Obecná limnologie - 07 Salinita, iontové složení sladkých vod

Prezentace na téma: "Obecná limnologie - 07 Salinita, iontové složení sladkých vod"— Transkript prezentace:

1 Obecná limnologie - 07 Salinita, iontové složení sladkých vod Oxidačně-redukční potenciál Cyklus Fe a Mn Cyklus S Cyklus Si

2 Salinita odtok z povodí: 7 hlavních inotů (Ca, Mg, Na, K, HCO3, SO4, Cl c > 1 mg l-1 neionty (Si) nižší koncentrace (Fe, N, P, Mn, Co, Mo, … NO3 výjimka zemědělské půdy mg l-1 vs. meq l-1

3 Iontové složení vod geologie povodí – čím tvrdší hornina, tím nižší odtok iontů žula rula vyvřelina pískovec břidlice vápenec

4 Iontové složení vody geologie – zvětrávání – fyzikální, chemické, biologické (produkce kys.) klima – teplota, srážky, odpar stupeň vyvinutí půd – výměnné reakce biota antropogenní vlivy – atmosférická depozice aplikace hnojiv, solení silnic zrychlení odnosu částic - eroze

5 Salinita x vodivost x TDS
salinita – součet koncentrací všech iontů, [g l-1, meq l-1] vodivost – přibližná míra koncentrace elektrolytů, [µS cm-1] TDS – total dissolved solids, gravimetricky (odpaření a vážení) [mg l-1]

6 složení specifické pro každou lokalitu
Obsah hlavních iontů velmi proměnlivý obecně: Ca > Mg > Na > K HCO3 > SO4 > Cl ČR: Na Ca SO4 > Cl > NO3 > HCO3 > Mg > K solení, hnojení složení specifické pro každou lokalitu

7 Složení vod dominance globální pohled poměr: srážek a odparu

8 Změna složení srážek vliv člověka, acidifikace

9 Oxidačně – redukční potenciál C, O, N, S, Fe, Mn –
hlavní činitelé redox dějů hlavní podíl baktérie – - rozklad org. hmoty

10 Oxidačně – redukční potenciál
E - hodnota úměrná volné energii vzniklé při redukci 1 molu e- tok energie E - závislý na pH (ovlivnění disociace) korekce na E7 1 pH ~ 58 mV pH < 7: mV / 1 pH pH > 7: mV / 1 pH

11 Cyklus Fe a Mn malé množství v rozpuštěné (iontové) formě
sorpce na… nebo krystalizace s DOC koloidy důležité pro rozpustnost a toky PO4, SO4, stopových kovů, DOC nepřímo zvyšuje alkalitu – mikrobiální redukce Fe3+ a SO42- zdroj: oxidy z povodí výskyt: Fe 3+, Fe2+

12 Cyklus Fe a Mn formy: Fe2+ - rozpustné FeCO3 – málo rozpustný
FeS – nerozpustný, tmavá barva sedimentů Fe(OH)3 – nejběžnější, málo rozpustný, koloidy pozitivně nabité – vazby s negativně nabitými částicemi (jíly, DOC koloidy) vznikají komplexy – žluto-rezavá barva mechanismus sorpce - sedimenty - koagulanty

13 Cyklus Fe a Mn výskyt: mnoho valencí, Mn4+ - nerozpustný
Mn rozpustný formy: MnO2 – málo rozpustný MnCO3 – málo rozpustný MnS – nerozpustný, Mn OOH – nejběžnější, málo rozpustný, koloidy pozitivně nabité – vazby s negativně nabitými částicemi (jíly, DOC koloidy)

14 Cyklus Fe a Mn výskyt ve vodách
koloidy nebo sraženiny komplexů Fe a Mn + adsorpce na seston

15 Cyklus Fe a Mn vertikální distribuce
závisí na oxidačně–redukčním potenciálu

16 Cyklus Fe a Mn hlavní zdroje a cesty mechanismy transportu

17 Procesy v sedimentech Částice Rozpuštěné látky Látky v pórové vodě
Látky v částicích

18 Cyklus Fe a Mn

19 … fyziologická přestávka 15 min. …

20 Cyklus Síry Zdroje: zvětrávání, hnojiva, srážky, suchá depozice
Koloběh: atmosférický/sedimentární Hlavní formy: sírany, sulfan/sulfidy, S0, organická síra (-SH) Sírany Původ: (i) zvětrávání hornin (sádrovec, sulfidické rudy); (ii) srážky (spalovací procesy) (iii) odnos ze zemědělských půd (složka hnojiv) Vlastnosti a význam: (i) v anaerobním prostředí jsou redukovány na sulfan/sulfidy bakteriemi Desulfovibrio aj.: SO <CH2O> ---› H2S + 2HCO3- (ii) hlavní forma pro asimilaci (iii) tvrdost vody - rozpustnost CaSO4 1,5 g l-1 jakoSO42-; (iv) agresivita vody proti betonu

21 Cyklus Síry Sulfan a jeho iontové formy: Původ:
(i) anorganický (sulfidické rudy, vulkanická činnost, redukce síranů); (ii) organický (rozklad organických látek); (iii) antropogenní Formy výskytu: závisí na pH (pK1 ~8, pK2 ~13,5) Vlastnosti a význam: (i) indikátor silně redukčních poměrů (ii) v oxických podmínkách se oxiduje na S, S2O32-, SO32-, SO42- za účasti řady mikroorganismů - Beggiatoa, Chromatium, Thiobacillus,aj. při oxidaci za přítomnosti Fe2+ se tvoří pyrit (iii) nedisociovaný H2S je silně toxický pro ryby (iv) práh pachu H2S pro pitné vody - 0,01 mg l-1 (v) koroze betonu i kovových konstrukcí - při oxidaci ve slizových vrstvách se tvoří H2SO4

22 Cyklus Síry Výskyt ve vodách Distribuční diagram

23 Cyklus Síry Vertikální distribuce

24 Cyklus Síry Celý cyklus „řídí“ baktérie světlo oxyklina

25 Cyklus Si Koloběh: sedimentární
Zdroje: zvětrávání živců, slíd, pyroxenů reakcí s CO2 a H2O; uvolňování ze sedimentů v anoxii Vlastnosti: rozpustnost: amorfní SiO mg Si l-1; krystalický SiO mg Si l-1; (ii) při rozpouštění vzniká velmi slabá kyselina tetrahydrokřemičitá Si(OH)4 (pK1 = 9,9; pK2 ~13); Význam: (i) představují živinu pro rozsivky a další druhy řas (Chrysophyta), vyšší rostliny a houby - limitující koncentrace ~ 0,5 mg l-1 (ii) v eutrofizovaných vodách dochází k retenci Si s důsledky pro export do oceánů (vliv na druhové složení řas)

26 Cyklus Si distribuce ve vodním sloupci

27 Retence a stratifikace Si v nádrži Římov