniowych oceanu za średnią przyjmuje się ok. 10 mg/m3 azotu. W rejonach otwartych azotu jest zazwyczaj mniej, a w basenach przybrzeżnych więcej (np. w Morzu Północnym powyżej 15 mg/m3). W rozmieszczeniu pionowym zaznacza się wyraźny wzrost wraz z głębokością. W Atlantyku u wybrzeży francusko- hiszpańskich w warstwie 0-50 m stwierdzono 90 mg N/NO3 w 1 m3, na głębokości 200 m - 150, 400 m - 230, a na 2000 m aż 325 mg. Wyjątkowo duże ilości azotu stwierdzono w głębszych warstwach Morza Czarnego, gdzie ogólna jego zawartość, głównie w postaci amoniaku, wynosi 1500 mg/m3. Jest to oczywiście związane z brakiem cyrkulacji pionowej i brakiem możliwości jego biologicznego zużytkowania.

37 Zawartość azotu w wodach słodkich (mg N/No 3 w m 3 ) W głębokich jeziorach, np. w jeziorze Górnym Lunz na powierzchni stwierdzono 1 mg, natomiast nad dnem 820 mg. W jeziorach górskich azotu jest bardzo mała. W jeziorach niżowych znacznie więcej, np. w hypolimnionie latem może być go ponad 1000 mg (azot amoniakalny). W rzekach zawartość azotu jest różna w zależności od odcinka biegu rzeki - w dolnym jego ilości mogą być znaczne.

38 Zmienność sezonowa zawartości azotu w wodzie Jest ściśle związana z cyklicznością sezonową w rozwoju fitoplanktonu. W strefie umiarkowanej, niezależnie czy w morzach, czy w zbiornikach śródlądowych, następuje ostry spadek stężenia azotu w wodzie tuż po zakwicie wiosennym. W okresie letnim wegetacja jest na ogół nieco mniejsza, co powoduje nieznaczne odnowienie zapasów naruszanych niekiedy przez jesienny, znacznie zresztą mniejszy od wiosennego, zakwit okrzemek. W okresie zimy, kiedy wegetacja jest zahamowana, następuje odbudowanie zapasów rozpuszczonych soli azotowych, które znowu zostaną wykorzystane na wiosnę.

39 Fosfor jako element biogenny Fosfor jest pierwiastkiem regulującym produkcję biologiczną i jako przenośnik energii jest elementem nieodzownym w procesach życiowych. Występuje w małych ilościach w wodzie naturalnej, a jego niedobór może ograniczać lub hamować produkcję. W porównaniu do azotanów, fosforany występują w wodach w znacznie mniejszych ilościach (0,001-0,1 mg/l P 2 O 5 ). Są także w mniejszym stopniu zużywane przez rośliny.

40 Dynamika przemian fosforanów Rozmieszczenie fosforanów w zbiorniku wodnym jest na ogół odwrotnie proporcjonalne do stężenia tlenu. W okresie stagnacji letniej w epilimnionie fosfor jest szybko zużywany przez fitoplankton, natomiast wobec braku tlenu w hypolimnionie, sole żelazowe kwasu fosforowego ulegają redukcji na łatwiej rozpuszczalne żelazawe. Jesienią podczas cyrkulacji, przy dobrym natlenieniu, wytrąca się z wody prawie cały zapas fosforu i osadza na dnie w postaci nierozpuszczalnego fosforanu żelazowego. Jest to zjawisko występujące cykliczne w zbiornikach z okresami przemieszania i stagnacji.

41 Cykl przemian fosforu w wodzie Fosfor rozpuszczony w wodzie pochodzi z lądu, jest wymywany z gleby (trudniej od azotu), oraz z rozkładu organizmów. Pierwiastek ten uwalnia się także z połączeń organicznych za pośrednictwem bakterii, oraz znacznie efektywniej w czasie rozkładu (autolizy) obumarłych organizmów wodnych. W procesie autolizy czynny udział bierze enzym fosfataza, który odczepia fosfor z nukleoproteidów. Jest to proces szybki - już po 10 minutach z ciała nieżywych organizmów zaczyna wydzielać się fosfor nieorganiczny. Po 30 minutach od chwili śmierci już 12%, a po 24 godzinach 50-60% ogólnej ilości fosforu przechodzi w fosforany. Stąd też tempo cyrkulacji fosforu w wodzie jest szybsze niż azotu.

42 Zawartość fosforu w wodach naturalnych W Morzu Północnym na powierzchni notuje się przeciętnie około 20 mg fosforu w m 3. Wraz z głębokością zawartość stopniowo rośnie. W jeziorach zawartość fosforu jest dość zróżnicowana. W próbie 494 jeziorach w stanie Wisconsin (USA) stwierdzono w 20% jezior ślady fosforu lub jego brak, w 40% -2-3 mg/m3, w 18% - 4 mg, a w 6% - 6,7 mg w m3 wody - w warstwie powierzchniowej w okresie stagnacji letniej. W jeziorach Pojezierza Bałtyckiego latem w epilimnionie zawartość fosforu wynosi przeciętnie 0-4 mg/m3, zaś w hypolimnionie mg/m3. Natomiast podczas cyrkulacji zawartość jest wyrównana - wiosną 9-10 mg/m3, jesienią 6-8 mg/m3. W jeziorach meromiktycznych w monimolimnionie dochodzi do 800 mg/m3.

43 Wahania sezonowe zawartości fosforu w wodach naturalnych Wahania sezonowe zawartości fosforu mają podobny przebieg jak azotu. Uderzająca jest zależność między rozwojem fitoplanktonu a zasobami fosforu.

44 Materia organiczna Pojęcie materii organicznej odnosi się do: -postaci uorganizowanej jako składnika organizmów, -zawiesiny obumarłych szczątków organicznych, -związków organicznych w stanie koloidalnym lub rozpuszczonych w wodzie.

45 Pochodzenie materii organicznej Materia organiczna allochtoniczna -naniesiona przez dopływy, opady atmosferyczne lub zmyta z brzegów, czyli pochodzi spoza zbiornika. Materia organiczna autochtoniczna - powstaje w samym zbiorniku, jako wynik produkcji biologicznej. W substancji autochtonicznej stosunek C:N wynosi 10-12:1, a w allochtonicznej 45-50:1. Materiał allochtoniczny jest ubogi w białka - najprawdopodobniej transport powoduje ich wyługowanie.

46 Metody określania zawartości materii organicznej w wodzie Wyliczenie różnicy między pozostałością a wagą przed spaleniem odparowanej wody. Oznaczenie tzw. utlenialności, czyli zużycia tlenu potrzebnego do utlenienia materii organicznej w określonych warunkach. Okreslebnie biochemicznego zapotrzebowania tlenu (BZT). Wyrażone jest ono przez ilość tlenu zużytego w określonym czasie do utlenienia związków organicznych obecnych w wodzie, przy współudziale mikroorganizmów. Zawartość materii może być także wyrażana poprzez zawartość węgla organicznego lub azotu organicznego, względnie wzajemnego ich stosunku. Oznaczanie składu chemicznego jest bardzo trudne.

47 Wykorzystanie materii organicznej przez organizmy wodne Jest ona przede wszystkim podstawą rozwoju bakterii i grzybów wodnych, gdyż dla nich stanowi źródło energii. Osmotycznie korzystają z niej miksotrofy, do których należą niektóre glony i drobne zwierzęta planktonowe. Również ryby w pewnym zakresie mogą korzystać z rozpuszczonej materii organicznej. Duże ilości materii organicznej sprzyjają rozwojowi flory bakterii saprofitycznych będących doskonałym pożywieniem dla filtrujących zwierząt planktonowych - podstawy pokarmu wielu ryb.

48 Otoczenie zbiornika wodnego Zlewnia jest to obszar, na którym zbierają się i z którego spływają do zbiornika wodnego wszystkie wody powierzchniowe i podziemne. Zlewnia, jeśli dotyczy rzeki, często nazywana jest dorzeczem. Analogiczny obszar, odnoszący się do morza, nosi nazwę zlewiska. Ze zlewni do zbiornika, wskutek rozpuszczającego oddziaływania wody, przenoszone są różne jej składniki. Obszar, z którego zwiewane są wiatrem różnego typu zawiesiny, określa się nazwą zwiewni.

49 Wymywanie z podłoża substancji Rozpuszczanie, czyli wyciąganie z sieci krystalicznej minerału jakiegoś jonu, wymaga przezwyciężenia siły wiążącej go w tej sieci. (dokonują tego naładowane dwubiegunowo cząsteczki wody). Gdy tzw. energia hydratacji - energia ładunku cząsteczki wody w procesie rozpuszczania - jest dostatecznie duża, następuje wyrwanie z sieci krystalicznej danego jonu i przeniesienie go do roztworu. Jony takie otoczone są otoczką z cząsteczek wody, czyli tzw. obwódką hydratacyjną. Proces ten może być w wodzie stojącej zahamowany z chwilą, gdy wyrówna się energia łączących się jonów i wytworzy się roztwór nasycony. W wodzie bieżącej przybywają coraz to nowe cząsteczki wody, włączając się do procesu rozpuszczania podłoża.

50 Postaci materii organicznej Wymyte z podłoża substancje mogą pozostawać w postaci: zdysocjowanej, koloidów, gdy składowe części rozpuszczonego związku są większe od 0,001 µm, Roztwór koloidalny bywa zabarwiony lub opalizujący (nieco mętnawy). W wodach naturalnych koloidy tworzy krzemionka i humus o ładunkach ujemnych oraz wodorotlenki żelaza i glinu o ładunkach dodatnich. zawiesiny - gdy części składowe są większe od 0,1 µm.

51 Zdolność do rozpuszczania skał Zależy od: Charakteru rozpuszczalnika (Zdolność do rozpuszczania skał przez wodę jest wzmacniana wskutek obecności w niej CO2, która staje się wtedy kwasem węglowym. W takiej formie rozpuszcza ona prawie wszystkie minerały skało- i glebotwórcze.) Typu skał (Stopień rozpuszczania się skał jest zróżnicowany.

52 Minerały w skali od najłatwiej do najtrudniej rozpuszczalnych Minerały w skali od najłatwiej do najtrudniej rozpuszczalnych można ułożyć następująco: sól kamienna> gips> kalcyt> dolomit> skaleniowce (nefelin, oliwin)> pirokseny i amfibole> serpentyn> plagioklazy bogate w anortyt (z Ca)> plagioklazy ubogie w anortyt (z Na)> ortoklaz> biotyt> kwarc> muskowit. Dwa ostatnie są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie.

53 Zdolność jonów do migracji do wody jest zróżnicowana Stosunkowo łatwo migrują do wody jony NO 3, S, Cl, Br, w średnim stopniu jony Ca, Na, Mg, F, Sr, Zn, natomiast trudno większość metali i krzemionka. Tę różną zdolność do migracji pierwiastków określa stosunek zawartości danego pierwiastka w wodzie do jego całkowitej zawartości w podłożu. Jest to tzw. wartość klarkowa pierwiastka. Składa się na nią: rozpuszczalność związków, właściwości rozpuszczalnika oraz wielkość kompleksu sorpcyjnego podłoża zlewni i związana z tym łatwość przepływu wody w podłożu. Substancje ilaste i organiczne w podłożu będą stanowiły duży kompleks sorpcyjny.

54 Kształtowanie się chemizmu wód naturalnych W kształtowaniu się chemizmu wód biorą udział: elementy naturalne, takie jak: podłoże, szata roślinna; elementy zewnętrzne: klimat i działalność człowieka.

55 Rola podłoża w kształtowaniu się chemizmu wód naturalnych W zależności od struktury skał proces natężenia infiltracji będzie różny: Szybko zachodzić będzie w skałach porowatych i przepuszczalnych, takich jak żwiry, piaski, zlepieńce i niektóre piaskowce. Trudniej w skałach porowatych i nieprzepuszczalnych, takich jak iły, gliny, margle i łupki ilaste. Praktycznie nie zachodzi w skałach nieporowatych i nieprzepuszczalnych - granitach, gnejsach, kwarcytach, łupkach krystalicznych i wapieniach.

56 Rola roślinności w kształtowaniu się chemizmu wód naturalnych Roślinność wpływa stabilizująco poprzez zatrzymywanie wody. Lasy zapobiegają wymywaniu z podłoża składników mineralnych, zmniejszają także erozję podłoża. Lasy iglaste mogą wpłynąć na zakwaszenie wody, gdyż z ich ściółki wymywane są fulwokwasy, będące składnikiem związków humusowych

57 Rola klimatu w kształtowaniu się chemizmu wód naturalnych Oddziaływanie klimatu związane jest z ilością opadów. Powodzie przyspieszają i sprzyjają wymywaniu. Stopień wpływu wód opadowych uzależniony jest od specyfiki skał zlewni i wykształcenia szaty roślinnej. Z opadów część wody spływa bezpośrednio do zbiornika, część przesącza się tworząc wody gruntowe i wgłębne, które po jakimś czasie także docierają do zbiorników.

58 Rola człowieka w kształtowaniu się chemizmu wód naturalnych Zrzut zanieczyszczeń komunalnych i przemysłowych. Wyręby na wielką skalę lasów prowadzą do zaniku jezior wskutek obniżenia lustra wód gruntowych. Wyręby o zasięgu mniejszym powodują przyspieszenie erozji, Zalesianie iglastymi gatunkami drzew prowadzi do zakwaszenia wody. Niewłaściwie wykonana melioracja jest klęską dla wód naturalnych, gdyż ułatwia przemieszczanie się składników biogennych. Stwierdzono, że stosunkowo łatwo wymywany jest azot w postaci azotanów, fosfor zaś trudniej ze względu na jego dużą sorbcję przez glebę oraz wytrącanie się z żelazem i glinem. Fosfor do wód dostaje się głównie ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi.

59 Wpływ wód gruntowych na chemizm wody naturalnej Wody gruntowe są głównym źródłem wapnia, żelaza, manganu, glinu i krzemionki. Pierwiastki te, znalazłszy się w zbiorniku wodnym, podlegają dalszym reakcjom chemicznym i biologicznym, a w efekcie osadzają się na dnie. Wapń wytrąca się jako węglan wapnia w procesie biologicznego odwapniania wody. Również przy tej okazji wytrąca się częściowo fosfor w postaci fosforanu wapniowego. Rozpuszczone w wodzie sole żelazawe wytrącają się w postaci wodorotlenku żelazowego, przechodząc w obecności tlenu w środowisku alkalicznym z formy dwuwartościowej do nierozpuszczalnej trójwartościowej. Wodorotlenek ten osadzając się na dnie, gdzie są duże pokłady mułu organicznego, w obecności siarkowodoru tworzy czarny siarczek żelaza. Natomiast w wodach dobrze natlenionych z odczynem alkalicznym osadza się na dnie w postaci wodorotlenku żelaza, przechodząc w osad żelazisty, który z biegiem czasu tworzy pokłady rudy bagiennej lub jeziornej.

60 Typy osadów dennych. Sapropel jest osadem tworzącym się w wodach bardzo żyznych, w których przy dnie brak jest tlenu. Powstaje w wyniku procesów redukcyjnych i zawiera substancje organiczne nierozłożone. Osady te są zwykle czarne, kleisto-maziste, tłustawe. Gyttja (czytaj jüttia), powstaje w jeziorach eutroficznych. Przy jej tworzeniu grają rolę procesy redukcyjno-utleniające. Jest to szarozielona lub szara masa o zróżnicowanej ziarnistości, zawsze ze szczątkami organizmów lub odchodami. Dy są to osady powstające w ubogich jeziorach humusowych. Tworzą się w wyniku strącania się substancji humusowych pod wpływem soli, szczególnie wapiennych. Stanowią one ciemnobrunatną, zwykle gruboziarnistą, masę z brunatnymi wtrętami koloidów humusowych. Brak w nich szczątków i odchodów zwierzęcych.

61 Procesy bakteryjne w osadach W osadach zachodzą złożone procesy bakteryjnego rozkładu materii organicznej i tym samym powrotu do obiegu biologicznego związków nieorganicznych, potrzebnych roślinom do produkcji. Jest to tzw. osad (biologicznie) czynny, zasiedlony przez tzw. reducentów. Dolną granicę zasiedlenia określa obecność substancji pokarmowych oraz możliwość odprowadzania produktów przemiany materii, które zalegając zatruwają otoczenie i eliminują życie


Pobierz ppt "Hydrobiologia Chemizm wód Gazy w środowisku wodnym: tlen, dwutlenek węgla; Sole mineralne; azot i fosfor; Materia organiczna; Wpływ zlewni na chemizm."

Podobne prezentacje


Reklamy Google