Voda jako životní prostředí rozpuštěné plyny



Podobné dokumenty
kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Voda jako životní prostředí ph a CO 2

Kyslík. Kyslík. Rybářství 3. Kyslík. Kyslík. Koloběh kyslíku Chemismus vodního prostředí. Výskyty jednotlivých prvků a jejich koloběhy

Voda jako životní prostředí rozpuštěné látky : sloučeniny dusíku

) se ve vodě ihned rozpouští za tvorby amonných solí (iontová, disociovaná forma NH 4+ ). Vzájemný poměr obou forem závisí na ph a teplotě.

Voda jako životní prostředí - světlo

ostatní rozpuštěné látky: křemík, vápník, železo, síra

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

Sada Životní prostředí UW400 Kat. číslo Stanovení obsahu kyslíku, nasycení kyslíkem a hodnoty BSK5

Téma 3: Voda jako biotop mořské biotopy

Chemie životního prostředí III Hydrosféra (04) Samočistící schopnost vod

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Dekompozice, cykly látek, toky energií

KYSLÍKOVÉ DEFICITY - PROJEV NESTABILITY RYBNIČNÍHO EKOSYSTÉMU? Ing. Ivana Beděrková Ing. Zdeňka Benedová doc. RNDr. Libor Pechar, CSc.

PRACOVNÍ LIST- SOUSTAVA DÝCHACÍ A CÉVNÍ

VODA. Voda na Zemi. Salinita vody CZ.1.07/2.2.00/ Modifikace profilu absolventa biologických studijních oborů na PřF UP. Ekologie živočichů 1

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti vody. Molekula vody. Hustota. Viskozita

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

05 Biogeochemické cykly

ROZTOK. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi

Modul 02 Přírodovědné předměty

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Pracovní list č. 3 téma: Povětrnostní a klimatičtí činitelé část 2

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

NEŽIVÁ PŘÍRODA. Anotace: Materiál je určen k výuce věd ve 3. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se složkami neživé přírody a jejich tříděním.

Uhlík. Oxid uhličitý.

KONCENTRACE KYSLÍKU VE VODĚ

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Vodní prostředí. O čem to bude. Velký hydrologický cyklus v biosféře. Ze široka. Fyzikální vlastnosti vody. Chemické vlastnosti vody

Ekologie a její obory, vztahy mezi organismy a prostředím

J i h l a v a Základy ekologie

ZHODNOCENÍ DLOUHODOBÉHO VÝVOJE KVALITY VODY VE ZBYTKOVÝCH JEZERECH SHP

Pesticidy. Soldep hnědá tekutina (účinná látka - 25% trichlorfon) Využití v rybářství:

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU

Na libovolnou plochu o obsahu S v atmosférickém vzduchu působí kolmo tlaková síla, kterou vypočítáme ze vztahu: F = pa. S

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

Neživé přírodniny. Hmotné předměty. výrobky- vytvořil je člověk přírodniny- jsou součástí přírody

Základní pojmy a jednotky

Podmínky působící na organismy: abiotické - vlivy neživé části prostředí na organismus biotické - vlivy ostatních živých organismů na život jedince, m

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015, ČZU Praha

GLOBE TEAM: Kateřina Glombková. Monika Mokrošová. Miriam Hrachovcová. Jana Prymusová

Pracovní list číslo 01

Rizikové endogenní pochody

J i h l a v a Základy ekologie

Úprava podzemních vod ODKYSELOVÁNÍ

METEOROLOGICKÉ A FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ FAKTORY

BIOLOGIE OCEÁNŮ A MOŘÍ

REVITALIZACE RYBNÍKŮ ŽELEZNÁ STUDNIČKA BIOLOGICKOU CESTOU 2016

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ PŮDA

CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ I. (06) Biogeochemické cykly

Nejdůležitější kvalitativní parametry vody a jejich optimální nastavení

2) Povětrnostní činitelé studují se v ovzduší atmosféře (je to..) Meteorologie je to věda... Počasí. Meteorologické prvky. Zjišťují se měřením.

Metabolismus kyslíku v organismu

Hospodaření s vodou při údržbě zeleně

Každý ekosystém se skládá ze čtyř tzv. funkčních složek: biotopu, producentů, konzumentů a dekompozitorů:

Voda. Pevné: sníh, led, kroupy, jinovatka, námraza Kapalné Plynné: vodní pára

ČLOVĚK A PŘÍRODA, PŘÍRODNÍ PODMÍNKY

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Voda - Chemické vlastnosti. Kyslík

Technická univerzita v Liberci fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická. Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc. ZÁKLADY EKOLOGIE.

Téma 5: Teplota a její důsledky

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

OPAKOVÁNÍ VĚDNÍ OBORY, NEŽIVÁ PŘÍRODA

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Téma 27 : Znečistění vod. Zdroje, původ, typy a důsledky

Hydrochemie Oxid uhličitý a jeho iontové formy, ph, NK

Fyzikální principy uplatňované v anesteziologii a IM

+ Fytoplankton (producenti) Zooplankton, zoobentos (konzumenti 1.řádu) Ryby (konzumenti 2.řádu)

Odhady růstu spotřeby energie v historii. Historické období Časové zařazení Denní spotřeba/osoba kj (množství v potravě)

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

molekulární struktura (vodíkové můstky, polarita) hustota viskozita teplo povrchové napětí adheze a koheze proudění

Mgr. Šárka Vopěnková Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_3_18_BI1 DÝCHACÍ SOUSTAVA

S postupným nárůstem frekvence lokalit se zjevnou nadprodukcí (tzv. hypertrofie) přechází definice v devadesátých letech do podoby

Biochemie, Makroživiny. Chemie, 1.KŠPA

DÝCHÁNÍ. uložená v nich fotosyntézou, je z nich uvolňována) Rostliny tedy mohou po určitou dobu žít bez fotosyntézy

Stanovení biomarkerů oxidativního stresu u kapra obecného (Cyprinus carpio L.) po dlouhodobém působení simazinu Hlavní řešitel Ing.

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Kde se vzala v Asii ropa?

13/10/2015 NÁPLŇ PŘEDNÁŠKY ÚVOD DO HYDROBIOLOGIE KYSLÍK KYSLÍK KYSLÍK KYSLÍK. Chemismus vody. Obsah a koloběh základních látek ve vodě

CHEMICKÉ REAKCE A HMOTNOSTI A OBJEMY REAGUJÍCÍCH LÁTEK

VY_32_INOVACE_ / Projevy a podmínky života Život na Zemi Projevy života

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

Půdní voda. *vyplňuje póry v půdách. *nevytváří souvislou hladinu. *je důležitá pro růst rostlin.

ÚHYN ÚHOŘŮ NA VODNÍ NÁDRŽI ROZKOŠ

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

Tlak v kapalinách a plynech Vztlaková síla Prodění kapalin a plynů

Vyšší odborná škola a Střední škola Varnsdorf, příspěvková organizace. Šablona 20 VY 32 INOVACE

VY_32_INOVACE_06_III./17._PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY

Transkript:

Hydrobiologie pro terrestrické biology Téma 7: Voda jako životní prostředí rozpuštěné plyny

Plyny rozpuštěné v přírodních vodách Toto téma se zabývá některými z plynů, vyskytujících se v přírodě a rozpouštějících se v přírodních vodách Jde o dva typy plynů : plyny elementární s vodou nereagují, ve vodě se rozpouštějí fyzikálním procesem : O 2, N 2,... plynné anorganické sloučeniny, které s vodou reagují za vzniku kyselin nebo hydroxidů : CO 2, H 2 S, NH 3,... pak kromě rozpouštění nutno uvažovat disociaci produktů a faktory, které o ní rozhodují

Kyslík rozpuštěný ve vodě Zdroji kyslíku rozpuštěného v přírodních vodách jsou : 1) atmosférický vzduch 2) fotosynthetická činnost vodních fototrofů (řas, sinic, ponořených cévnatých rostlin) ti ovšem část uvolněného O 2 spotřebovávají respirací Na spotřebě O 2 se dále podílejí živočichové a nezelené mikroorganismy a některé chemické pochody výsledkem je proměnlivé množství rozpuštěného kyslíku ve vodách jak a proč?./...

Kyslík rozpuštěný ve vodě Plynný kyslík z ovzduší se rozpouští ve vodě v závislosti na teplotě vody, na barometrickém tlaku, Množství kyslíku (mg.l -1 O 2 ) rozpuštěného ve vodě o teplotě t a (normál.) atmosférickém tlaku 101 kpa ve vzduchu nad hladinou, při 100 % nasycení : t, C 0 5 10 15 20 25 mg.l -1 14,16 12,57 10,92 9,76 8,84 8,11

Nomogram pro zjištění % nasycení vody kyslíkem

Kyslík rozpuštěný ve vodě Kromě tlaku a teploty ovlivňuje rozpouštění kyslíku z atmosféry do vody: velikost styčné plochy s ovzduším pohyb povrchových vrstev, turbulence salinita relativní zastoupení kyslíku rozpuštěného ve vodě proti rozpuštěnému dusíku je asi 1 : 2 (ve vzduchu asi 1 : 4, ve vyšší nadm. výškách ještě méně kyslíku)

Kyslík rozpuštěný ve vodě přesto je množství rozpuštěného kyslíku přítomné v objemové jednotce vody mnohem menší, než množství kyslíku ve stejně velké objemové jednotce vzduchu v atmosféře - v běžných teplotách přírodních vod je to cca 15x až 30 x méně!

Kyslík rozpuštěný ve vodě podstatná je jedna skutečnost : teplotní závislost spotřeby kyslíku dýchajícími organismy je právě opačná než teplotní závislost množství ve vodě rozpuštěného kyslíku spotřeba kyslíku respirací stoupá s rostoucí teplotou rozpustnost kyslíku ve vodě klesá s rostoucí teplotou

Kyslík rozpuštěný ve vodě Druhým zdrojem kyslíku rozpuštěného ve vodě je fotosynthesa fototrofních organismů uvolněné množství záleží : - na druhu rostlin, řas či sinic, - na délce a intensitě osvětlení, - na dostupnosti živin k rozvoji fototrofů

Stratifikace kyslíku ve vodě : Rozpuštěný plynný kyslík : se tedy do vody se dostává jednak difusí přes hladinu, jednak je dodáván rostlinami při fotosynthese - obojí se děje v horní vrstvě, proto u vod s dostatečným rozvojem autotrofů vždy více kyslíku u hladiny - naopak v hypolimniu rozkladné procesy

teplota kyslík Ortográdní křivka množství rozpuštěného O 2 v málo produktivním jezeře

Klinográdní křivka množství rozpuštěného O 2 v produktivní nádrži v produkčním období : množství O 2 prudce klesá v metalimniu, v epilimniu je více O 2 než v předchozím případě, v hypolimniu je kyslíku málo

Heterográdní křivka množství rozpuštěného O 2 (pozitivně a negativně) : vysoká aktivita fototrofů nad termoklinou a... a vysoká spotřeba O 2 rozkladem v dolní části metalimnia

Zasouvání studené řeky bohaté kyslíkem do hlubin hypolimnia

Černé moře : stratifikace teploty, plynů a salinity

Respirace Cyclops vicinus a Daphnia galeata Spotřeba kyslíku v metabolismu poikilothermů roste s rostoucí teplotou závisí i na dostupnosti potravy : za téže teploty je vyšší při dostupnosti potravy než u jedinců hladovějících Následující graf : závislost spotřeby O 2 na teplotě pro buchanku Cyclops vicinus ( krmení jedinci, + hladovějící, neadaptovaní na danouz teplotu), a pro perloočku Daphnia galeata ( krmená populace ). (Data Blažka, Brandl, Procházková, 1982)

Respirace Cyclops vicinus a Daphnia galeata

skokan Rana pipiens

Teplotní závislost spotřeby O 2

karas obecný Carassius carassius

Řešení anoxie : dlouhodobá (skutečná) anoxie: karasi obecní pod ledem, ve vodě jen H 2 S, 6 měsíců glykogen lipidy vydechují CO 2

Řešení hypoxie : Potápěči: ondatry, bobři, hroši, kachny, želvy, krokodýlové, aligátoři,. - před ponorem výdech, nosní záklopky, jiný problém : rozpouštění plynů v krvi - nevadí u kyslíku je spotřebováván - vadí u dusíku - bublinky v krvi

Plynný dusík N 2 rozpuštěný ve vodě absorpční koeficient N 2 ve vodě při 20 C je 1/65 - v litru vody 7,6 mg rozpuštěného dusíku (pro kyslík 1/32, což znamená 8,84 mg.l -1 ) s rostoucím tlakem stoupá : platí i pro rozpuštění vdechnutého plynného dusíku v tělních tkáních vzduch dýchajících živočichů (zejména některých savců - kytovců) při jejich potápění do velkých hloubek při vynoření hrozí uvolnění bublinek dusíku a embolie proto si neberou do hlubin zásobu vzduchu

Fyzikální jednotky: Tlak: 1 milibar = 10 2 Pa 1 torr = 133 Pa 1 kp. m -2 = 9,81 Pa 1 kp. cm -2 = 9,81. 10-2 MPa 1 torr = 1,33 milibaru 1 Pa = 7,52. 10-3 torrů

Tlak ve vodním prostředí hydrostatický tlak vodního sloupce: každých 10 m hloubky navíc znamená tlak vyšší o ~ 0,1 MPa : sloupec 1000 cm výšky x 1cm 2 podstavy = 1000 cm 3 vody ~ 1 kg, tedy 1 atm ~ 0,1 MPa

Tlak ve vodním prostředí v hloubce 10 000 m: ~100 MPa ale: voda i tkáně vyplněné tekutinami jsou téměř nestlačitelné eurybatické organismy problém: dutiny vyplněné plynem (ryby s plynovým měchýřem) stenobatické organismy

Tlak a dýchání ve vodním prostředí potápějící se savci : problém s N 2 kesonová nemoc: při rychlém výstupu z velké hloubky (= rychlém poklesu vnějšího tlaku) se v krvi zvířete (i člověka) dýchajícího vzduch uvolní bublinky dusíku hrozí embolie

tuleň Weddellův Leptonychotes weddelli

tuleň krabožravý Lobodon carcinophagus

vorvaň tuponosý Physeter macrocephalus

Tlak a dýchání ve vodním prostředí vorvaň: - 1 2 hod. 1200 m ½ - 1 hod. 700 1000 m řešení: 1) kyslík ukládán v myoglobinu ve svalech, 2) výdech tuleň Weddelův, t. krabožravý

Oxid uhličitý v přírodních vodách plynný oxid uhličitý je ve vodě snadno rozpustný (cca 200x lépe než kyslík) : proto je ho ve vodě relativně více než v ovzduší v atmosféře 0,033 % CO 2 ve vodě za (norm.) tlaku 101 kpa a 0,033 % nad vodou je 100 % nasycení vody oxidem uhličitým v závislosti na teplotě (Henryho zákon) : teplota C 0 10 20 mg.l -1 CO 2 1,005 0,70 0,51

... CO 2 a voda : uhličitanová rovnováha kromě rozpouštění CO 2 z atmosféry dodávají další CO 2 do vody dýchající organismy, rozklad organických látek a též srážková voda prošlá půdními horizonty s vyšším obsahem CO 2 než je v atmosféře malá část rozpuštěného CO 2 reaguje s vodou na kyselinu uhličitou jen částečně disociovanou uhličitanová rovnováha viz téma 8 ve vodě jsou nejvíce přítomny rozpustné ionty hydrogenuhličitanové

volný oxid uhličitý ve vodách : plynný oxid uhličitý rozpuštěný ve vodě (podle její teploty) se označuje jako volný čili agresivní oxid uhličitý vyskytuje se ve vodách s vysokou uhličitanovou tvrdostí, též u dna mělkých a v hypolimniu stratifikovaných vod (z rozkladu organ. látek) v sopečných oblastech může unikat z hornin pod jezerem a zdola sytit vody jezera tak vznikají t.zv. killer lakes

killer lakes : jak vznikají killer lakes? jde o meromiktická jezera obvykle ležící v sopečném kráteru bývalé nebo spící sopky v mixolimniu mohou být normálně oživena v monimolimniu je vysoký obsah CO 2 (a někdy i jiných plynů z podloží) tento stav může přetrvávat velmi dlouho beze změny, jen množství CO 2 stále stoupá náhle může dojít k uvolnění plynného CO 2 nad hladinu a zaplavení okolí (údolí) vrstvou CO 2 výsledkem je udušení živočichů (a lidí)

schema Lake Nyos, Kamerun

jezero Nyos v Kamerunu

tragedie v okolí jezera Nyos : v roce 1986 došlo pravděpodobně po sesuvu půdy z okolí do jezera Nyos (Kamerun, plocha asi 1,6 km 2, max. hloubka 208 m, nadm. výška hladiny 1 091 m n.m.) k uvolnění CO 2 nad hladinu a do okolí jezera přízemní mrak oxidu uhličitého stekl v noci dolů údolím a zadusil živé organismy zahynulo na 1 700 lidí, kolem 3 500 kusů dobytka a volná zvířata v okolí beze známek nějakého poškození... udušením

úniky oxidu uhličitého ze sopečných jezer : podobný jev se udál již dříve na jiném jezeře Monoun, ale jen s několika obětmi na životech obě jezera jsou nyní jednak trvale monitorována a jednak zbavována nadbytku oxidu uhličitého odčerpáváním vody z monimolimnia to lze dělat snadno tlak plynu sám žene vodu nahoru potrubím ponořeným do hlubin

jezero Nyos před (vlevo) a po explozi CO 2 (vpravo)

jezero Nyos po erupci oxidu uhličitého

K odstranění oxidu uhličitého z monimolimnia stačí do hloubky ponořit trubici a odčerpat z ní horní vrstvu vody odpovídající mixolimniu - pak už tlak plynů žene vodu potrubím nahoru bez čerpání

jezero Nyos - voda tryská z potrubí

jezero Nyos : gejzír vody bohaté oxidem uhličitým hnané nahoru tlakem rozpuštěného plynu

rizika z jezer v sopečných oblastech : jezera Monoun a Nyos (Kamerun) nejsou velká vysoký obsah CO 2 (a také metanu) je v obrovském jezeře Kivu (Kongo a Rwanda) plocha hladiny 2 700 km 2, max. hloubka 480 m leží ve východoafrickém riftovém údolí, asi 150 km severně od jezera Tanganyika, poblíž sopky Nyiragongo (Kongo) v jeho blízkém okolí žije přes 2 miliony lidí

Lake Kivu (satelitní snímek)

Lake Kivu

Plynný amoniak a amonné ionty Amoniak NH 3 je velmi dobře rozpustný ve vodě a s vodou tvoří amonný iont NH + 4 disociace amoniaku je závislá na ph vody : při ph < 8 jsou přítomny téměř výlučně amonné ionty NH 4+, které jsou netoxické a jsou významným zdrojem N pro fytoplankton, který je preferuje před dalším zdrojem N, t.j. NO 3 - při ph > 10,5 je přítomen téměř výlučně jen vysoce toxický amoniak NH 3 rozpuštěný ve vodě

Plynný amoniak a amonné ionty vysoce toxický amoniak NH 3 rozpuštěný ve vodě působí otravy vodních živočichů náhlé úhyny ryb v rybnících v letním období : ve vodách s nízkou pufrační kapacitou (= nízkou alkalitou téma 8) a vysokým obsahem živin (= dobře hnojené rybníky) dochází k silnému rozvoji fytoplanktonu (řas a cyanobakterií) jeho intensivní fotosynthesou se odčerpává CO 2 z vody během světelnéčásti dne : - to vede k růstu ph (viz téma 8), který vrcholí v odpoledních hodinách způsobí uvolnění toxického NH 3 a následné otravy a hynutí ryb