Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Основные физико-химические факторы водной среды

Растворенные и взвешенные в воде вещества

В природной воде содержится большое количество растворенных газов, минеральных и органических веществ. Поступление веществ в гидросферу происходит при диффузии и выпадении осадков из атмосферы, при выделении из донных отложений газов, в результате жизнедеятельности гидробионтов, взмучивании грунта и др.

Присутствующие в воде растворенные и взвешенные вещества определяют условия существования в гидросфере. От количества и состава растворенных газов зависят условия дыхания организмов, от питательных солей - существование автотрофных растений, от суммарного количества растворенных в воде веществ - величина осмотического давления, от состава и количества взвешенного в воде вещества - условия питания организмов, живущих за счет сестона, и др.

Растворенные газы

Поступают в воду из атмосферы или образуются в самом водоеме. Наибольшее значение в гидросфере из растворенных в воде газов имеют кислород, углекислый газ, сероводород и метан.

Кислород. Образуется в самом водоеме в процессе фотосинтеза и поступает из атмосферы (инвазия), когда вода не насыщена им. В водоемах расходуется на дыхание и другие окислительные процессы, а при высоких концентрациях убывает в результате эвазии (выхода) в атмосферу (рисунок 3).

Схема круговорота растворенного кислорода в водных экосистемах

Рисунок 3 - Схема круговорота растворенного кислорода в водных экосистемах

Количество кислорода, могущее раствориться в воде, называется нормальным.

Коэффициент растворимости, или абсорбции, кислорода при 0°С равен 0,04898, таким образом, при нормальном содержании кислорода в атмосфере (210 мл О2 в 1 л воздуха), в 1 л воды окажется растворенным 210 мл·0,04898 = 10,29 мл О2. С увеличением температуры и солености коэффициент абсорбции уменьшается и величина нормального количества кислорода снижается. Допускается выражать содержание кислорода не в абсолютных количественных показателях (объемных или весовых), а по степени насыщения им воды в процентах от нормального количества в данных условиях. Кислородный режим водоемов и их отдельных зон зависит от очень большого числа факторов. Так как инвазия кислорода из атмосферы происходит только через поверхность воды, а зона фотосинтеза располагается в верхнем слое, то насыщение кислородом поверхностных слоев больше, чем нижележащих. Распределение кислорода в толще водоемов происходит в результате перемешивания воды.

В тропических и умеренных широтах Мирового океана на глубине 150-1000 м обычно находится зона минимального содержания кислорода (оксиклин), где его количество часто падает до 10-15 % нормального (рисунок 4). С дальнейшим продвижением вглубь концентрация кислорода снова повышается. Существование зоны резкого дефицита кислорода объясняется застойностью воды в результате затухания глубинных течений, наличия термоклина и повышенной концентрацией организмов, использующих кислород на дыхание. Зимой и летом, когда поверхностные и глубинные слои воды резко отличаются друг от друга по содержанию кислорода, имеет место кислородная дихотомия, возникающая в водоеме в период стагнации. В это время наблюдается резкий дефицит кислорода в придонном слое, и нередко здесь создаются условия, близкие к анаэробным, хотя у поверхности вода насыщена кислородом. Во время осенней и весенней циркуляции воды концентрация кислорода во всей толще воды выравнивается и наступает так называемая гомооксuгенuя.

В реках и ручьях в силу постоянной перемешиваемости их воды резких неравномерностей в распределении кислорода не наблюдается.

Оксиклин

Рисунок 4 - Оксиклин

По отношению к кислороду организмы делятся на:

эвриоксибионтных (эвриоксидных), существующих в широких пределах колебания концентрации кислорода;

стенооксuбuонтных (стенооксидных), способных жить в узких колебаниях этого фактора.

Степень загрязнения вод взвешенными и растворенными органическими веществами может быть определена по содержанию кислорода, потребленного на биохимическое окисление этих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий. Эта величина называется БПК - биохимическое потребление кислорода - и выражается концентрацией кислорода в мг/дм3. Утрата кислорода в 5-и суточной пробе (БПК5) в водах разной степени загрязнения имеет значения:

очень чистые воды - 1 мг/дм3;

чистые - 2 - "-;

довольно чистые - 3 - "-;

сомнительные - 5 - " - ;

очень грязные - 10 - " - ;

Показатель БПК20 устанавливают при экспозиции кислородных склянок в течение 20 суток, он дает представление о количестве растворенных и взвешенных веществ в воде.

Углекислый газ. Поступает в воду в результате абсорбции из атмосферы, выделения организмами в процессе дыхания, выделения из различных соединений. Расходуется углекислый газ в результате потребления фотоситнезирующими организмами, при связывании в соли угольной кислоты, в результате эвазии в атмосферу (рисунок 5).

Коэффициент абсорбции СО2 при температуре 0°С равен 1,713. Значит, при условии нормального содержания газа в атмосфере (0,3 мл/л) и температуре 0°С в 1 л воды растворяется 0,514 мл СО2. С повышением температуры и солености воды нормальное содержание СО2 в воде снижается.

В высоких концентрациях СО2 ядовит для животных, и по этой причине многие родники лишены жизни. Концентрация СО2 в пресной воде, превышающая 50 мг/дм3, вызывает нарушения в функциях организмов или даже их гибель. Для растений, потребляющих СО2, его высокие концентрации безвредны.

Схема круговорота СО2 в водоемах

Рисунок 5 - Схема круговорота СО2 в водоемах

Сероводород. Образуется в водоемах почти исключительно биогенным путем - в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий, разлагающих белковые соединения, и за счет восстановления десульфурирующими бактериями сульфатов воды.

Сероводород вреден гидробионтам как косвенно (снижение концентрации кислорода), так и непосредственно (смертелен в очень малых концентрациях).

Количество образующегося в морях сероводорода иногда бывает столь большим, что им обогащаются придонные слои воды толщиной в десятки и сотни метров. Так, в Черном море от сероводорода свободен только тонкий поверхностный слой 150-250 м, вся же остальная толща воды содержит данный газ и вследствие этого почти безжизненна [6]. Развитию десульфурирующих бактерий благоприятствует пониженное содержание кислорода, наличие впадин с ослабленной вертикальной циркуляцией воды, присутствие значительных количеств сульфатов.

Количество десульфурирующих бактерий в пресных водах небольшое, поэтому образование в них сероводорода обычно связано с загрязнением воды сульфатсодержащими сточными водами.

Значительные количества сероводорода (до 700 и более мг/дм3) часто накапливаются на дне водоемов во время летней и зимней стагнаций. Освобождение воды от сероводорода происходит за счет абиогенного окисления и в результате деятельности серных бактерий, окисляющих H2S до S и H2

Метан, или болотный газ. Образуется главным образом при разложении клетчатки отмерших организмов в грунтах и придонном слое воды многих озер и прудов, реже - в морях. В больших количествах - до 80-90 % метан содержится в пузырьках газа, поднимающихся со дна во многих стоячих водоемах. Также как и сероводород, метан ядовит для многих организмов. Редукция СН4 происходит в результате деятельности метаноокисляющих бактерий.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее