Полная версия

Главная arrow Экология arrow Основные физико-химические факторы водной среды

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

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.

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>