1 Povrchové vody kontinentální = tekoucí (vodní toky) + stojaté (jezera, nádrže, rybníky) mořská voda Složení povrchových vod ovlivňuje: geologická skladba podloží a složení dnových sedimentů hydrologicko-klimatické poměry (srážky, teplota, roční období, dálkový transport škodlivin) půdně-botanické poměry (zalesnění, druhy půd) antropogenní činnost (průmysl, zemědělství, komunální odpady) příron podzemních vod
2 Povrchové stojaté vody fyzikálně-chemické podmínky typologie a typografie nádrží - nadmořská výška, plocha hladiny, hloubka, geologický podklad, stáří hustota a viskozita vody - ovlivňují koloběh látek, přítomnost organismů - závisejí na obsahu rozpuštěných látek, teplotě oxidačně-redukční potenciál (ORP) - závisí na ph a množství kyslíku - oxie (ORP > 50 mv), anoxie (ORP = (50, -50) mv), anaerobie (ORP < - 50 mv) hodnota ph vody - fotosyntéza: odčerpávání CO 2 => zvyšování ph - biogenní dekalcifikace: intenzivní fotosyntéza => ph = 10-11 => rozpustný HCO 3- nerozpustný CaCO 3 - povlaky na vegetaci - acidita inhibuje fixaci N 2 a snižuje rozkladné procesy ve vodách
3 Povrchové stojaté vody fyzikálně-chemické podmínky povrchové napětí - závislost na teplotě a obsahu rozpuštěných látek ve vodě - umožňuje výskyt organismů na hladině a v blízkosti vodní blanky (neuston + pleuston) hydrostatický tlak - nestlačitelnost vody umožňuje přežít organismům i v hloubkách - rostoucí tlak => roste rozpustnost CO 2 a Ca ve vodě, roste stabilita systému CO 2 a HCO 3 - redukce vápenných koster u živočichů - růst o 0,1 MPa na 10m - eurybatní (snáží velké rozpětí) x stenobatní organismy sluneční záření - vliv na výskyt organismů, metabolické pochody, fotosyntézu - záření: 300-3000 nm = UV, VIS a IČ - odraz, rozptyl a absorpce - eufotická vrstva = horní prosvětlená, - afotická vrstva = spodní bez světla, odděleny kompenzační hladinou
4 Povrchové stojaté vody mixe a stratifikace v nádržích pohyby vodních mas - vertikální a horizontální turbulentní pohyby (pohyb se děje ve všech třech směrech) proudění (1 směr převládá) - příčiny: spád, vítr nebo hustotní/koncentrační gradient nádrže: amiktické = nemíchané monomiktické míchají se 1x ročně dimiktické - míchají se 2x ročně (naše mírné pásmo) holomiktické - míchané pořád meromiktické nádrže = chemicky stratifikované - mixolimnion, chemoklina, monimolimnion teplotní stratifikace souvisí s hustotou a viskozitou vody chemická stratifikace dána obsahem solí ve vodě
5 Povrchové stojaté vody mixe a stratifikace v nádržích Teplotní a kyslíkový režim jarní cirkulace - promíchávání vodního sloupce - konstantní teplota v celé nádrži: 4 C - trvá krátkou dobu Rozpustnost kyslíku ve vodě T [ C] O 2 [mg/l] 0 14.6 5 12.8 10 11.3 15 10.1 20 9.1 25 8.3 30 7.6 35 7.0 40 6.5 45 6.0 50 5.6 (p = 101 kpa)
6 Povrchové stojaté vody mixe a stratifikace v nádržích letní stagnace - tvorba vrstev: 1) epilimnium 2) metalimnium - odděluje epi- a hypolimnium, pokles teploty o 1 C na 1m 3) hypolimnium
7 Povrchové stojaté vody mixe a stratifikace v nádržích letní stagnace (poznámky k obrázku) orthográdní křivka - oligotrofní jezera snížená fotosyntetická produktivita v oblasti epilimnia - vytvořený kyslík je spotřebován dýcháním => v porovnání s epilimniem je ho v hypolimniu více klinográdní křivka eutrofní nádrže - vysoká fotosyntetická činnost v epilimniu + postupný úbytek obsahu kyslíku po vertikále - úplné vyčerpání kyslíku ve vrstvě nade dnem => anaerobní rozklad organických látek => tvorba CO 2 a CH 4 a zapáchajících sirných sloučenin pozitivní heterográdní křivka = metalimnetické maximum - fotosyntéza na spodní hranici epilimnia s většinovým podílem v metalimniu negativní heterográdní křivka = metalimnetické minimum respirace organismů na hranici metalimnia a hypolimnia anomální křivka míchání vrstev přítokem spodní vody s vyšším obsahem kyslíku
8 Povrchové stojaté vody mixe a stratifikace v nádržích podzimní cirkulace promíchávání vodního sloupce - snížení teploty až na 4 C zimní stagnace - na dně 4 C - na hladině led 0 C - u eutrofních nádrží může dojít až k úplnému vyčerpání kyslíku u dna - rozklad organické hmoty - úhyn organismů
9 Povrchové stojaté vody koloběh kyslíku vstup/produkce/zdroj O 2 : - difúze při styku se vzduchem (zvyšována vlněním, čeřením) - fotosyntéza rostlin - přítok (u stojatých vod nezanedbatelné množství) výstup/spotřeba O 2 : - dýchání živočichů a rostlin - rozklad (dekompozice) organické hmoty bakteriemi - průchod bublin ostatních plynů vodním sloupcem - vzestup teploty (snižování procenta nasycení)
10 Povrchové stojaté vody koloběh kyslíku Změny koncentrací O 2, CO 2 a změny ph během dne (orientační průběh, eutrofní, nemíchaná nádrž)
11 Povrchové stojaté vody koloběh uhlíku
12 Povrchové stojaté vody koloběh fosforu clear water deprese fytoplanktonu, zvýšený obsah PO 4 3-
13 Povrchové stojaté vody koloběh dusíku
14 Povrchové stojaté vody koloběh síry
15 Povrchové stojaté vody koloběh železa a manganu - závislost na ORP: - v anoxickém prostředí - výskyt v redukované (rozpustné) formě - v oxickém prostředí výskyt ve formě oxidovaných sraženin
16 Povrchové stojaté vody koloběh železa a manganu
17 Eutrofizace vod = růst obsahu minerálních živin N a P a jejich sloučenin ve vodách, doprovodným jevem rozvoj fytoplanktonu, hlavně ve stojatých vodách trofický potenciál ukazatel obsahu biologicky využitelných živin: oligotrofní vody chudé na živiny, nízká primární produkce (150 g C/m 2 /rok), sekundární produkce i produkce ryb eutrofní vody bohaté na živiny, velká primární produkce (500 g C/m 2 /rok), sekundární produkce i produkce ryb; díky větší koncentraci organických látek někdy úplné vyčerpání O 2 z hypolimnia přirozená eutrofizace způsobena sloučeninami N a P z půdy, dnových sedimentů, rozkladu odumřelých organismů, nelze ji ovlivnit, vede ke stárnutí jezer velmi pomalá a přirozená přeměna původně oligotrofního jezera na eutrofní antropogenní (indukovaná) eutrofizace splachy hnojiv ze zeměděl. půdy, polyfosforečnany v pracích a čistících prostředcích, splaškové OV, atmosférická depozice s antropogenním podílem N a P
18 Eutrofizace vod přísun anorg. živin N a P porušuje biologickou rovnováhu ve vodě v případě P nutně biologicky využitelné formy orthofosforečnany limitujícím faktorem i CO 2 a jeho iontové formy (sinice a řasy schopny získávat CO 2 i rozkladem hydrogenuhličitanů) intenzivnější primární produkce, za určitých podmínek přemnožení fytoplanktonu zejména sinic, řas a rozsivek vegetační zabarvení = zelená/modrozelená barva celého sloupce vody vodní květ = nahromadění sinic a řas v masách těsně u hladiny Redfieldův poměr N:P=16 produkce biomasy nutně stechiometrický poměr C:N:P = 106:16:1 molární poměr celkového dusíku k celkovému fosforu (N:P) N:P 16 limitujícím prvkem růstu fytoplaktonu fosfor N:P 16 limitujícím prvkem dusík v ČR většinou N:P» 16 fosfor klíčovým faktorem eutrofizace
19 Eutrofizace vod zdroj: Wikipedia
20 Eutrofizace vod nebezpečí sekundárního znečištění vody organickými látkami (vznikajícími životní činností fytoplanktonu) zhoršení organoleptických vlastností vody (zápach) tvorba toxických organických látek cyanotoxiny (Anabaena flos-aquae, Aphanizomenon flos-aquae, r. Microcystis, r. Oscillatoria, r. Nostoc aj.) - poruchy gastrointestinálního traktu - alergické respirační reakce - dermatitidy - onemocnění jater