Головна

Живильні речовини і евтрофікація

  1.  A. Вільна енергія дорівнює 0, зміна ентропії прагне до мінімально можливого значення, спостерігаються потоки енергії і речовини в навколишнє середовище і назад.
  2.  F05 Делирий, не обумовлений алкоголем і іншими психоактивними речовинами.
  3.  F55 Зловживання речовинами, що не викликають залежності.
  4.  II. Цілі і виховні завдання
  5.  А) Оксиди. Оксидами називаються складні речовини, що складаються з двох елементів, один з яких кисень.
  6.  Агрегатні стани речовини і переходи між ними
  7.  ароматичні речовини

Крім СO2, Води і світла рослинам для росту потрібні певні іони (поживні речовини). Деяких з цих іонів, на приклад Mg2+ , Досить багато в прісній воді, проте інші необхідні поживні речовини, наприклад азот (N) і фосфор (Р), присутні в низьких концентраціях. Якщо недолік світла не обмежує зростання водоростей, то може мати місце хімічне обмеження зростання, коли потреба в азоті і фосфорі починає перевищувати їх доступність. Для позначення здатності водойм фотосинтезировать органічна речовина був введений термін трофність водойм. Виділяють три ступені трофності.

 дистрофні (Гр. trophe - їжа, dys - відсутність, заперечення) водойми характеризуються перевищенням швидкості деструкції органічних речовин над швидкістю фотосинтезу.

 Оліготрофні (oligo - бідний) водойми мають збалансовані швидкості продукційної-деструкційних процесів.

В евтрофних (еu - хороший, надлишковий) водоймах спостерігається цвітіння водоростей і накопичення органічних речовин, так як швидкості продукції перевищують швидкості деструкції.

Між цими градаціями виділяють проміжні: ультра-оліготрофние - між дистрофні і Оліготрофні і мезотрофние - між Оліготрофні і евтрофних. Поступовий перехід водойми з дистрофні або оліготрофного стану в евтрофних називається евтрофірованіе. Евтрофірованіе може відбуватися природним шляхом і в результаті діяльності людини. Природний процес триває сотні і тисячі років. При антропогенному евтрофірованіе швидкість фотосинтезу різко збільшується внаслідок надходження у водойми поживних речовин із стічними водами і поверховим стоком.

Зв'язок евтрофікації водойм із збагаченням їх фосфором і азотом випливає зі схеми балансового рівняння фотосинтезу:

106CO2 + 90H2O +16 NОз + РВ43 - С106Н180O46N16P + 154O2 + Qтепл (3.11)

Відповідно до закону діючих мас при збільшенні концентрації азоту і фосфору швидкість прямої реакції, т. Е. Швидкість фотосинтезу, зростає, що і призводить до евтрофікації.

Має значення також співвідношення основних поживних елементів, які використовуються водоростями. Вважається, що максимальна швидкість росту досягається в воді, в якій співвідношення вуглецю, азоту і фосфору (C: N: P) відповідає їх атомно-масового відношенню у складі речовини водоростей. Для фітопланктону в середньому воно наближається до 106: 16: 1. Будь-яке відхилення від цього співвідношення в навколишньому середовищі говорить про зміну забезпеченості водоростей поживними речовинами.

Роль фосфору в евтрофірованіе заслуговує особливого розгляду в зв'язку з тим, що він не міститься в атмосфері, а резервний фонд його знаходиться в земній корі. Довгий час саме фосфор, як важкодоступний елемент, лімітував евтрофірованіе. Зараз концентрація розчинених фосфатів в побутових стоках зростає внаслідок широкого застосування Фосфатсодержащій миючих засобів. У природних водах розчинений неорганічний фосфор (РНФ) присутній переважно у вигляді різних продуктів дисоціації ортофосфорної кислоти НзРО4.

НзРО4(Водн) - H2PO4-(Водн) + Н+ (Водн) (3.12)

H2PO4-(Водн) +Н+ (Водн) -HPO42(Водн) + 2Н+ (Водн) (3.13)

HPO42(Водн) ++ (Водн) -PO43(Водн) + 3Н+ (Водн) (3.14)

У грунтах фосфор зазвичай утримується в результаті осадження нерозчинних фосфатів кальцію і заліза, адсорбції на гідроксид заліза або адсорбції на частинках грунту. Таким чином, РНФ в річках виникає в основному через прямих надходжень, наприклад, стічних вод. Оскільки у відкладеннях фосфор присутній зазвичай у вигляді нерозчинного фосфату заліза (III) (FePО4), В відновлювальних умовах (наприклад, таких, які зустрічаються у відкладеннях, коли споживання кисню перевищує його надходження) РНФ може повернутися в стовп води при відновленні заліза (Ш) до заліза (II).,

Хімія азоту складна, оскільки азот може бути присутнім в декількох окислених станах, з яких N (0) - газ азот (N2), N (3) - амоній (NH4+) І N (5 +) - нітрат (NОз-) Є найбільш важливими. Газоподібний азот, розчинений у річковій воді, не може бути використаний більшістю вищих рослин і водоростей як джерело азоту, оскільки вони не можуть розірвати його сильну потрійну зв'язок. Існують особливі «азотфиксирующие» бактерії, що використовують N2, Однак це енергетично невигідний шлях отримання азоту. Отже, такі мікроорганізми отримують перевагу тільки тоді, коли N2 є єдиним доступним джерелом азоту. Проте, поряд з фіксацією N2 блискавками азотфиксирующие мікроорганізми забезпечують основний природний джерело азоту в річках.

У біологічних процесах азот використовується в стані 3-, в основному у вигляді аминогрупп білків. Це окислительное стан переважно для поглинання водоростями, а також є формою, в якій азот вивільняється в процесі розкладання органічної речовини, в основному у вигляді NН4+. Одного разу потрапивши в грунту або води, NН4+, Будучи катіоном, може бути адсорбований на негативно заряджених плівках органічної речовини, що покривають грунтові частинки або поверхнях глинистих мінералів. Амоній споживається також вищими рослинами або водоростями або ж окислюється до NОз-- Цей процес зазвичай каталізується бактеріями.

На відміну від NН4+, NОз- є аніоном, який розчинний і не утримується в ґрунтах. Тому NОз- дощової води або з добрив, а також з'являється в результаті окислення грунтового органічної речовини і відходів тварин вимивається з грунтів в річки. Крім біологічної асиміляції, денітрифікація в середовищах з низьким вмістом кисню є найбільш важливим шляхом, за допомогою якого нітрати видаляються з грунтів, річок і підземних вод. За існуючими оцінками в річках північно-західної Європи половина загального приходу азоту в дренирующие води втрачається в результаті процесу денітрифікації до того, як ці води досягають моря. Таким чином, в умовах низького окислювально-відновного потенціалу РНФ з'являється в результаті відновлення заліза (III), а NОз- втрачається, що підкреслює важливість окисно-відновних процесів в хімії навколишнього середовища.

Сезонні коливання концентрацій NОз- в багатьох річках помірної зони викликані флуктуаціями в надходженні NОз- з грунтів. У літній період концентрації NОз- низькі, оскільки приплив дощової води в грунтові води незначний. Восени зміст грунтової вологи збільшується, сприяючи вимивання нітратів з грунту в річки. Збільшення як площі, так і інтенсивності сільськогосподарської діяльності може бути вірогідною причиною збільшених концентрацій NОз-.

Інша важлива поживна речовина, кремній, використовується діатомеямі (група фітопланктону) для побудови їх екзо- скелета. Діатомеї здатні до швидкого і рясного росту в багатих поживними речовинами умовах. У річках помірних областей цвітіння діатомових водоростей відбувається на початку року, тому рівень вмісту кремнію падає ранньою весною з початком зростання діатомових водоростей і знову підвищується влітку, коли діатомеї витісняються іншими групами водоростей. Оскільки надходження кремнію відбувається в основному в результаті реакцій вивітрювання, його природно низькі концентрації можуть сильно зменшуватися під час цвітіння діатомеї, до такої міри, що подальше їх зростання гальмується. Таким чином, кремній обмежує різноманітність видів, але не загальну біомасу фітопланктону.

Затверджених нормативів на граничні концентрації мінеральних сполук фосфору і азоту, при перевищенні яких починається евтрофірованіе водойми, в даний час не існує. Є лише емпіричні дані для різних водойм, що дозволяють побічно судити про екологічні нормативи на біогенні речовини. Прийнято вважати, що цвітіння води стає можливим, коли вміст мінерального азоту перевищує 0,3-0,5 мг / л, а мінерального фосфору-0,01-0,03 мг / л.

Евтрофірованіе водойм залежить не тільки від навантаження на водойму біогенних речовин, але і від умов розвитку автотрофних гідробіонтів, т. Е. Від кліматичних, гідродинамічних і морфологічних особливостей водойми. Лімітувати цвітіння при достатній концентрації поживних речовин можуть низька температура, недостатня сонячна радіація, високі швидкості течій, велика глибина, каламутність води і інші екологічні чинники. Найбільш сильно евтрофірованіе відбувається в добре прогріваються і освітлюваних прибережних мілководдях. Тому нормативи біогенних речовин повинні бути регіональними, а для великих водних системи - локальними.




 H.B. Гусакова |  Еволюція атмосфери і походження життя |  гідросфера |  ГЛАВА 1. Фізико-хімічні процеси в атмосфері |  склад атмосфери |  Мікрокомпонентного домішки в атмосфері |  геохімічні джерела |  Біологічні джерела. |  антропогенні джерела |  Радіоактивне забруднення атмосфери |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати