kyslík ve vodě CO 2 ph (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita
elementární plyny s vodou nereagují, ale rozpouštějí se fyzikálně (N 2, O 2, ) plynné anorganické sloučeniny (CO 2, H 2 S, NH 3 ) s vodou reagují za vzniku kyselin nebo hydroxidů
Rozpuštěný kyslík metabolismus jezera O 2 O 2 + kyslík z atmosféry (difuze)
Rozpuštěný kyslík metabolismus jezera primární producenti O 2 O 2 + kyslík z atmosféry + fotosyntéza
Rozpuštěný kyslík metabolismus jezera primární producenti O 2 konzumenti O 2 + kyslík z atmosféry + fotosyntéza metabolické procesy (respirace, dekompozice)
primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton
sluneční záření primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton
sluneční záření CO 2 primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton O 2 H 2 O
sluneční záření (zdroj energie) CO 2 (zdroj uhlíku) primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton = fotoautotrofní organismy O 2 H 2 O
sluneční záření (zdroj energie) CO 2 (zdroj uhlíku) primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton = fotoautotrofní organismy O 2 C 6 H 12 O 6 (sacharidy) H 2 O 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
opak fotosyntézy spotřebovává kyslík! u rostlin v noci dále se podílejí všichni živočichové, nezelené mikroorganismy a některé chemické pochody CO 2 O 2 primární producenti: vodní rostliny = makrofyta řasy a sinice = fytoplankton C 6 H 12 O 6 (sacharidy) H 2 O 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Produkce = tok látek nebo energie v čase (měří se např. v g/m 2 /den) Produktivita = rychlost produkce biomasy Primární produkce = množství biomasy vytvořené autotrofními organismy (primárními producenty)
Proč je důležitý? kyslík ovlivňuje chemické procesy je mírou metabolismu vodního ekosystému (fotosyntéza vs. respirace) toxický pro anaerobní organismy Množství udáváme v mg/l (= mg.l -1 ).
Rozpuštěný kyslík metabolismus jezera O 2 Rozpustnost plynů ve vodě (platí obecně): Henryho zákon: za dané teploty je rozpustnost úměrná parciálnímu tlaku nad roztokem c = K p O 2 c... saturační koncentrace plynu K... Henryho konstanta p... parciální tlak
Rozpuštěný kyslík metabolismus jezera O 2 Rozpustnost plynů ve vodě (platí obecně): Henryho zákon: za dané teploty je rozpustnost úměrná parciálnímu tlaku nad roztokem c = K p O 2 c... saturační koncentrace plynu K... Henryho konstanta p... parciální tlak S rostoucí teplotou rozpustnost plynů ve vodě klesá.
klesá s rostoucí teplotou je ovlivněna velikostí povrchu vody (vliv turbulence zvyšující plochu) Obecně je ve vodě množství rozpuštěného kyslíku menší než ve stejném objemu vzduchu. Jaká je teplotní závislost spotřeby kyslíku dýchajícími organismy? t, C 0 5 10 15 20 25 mg.l -1 14,16 12,57 10,92 9,76 8,84 8,11
1. Kde dochází k difuzi z atmosféry? 2. Kde probíhá fotosyntéza? EPILIMNION METALIMNION HYPOLIMNION
1. Kde dochází k difuzi z atmosféry? 2. Kde probíhá fotosyntéza? 3. Kde je tedy ve vodním sloupci nejvíce rozpuštěného kyslíku? EPILIMNION METALIMNION HYPOLIMNION
Klinográdní produktivní jezera kdy v sezóně? deficit v hloubce
Klinográdní produktivní jezera kdy v sezóně? deficit v hloubce Orthográdní málo produktivní jezera studenější voda hypolimnia zadržuje více kyslíku
teplota Heterográdní a) pozitivní aktivita producentů nad termoklinou eufotická vrstva hlubší než míchání rozpuštěný kyslík b) negativní rozklad v metalimniu
teplota Kdy se může zvýšit obsah rozpuštěného kyslíku v hypolimniu? rozpuštěný kyslík
Kyslíkové deficity Eufotická = trofogenní vrstva (produkce > dekompozice) Afotická = trofolytická vrstva (produkce < dekompozice) kompenzační bod
poměr trofogenní a trofolytické vrstvy ovlivňuje vznik deficitu kyslíku EPILIMNION HYPOLIMNION postupná sedimentace organického materiálu a jeho dekompozice
poměr trofogenní a trofolytické vrstvy ovlivňuje vznik deficitu kyslíku EPILIMNION EPILIMNION HYPOLIMNION HYPOLIMNION v hypolimniu mělkých jezer dojde snáze kyslík a stanou se anoxickými
ryby příklad karase obecného: anoxie pod ledem v tůních, ve vodě jen sulfan, anaerobní metabolismus většina ryb nepřežije množství rozpuštěného kyslíku pod 2 mg/l winterkill led ( mléčný led ) a sníh blokující sluneční svit probíhá pouze respirace summerkill v pozdním létě důsledek odumírání a rozpadu biomasy makrofyt
Oxid uhličitý (CO 2 ) CO 2 dýchající organismy volný oxid uhličitý H 2 CO 3 * srážky skrze půdu s vyšším obsahem CO 2 + CO 2 z atmosféry + dýchající organismy fotosyntéza
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
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) a vysokým obsahem živin (= dobře hnojené rybníky) dochází k silnému rozvoji fytoplanktonu (řas a sinic) jeho intenzivní fotosyntézou se odčerpává CO 2 z vody během světelné části dne: to vede k růstu ph, které vrcholí v odpoledních hodinách způsobí uvolnění toxického NH 3 a následné otravy a hynutí ryb
Proč je důležitý? pufrační systém vůči změnám ph volný oxid uhličitý rozpouštění CO 2 ve vodě reakce s vodou = kyselina uhličitá
Proč je důležitý? pufrační systém vůči změnám ph volný oxid uhličitý disociace kyseliny srážení CaCO 3 disociace kyseliny uhličité vznik hydrogenuhličitanu a vodíkového iontu H + ionty nesou kyselost
Proč je důležitý? pufrační systém vůči změnám ph volný oxid uhličitý srážení CaCO 3 druhá disociace vzniká uhličitan a vodíkový iont disociace kyseliny další disociace
Proč je důležitý? pufrační systém vůči změnám ph volný oxid uhličitý srážení CaCO 3 disociace kyseliny disociace
ph vody = koncentrace vodíkových iontů ph = - log [H + ] ph je od 1 do 14; ph = 7 je neutrální Aktuální formy kyseliny uhličité závisí na ph vody.
vstup CO 2 (= snížení ph) CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + CO 3 2- + 2 H + odstraňování CO 2 fotosyntézou (= zvýšení ph)
souhrn bazických látek rozpuštěných ve vodě alkalita (v angličtině alkalinity) = molární ekvivalent normální HCl potřebné k vytitrování 1 litru vzorku přírodní vody k hodnotě ph = 4,3 indikující kvantitativní přechod veškerého hydrogenuhličitanu na volný oxid uhličitý pokud bylo výchozí ph < 8,3 pak alkalita udává koncentraci hydrogenuhličitanu při vyšším ph jsou zahrnuty i uhličitany a při ph > 9 se titrují i hydroxylové ionty v některých vodách v alkalitě i jiné látky