Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Obecná limnologie - 4 Světlo Plyny ve vodě – O 2, CO 2 Oxidačně redukční potenciál.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Obecná limnologie - 4 Světlo Plyny ve vodě – O 2, CO 2 Oxidačně redukční potenciál."— Transkript prezentace:

1 Obecná limnologie - 4 Světlo Plyny ve vodě – O 2, CO 2 Oxidačně redukční potenciál

2 Světlo různá intenzita v zeměpisných šířkách vytváří teplotní gradient na Zemi - rozdíly ve srážkách - pohyby vzduchu – pohyby jezer - stratifikace

3 Rozlišení dle vlnových délek PAR – photosyntetically available radiation

4 Nezbytné připomenutí z fyziky zářenívlna x kvantum E E=h h – Planckova konst J =c/ c – rychlost světla cm s -1 E=hc/ čím větší tím nižší E

5 Jednotky 1 mol = fotonů (Avogadrova konst.) Kalff - chyba

6 Světlo v atmosféře po odrazu „aktivní plyny“ O 3, O 2, CO 2, H 2 O účinek pro specifické

7 Bilance záření Q B = Q s + Q H + Q A – Q R - Q u - Q W Q s – přímé sluneční záření Q H – nepřímé sluneční záření – odražené, rozptýlené Q A – dlouhovlnné tepelné záření Q R – záření odražené od hladiny Q u – rozptýlené a ztracené záření Q W – vyzařované teplo dennoc Q B = Q A - Q W tepelná bilance - jezera mělká / hluboká - tropy / temperátní pásmo

8 Světlo ve vodě albedo – odraz – úhel záření – sníh – led přímé zářenídifúzní záření

9 Světlo ve vodě absorpce I Z = I 0 e -kz I 0 – záření těsně po hladinou I Z – záření v hloubce z k – extinkční koeficient k = k w + k p + k c w – water p – particles c – color I Z = I 0 e -kwz + I 0 e -kpz + I 0 e -kcz k = (ln I 0 – ln I z ) / z

10 Transmitance v destilované vodě Red720 nm Orange620 nm Yellow560 nm Green510 nm Blue460 nm Violet390 nm

11 UV záření UV A – 40 – 280 nm - malé množství, nebezpečné UV B – 280 – 320 nm – změny DNA, nebezpečné UV C – 320 – 400 nm – mírně nebezpečné pronikání do vody –UV A – nejhlouběji UV B UV C – nejméně hluboko organické látky ve vodě (DOC) – silná absorpce – fotodegradace huminových látek – zpřístupňování pro mikroorganismy dlouhodobé změny klimatu ozónová díra – malý efekt vs. odtokové poměry, Q, doba zdržení, kyselé deště (vymývání DOC)

12 Světlo a fotosyntéza v jezeře/nádrži – vrstva eufotická, trofogenní P>R afotická, trofolytická P

13 měření světla - pyranometr měření průhlednosti – Secchi disk ?? k=1.7/z SD ?? 30. léta 20. stol., moře léta 20. stol. -- rozsah konverzního faktoru 0.5 – podhodnocuje v barevných vodách – huminové látky - nadhodnocuje v zakalených vodách

14 k * z SD = 1.7 ??z SD ~ 10% I 0 ??

15 Eufotická vrstva vs. epilimnion

16 Světlo vs. ryby reakční vzdálenost – nelineární snižování s úbytkem světla kritické – 0.04% I 0 světlo potřebné pro ryby nebo zooplankton pro orientaci je o několik řádů nižší než světlo potřebné pro fotosyntézu

17 … fyziologická přestávka 15 min. …

18 Plyny ve vodě Rozpustnost plynů ve vodě (i) chemická povaha plynu a kapaliny - reagující plyny jsou rozpustné hodně (NH 3, CO 2 ve vodě), nereagující méně (O 2, N 2 ve vodě; interakce dané polárními a nábojovými vlastnostmi částic) (ii) tlak - Henryho zákon - rozpustnost za dané teploty je úměrná parciálnímu tlaku nad roztokem: c = K H × p T=konst.kde K H je Henryho konstanta, (iii) teplota - s rostoucí teplotou rozpustnost klesá (rozdíl oproti většině pevných látek je rozpouštění plynů v kapalinách je exotermní proces)

19 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%) složení atmosféry tlak ve vodním sloupci kombinace atm. a hydrostatického tlaku, možnost přesycení v hloubce P z =P z salinita exponenciální pokles se vzrůstem koncentrace solí

20 Nasycení, přesycení, podsycení

21 Kyslík koncentrace ve vodě je výsledek metabolických procesů (fotosyntéza, respirace) a výměnou s atmosférou reaerace – po koncentračním gradientu, koef. přestupu fotosyntéza vs. respirace spotřeba O 2 ve vodě - rozklad org. látek na CO 2 a H 2 O - nitrifikace spotřeba O 2 sedimenty uplatnění procesů - rozdíl den x noc

22 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 (Fe II, Mn II ). 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

23 ortográdní klinográdní negatnivní heterográdní pozitivní heterográdní

24 Roční průběh tepoty a koncentrace kyslíku

25 Deficit kyslíku vznik deficitu - poměr trofogenní a trofolytické zóny

26 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)/A 0 kde A 0 je plocha hladiny Anoxický objemový faktor AVF AVF = (trvání anoxie × objem anoxické vody)/V 0 kde V 0 je celkový objem vodního tělesa

27 CO 2, HCO 3 -, CO uhličitanový systém Zásadní význam - pufr proti náhlé změně pH - určuje množství anorg. C pro fotosyntézu - vazebná kapacita HCO 3 - a CO 3 2- pro kationty - srážení CaCO 3

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

29 Jak funguje uhličitanová rovnováha?Spolehlivě! opakem disociace je hydrolýza

30 Uzavřený systém

31 Jak funguje uhličitanová rovnováha?Spolehlivě! Reakce na „narušitele“ … na - výměnu CO 2 s atmosférou - fotosyntetická činnost - dotace CO 2 z rozkladných procesů změny pH a alkality - CO 2 ze sedimentů – roste alkalita, klesá pH bez DIC - roste pH, roste alkalita - redukce NO 3 -, SO 4 2- srážení CaCO 3 - nízký součin rozpustnosti, klesá s rostoucí teplotou - pH >~8.5, vysoká alkalita

32 Alkalita KNK 4.5 (ANC) – množství kyseliny potřebné k neutralizaci všech HCO 3 -, CO 3 2- a OH - iontů jednotka - meq l -1

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

34 Oxidačně – redukční potenciál děje nelze striktně odlišit závislé na pH


Stáhnout ppt "Obecná limnologie - 4 Světlo Plyny ve vodě – O 2, CO 2 Oxidačně redukční potenciál."

Podobné prezentace


Reklamy Google