Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Вещества, содержащиеся в природной воде




Читайте также:
  1. Административно-правовое регулирование отношений в сфере охраны окружающей природной среды.
  2. ВЕДОМОСТЬ СМЕТНОЙ СТОИМОСТИ ОБЪЕКТОВ И РАБОТ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
  3. Вещества, влияющие на М-N-холинорецепторы прямого действия. Классификация. Характеристика отдельных препаратов. Применение, побочные эффекты.
  4. Вещества, вызывающие метаболический ацидоз
  5. Вопрос 33. Качество и мониторинг окружающей природной среды
  6. Вредные вещества, выбрасываемые при работе котельных установок, их влияние человека.
  7. Глава 3. Вещества, действующие на холинергические синапсы
  8. Глава 4. Вещества, действующие на адренергические синапсы
  9. Для объяснения природы вещества, физических полей, излучения и вакуума используется в настоящее время систематизация частиц на основе значения их изотопического спина.

Природная вода существует не в виде химического соединения, состоящего из водорода и кислорода, а представляет собой слож­ное тело, в состав которого помимо молекул воды входят самые разнообразные вещества. Все они играют ту или иную роль в жизни водного населения. Наибольшее экологическое значение для него имеют степень насыщения воды различными газами, концен­трация ионов минеральных солей, водородных ионов и органиче­ских веществ, состав и концентрация взвешенных веществ.

Газы. Количество отдельных газов, присутствующих в воде, зависит от их природы, парциального давления в атмосфере и состояния самой воды, в частности ее температуры и солености. То количество газа, которое может раствориться в воде при дан­ных условиях, называется нормальным. Иногда количество газа выражается не в абсолютных показателях (объемных или весо­вых), а в процентах от нормального содержания (степень насы­щения воды газом).

Растворимость газов не зависит от гидростатического давле­ния, т. е. нормальное содержание их одинаково на всех глуби­нах. Нередко для характеристики респираторных условий в воде указывают парциальное давление Ог (в паскалях или милли­метрах ртутного столба). Зная нормальное содержание Ог (табл. 1), можно определить его количество в единице объема воды при разных парциальных давлениях газа и наоборот.

Наибольшее значение для водного населения имеют кислород, углекислый газ, сероводород и метан.

Кислород. Обогащение воды кислородом в основном проис­ходит за счет его инвазии (вторжения) из атмосферы и выделения фотосинтезирующими растениями. Убыль газа наблюдается в ре­зультате его эвазии (выхода) из воды в атмосферу и потребления на окислительные процессы, в частности на дыхание. Иногда со­держание кислорода в водоемах может существенно меняться за счет поступления вод с более высокой или низкой концентрацией газа.

Коэффициент абсорбции кислорода водой при 0°С равен 0,04898. Следовательно, при нормальном содержании этого газа в атмосфере (210 мл/л) в 1 л воды будет растворено 210-0,04898= = 10,29 мл кислорода. С повышением температуры и солености коэффициент абсорбции уменьшается и величина нормального содержания кислорода снижается (табл. 1).

Кислородный режим водоемов и их отдельных зон зависит от очень большого числа факторов. Так как инвазия кислорода из атмосферы происходит только через поверхность воды и зона фо­тосинтеза располагается в верхнем слое, последний, как правило, более насыщен кислородом, чем нижележащая толща. Однако на распределение кислорода весьма заметно влияют процессы переме­шивания воды, протекающие неодинаково в отдельных водоемах и в разное время года. Во многих континентальных водоемах сущест­венное значение для аэрации грунта имеют соединения марганца и железа. Выпадая на грунт из воды в виде плохо растворяющихся окисных соединений, они, отдавая кислород грунту, переходят в рас­творимые закисные соединения, которые поступают в воду, окис-



Таблица 1. Растворимость атмосферного кислорода в воде в зависимости от температуры и солености (мл/л)

Температура, °С Соленость, %
10,29 9,65 9,01 8,36 7,71
8,02 7,56 7,10 6,63 6,17
6,57 6,22 5,88 5,53 5,18
5,57 5,27 4,96 4,65 4,35

 

ляются здесь и, снова превращаясь в окиси, оседают в грунт. Если поверхностные и глубинные слои резко отличаются друг от друга по содержанию кислорода, говорят о кислородной дихотомии. Рав­номерное распределение кислорода во всей водной массе называет­ся гомооксигенией, которая наблюдается во время энергичного пе­ремешивания, охватывающего всю водную массу. Кислородная ди­хотомия возникает в период стагнации (застоя) водоемов, когда от­сутствует вертикальная циркуляция водных масс.



Для водного населения в отличие от наземного кислород пред­ставляет собой решающий фактор среды. На суше, где воздух практически всегда содержит много кислорода, животные редко страдают от его недостатка. Иная картина наблюдается в воде. Кислорода в ней достаточно (полное насыщение) далеко не везде и всегда, поэтому респираторная обстановка для гидробионтов часто становится критической. Нередко считают, что условия ды­хания в водной среде хуже, чем на суше. Это не совсем точно. На­земные животные обычно получают кислород через дыхательные поверхности, покрытые жидкостью, в которой растворяются атмо­сферные газы. Жидкости эти насыщаются кислородом не больше, а подчас меньше, чем хорошо аэрированные природные воды, со­прикасающиеся с дыхательными поверхностями гидробионтов. Та­ким образом, респираторные условия у гидробионтов, обитающих в хорошо аэрированной воде, не хуже, чем у наземных животных. Положение резко меняется, когда концентрация кислорода в воде снижается до очень малых величин, что нередко наблюдается на глубине, у поверхности грунта и в его толще.

По отношению к кислороду организмы делятся на эври- и сте- ноксидные формы (эври- и стеноксибионты), способные соответст­венно жить в пределах широких и узких колебаний рассматривае­мого фактора. Из эвриоксидных форм можно назвать рачков Cyc­lops strenuus, червей Tubifex tubifex, моллюсков Viviparus vivipa- rus и ряд других организмов, способных жить в условиях почти полного отсутствия или высокого содержания кислорода. К стено- ксибионтам относятся ресничные черви Planaria alpina, рачки Му- sis relicta, Bythotrephes, личинки комаров Lauterbornia и другие животные, не выдерживающие падения концентрации кислорода ни­же 3—4 мл/л. В случаях, когда адаптация гидробионтов к дефици­ту кислорода оказывается недостаточной, наступает их гибель. Ес­ли она приобретает массовый характер и наблюдается на значи­тельной акватории, говорят о заморе.



Углекислый газ. Обогащение воды С02 происходит в ре­зультате дыхания водных организмов, за счет инвазии из атмосфе­ры и выделения изразличных соединений, в первую очередь из со­лей угольной кислоты. Снижение концентрации СОг в воде в основ­ном идет за счет его потребления фотосинтезирующими организ­мами и связывания в соли угольной кислоты.

Коэффициент абсорбции СОг при температуре 0°С равен 1,713. Следовательно, при нормальном содержании газа в атмосфере (0,3 мл/л) и температуре 0°С в 1 л воды может раствориться

Сероводород. В водоемах он образуется почти исключитель­но биогенным путем за счет деятельности различных бактерий. Для водного населения он вреден как косвенно — через снижение кон­центрации кислорода, идущего на окисление S2- до S, так и непо­средственно. Для многих гидробионтов он смертелен даже в самых малых концентрациях. Обитающие в чистой воде полихеты Nereis zonata, Phyllodoce tuberculata, рачки Daphnia longispina и мно­гие другие организмы не переносят даже следов сероводо­рода. Терпимее к нему формы, живущие среди гниющего ила. По- лихета N. diversicolor способна жить 6 дней в воде с концентраци­ей H2S до 8 мл/л, червь Capitella capitata — 8 дней при концент­рации до 20,4 мл/л. С возрастом устойчивость к ядовитому дейст­вию H2S у гидробионтов обычно повышается. Так, для молодых, средневозрастных и взрослых рачков Artemia salina летальная кон­центрация H2S соответственно равна 76,88 и 109 мл/л (Воскресен­ский и Хайдаров, 1968). Образование больших количеств этого га­за может вызывать заморы, как нередко наблюдается летом в Кас­пийском и Азовском морях во время штилей. Достаточно шторму перемешать воду, чтобы кислород, насытив водную толщу, окислил сероводород и заморные явления прекратились.

В морях H2S образуется почти исключительно за счет восста­новления серы сульфатов гетеротрофными десульфирующими бак­териями, которые, обитая в анаэробных условиях, используют суль­фаты в качестве акцептора водорода при метаболическом окисле­нии. Количество H2S, образованного в результате деятельности де­сульфирующих бактерий (главным образом Desulfovibrio), иног­да настолько велико, что им насыщаются придонные слои воды толщиной в десятки и сотни метров. В Черном море от сероводоро­да свободен только поверхностный слой в 150—250 м, вся же ос­тальная толща воды содержит этот газ и потому почти безжизнен­на. В значительной мере насыщены сероводородом глубины Кас­пийского моря и норвежских фиордов, отделенных от моря более или менее высокими барьерами, препятствующими обмену воды. Так, в Миофиорде близ Бергена H2S начинает встречаться с глу­бины 60 м.

Метан. Подобно сероводороду, ядовит для большинства гид­робионтов. Образуется при микробиальном разложении клетчатки и других органических веществ. Обычно его объем составляет око­ло 30—50% от всех газов, выделяемых донными отложениями в воду. Скорость образования метана зависит главным образом от количества разлагаемого субстрата и температуры. В водоемах- охладителях АЭС выделяется до 200—300 мл СН4 на 1 м2 в сутки. В р. Саар на загрязненных участках суточный синтез метана в толще воды достигает 1,5 мкмоль/л, в более чистых — 0,2— 0,5 мкмоль/л (Zaiss, 1979). На мелководьях тропических морей

из илистых грунтов в сутки выделяется 30—40 мкмоль/м2, из круп­нодисперсных— примерно в 10 раз меньше. Особенно много метана выделяют грунты прудов и озер с высоким содержанием органиче­ских веществ.

Ионы минеральных солей. Суммарную концентрацию всех ми­неральных ионов, имеющихся в воде, обозначают как ее соле­ность. Наиболее часто соленость пресных вод выражается в мил­лиэквивалентах, а морских вод — в граммах на 1 кг, или в про­милле (%0). Значение минеральных ионов в жизни гидробионтов очень многогранно. Одни из них, получившие название биогенов, необходимы растениям для обеспечения процессов биосинтеза. К таким биогенам, лимитирующим рост и развитие гидрофитов, в первую очередь относятся ионы, содержащие азот, фосфор, крем­ний, железо. Другое значение минеральных ионов связано с влия­нием на солевой состав гидробионтов (диффузия через их наруж­ные покровы). Суммарная концентрация ионов определяет тонич- ность внешней среды водных организмов, условия их осморегуля- торной работы. Наконец, с повышением солености воды возраста­ет ее плотность и вязкость, что существенно сказывается на плаву­чести гидробионтов и условиях их движения.

 


Дата добавления: 2015-02-09; просмотров: 30; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты