Kyslíkový režim a uhličitanový systém ve vodách

1. Kyslíkový režim a uhličitanový systém ve vodách

2. Plyny ve vodě Rozpustnost plynů ve vodě (i) chemická povaha plynu a kapaliny - reagující plyny jsou rozpustné hodně (NH3, CO2 ve vodě), nereagující méně (O2, N2 ve vodě; interakce dané polárními a nábojovými vlastnostmi částic) (ii) tlak - Henryho zákon - rozpustnost za dané teploty je úměrná parciálnímu tlaku nad roztokem: c = KH× p T=konst.kde KHje Henryho konstanta, (iii) teplota - s rostoucí teplotou rozpustnost klesá (rozdíl oproti většině pevných látek je rozpouštění plynů v kapalinách je exotermní proces)

3. Faktory ovlivňující rozpustnost plynů ve vodě teplota atm. tlak pokles s nadm. výškou o 1,4% na každých 100 výškových metrů (Slapy 4%, Římov 6%, Ľadové pleso ~30%) složení atmosféry tlak ve vodním sloupci Pz=P0+9.8z kombinace atm. a hydrostatického tlaku, možnost přesycení v hloubce salinitaexponenciální pokles se vzrůstem koncentrace solí

4. Nasycení, přesycení, podsycení

5. Kyslík koncentrace ve vodě je výsledek metabolických procesů (fotosyntéza, respirace) a výměnou s atmosférou reaerace – po koncentračním gradientu, koef. přestupu fotosyntéza vs. respirace spotřeba O2 ve vodě - rozklad org. látek na CO2 a H2O - nitrifikace spotřeba O2 sedimenty uplatnění procesů - rozdíl den x noc

6. Kyslíkové profily Orthográdní: koncentrace kyslíku jsou blízké koncentracím nasycení ve všech hloubkách (oligotrofní jezera) Klinográdní: vykazuje deficit ve spodní vrstvě (hypolimniu). - respirace rostlin, respirace živočichů, bakteriální respirace při rozkladu, - fotochemické děje- např. oxidace huminových látek UV zářením (pouze u dystrofních vod v létě), - chemické oxidace(FeII, MnII). Pozitivní heterográdní: metalimnetické maximum - přirozený vznik (nižší saturační koncentraci v létě v epilimniu a zároveň v hypolimniu vyčerpávání), - fotosyntézou planktonních řas, nárostových řas anebo makrofyt. Negativní heterográdní: metalimnetické minimum - respirace zooplanktonu; - rozklad sedimentujícího sestonu (n. Římov, Švihov); - bakteriální oxidace methanu a vodíku unikajících ze sedimentů; - velká plocha dna v dané hloubce

7. klinográdní ortográdní negatnivní heterográdní pozitivní heterográdní

8. Roční průběh tepoty a koncentrace kyslíku jarní míchání letní stratifikace podzimní míchání zimní stratifikace oligotrofní jezero eutrofní jezero

9. Deficit kyslíku vznik deficitu - poměr trofogenní a trofolytické zóny

10. Hodnocení deficitu kyslíku Aktuální kyslíkový deficit - rozdíl mezi saturační hodnotou při aktuální teplotě u hladiny a hodnotou v hypolimniu. Absolutní kyslíkový deficit - rozdíl vzhledem k saturační hodnotě při 4°C (teplota jarního míchání) Relativní kyslíkový deficit - rozdíl k naměřené hodnotě při jarní cirkulaci. Anoxický plošný faktor AAF AAF = (trvání anoxie × plocha anoxických sedimentů)/A0 kde A0 je plocha hladiny Anoxický objemový faktor AVF AVF = (trvání anoxie × objem anoxické vody)/V0 kde V0 je celkový objem vodního tělesa

11. CO2, HCO3-, CO32- - uhličitanový systém • Zásadní význam • pufr proti náhlé změně pH • určuje množství anorg. C pro fotosyntézu • vazebná kapacita HCO3- a CO32- pro kationty - srážení CaCO3

12. Jak funguje uhličitanová rovnováha? Spolehlivě! rozpouštění CO2 ze vzduchu reakce s vodou disociace kyseliny disociační konst. 1. řádu druhá disociace disociační konst. 2. řádu

13. Jak funguje uhličitanová rovnováha? Spolehlivě! opakem disociace je hydrolýza

14. Uzavřený systém

15. Jak funguje uhličitanová rovnováha? Spolehlivě! Reakce na „narušitele“ … na - výměnu CO2 s atmosférou - fotosyntetická činnost - dotace CO2 z rozkladných procesů změny pH a alkality – Neacidifikované vody: CO2 ze sedimentů – roste alkalita, klesá pH Acidifikované vody: roste pH, roste alkalita - redukce NO3-, SO42- srážení CaCO3 - nízký součin rozpustnosti, klesá s rostoucí teplotou - pH >~8.5, vysoká alkalita

16. Alkalita KNK4.5 (ANC) – množství kyseliny potřebné k neutralizaci všech HCO3- , CO32- a OH- iontů jednotka - meq l-1

17. Alkalita vs. tvrdost Tvrdost - souhrn solí kovů alkalických zemin s uhličitany, sírany, chloridy, apod. jednotky

18. Oxidačně – redukční potenciál děje nelze striktně odlišit závislé na pH