Образование

Откуда берётся кислород в воде и почве и как он расходуется — Универ soloBY

Источников образования кислорода в воде три:

– атмосферный воздух;

– водоросли и водные растения;

– реакции разложения минералов в глубине водоёмов.

Вода получает кислород из атмосферного воздуха в ходе двух процессов: абсорбции и аэрации. При абсорбции кислород поступает в верхний слой воды и насыщает её. Чем ниже температура воздуха и выше атмосферное давление, тем быстрее протекает абсорбция. Аэрация – это насыщение кислородом нижних, глубинных масс воды. Достигается аэрация в результате смешивания глубинных слоёв с верхним, насыщенным. Таким образом, содержание кислорода в воде становится равномерным.

Также в клетках водорослей под влиянием солнечного света происходит реакция, которая называется фотосинтезом, в результате чего образуются глюкоза и кислород. Процесс фотосинтеза завершается быстрее при высокой температуре воды, его скорость также зависит от яркости солнечного света и содержания биогенных веществ. Высвобождение кислорода происходит исключительно в верхнем слое воды. Кстати, глубина верхнего слоя напрямую зависит от прозрачности воды, поэтому может колебаться в пределах от двух-трёх сантиметров до двадцати-тридцати метров.


Кислород в воде используется растениями и животными на поддержание жизни, расходуется на разложение мёртвых остатков.

Основным источником кислорода в почвенном воздухе является поступление его с воздухом атмосферы, куда кислород выделяется в процессе жизнедеятельности зеленых растений. Существенная часть кислорода поступает в почвенные горизонты вместе с водами атмосферных осадков (или с оросительными водами в момент поливов), в которых содержится значительное количество растворенного кислорода и озона. Часть кислорода в почвах образуется в результате фотосинтетической деятельности водорослей, живущих в верхних горизонтах почвы. Почвенный воздух, в состав которого входит и кислород, заполняет поры почвы, не занятые водой. Соотношение между почвенным воздухом и водой определяется степенью увлажнения почвы.

Кислород в почве необходим для дыхания корней растений, прорастающим семенам. Огромное значение кислород в почве имеет для почвенных животных, жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, большинство из которых относится к числу аэробов. Большая часть кислорода почвенного воздуха расходуется на процессы разложения и окисления органического вещества грибами и бактериями.

Как же так получается?

Вода является универсальным растворителем. Дистилированная вода считается наиболее чистым в химическом смысле веществом, однако через некоторое время она утрачивает свое первоначальное состояние. И вот почему: вода является настолько хорошим растворителем, что со временем в нее попадают молекулы различных веществ из воздуха. В природе же это происходит еще и за счет жизнедеятельности различных организмов, живущих в водной среде.

Газы в воде


Наливая воду в стакан, можно увидеть пузырьки газа, которые будут находиться на стенках сосуда. Наряду с солями и другими веществами вода растворяет в себе и газы. Прежде всего это азот из воздуха, а также кислород, углекислый газ, а в некоторых случаях еще метан и сероводород. Причем холодная вода растворяет газы гораздо лучше, чем теплая, так что чем ниже температура, тем выше концентрация газов. И наоборот — с ростом температуры растворимость падает.

Источники растворенных в воде газов

Но откуда вообще все эти вещества берутся в воде? Азот, как правило, растворяется в процессе взаимодействия с атмосферой, метан — в результате контакта с породами и разложения донного ила, а сероводород образуется как продукт гниения органических остатков. Как правило, сероводород содержится в глубинных водных слоях и не поднимается к поверхности. При его высокой концентрации жизнь невозможна, так, например, в Черном море на глубинах более 150-200 метров из-за высокой насыщенности вод сероводором почти нет живых организмов, кроме некоторых бактерий.

Кислород также всегда содержится в воде. Он является универсальным окислителем, поэтому частично разлагает сероводород, снижая его концентрацию. Но откуда берется кислород в воде? О нем разговор пойдет особый.

Кислород


Практически все живые организмы нуждаются в кислороде. Люди дышат вохдухом, который представляет собой смесь газов, немалую часть которой составляет именно он.

Обитатели водной среды также нуждаются в этом веществе, так что концентрация кислорода в воде — это очень важный показатель. Обычно он составляет до 14 мг/л, если речь идет о природных водах, а иногда даже больше. В той же жидкости, которая течет из-под крана, кислорода содержится гораздо меньше, и это легко объяснить. Водопроводная вода после водозабора проходит через несколько этапов очистки, а растворенный кислород — крайне неустойчивое соединение. В результате газообмена с воздушной средой большая его часть просто улетучивается. Так откуда берется кислород в воде, если не из воздуха? 

На самом деле это не совсем правда, из воздуха он тоже берется, но его доля, растворенная в результате контакта с атмосферой, крайне мала. Для того чтобы взаимодействие кислорода с водой было достаточно эффективным, необходимы особые условия: низкая температура, высокое давление и относительно низкая минерализация. Они соблюдаются далеко не всегда, и жизнь вряд ли бы существовала в нынешнем виде, если бы единственным способом образования этого газа в водной среде было взаимодействие с атмосферой. К счастью, есть еще два источника, откуда берется кислород в воде. Во-первых, растворенные молекулы газа в большом количестве содержатся в снеговых и дождевых водах, а во-вторых — и это основной источник — в результате фотосинтеза, осуществляемого водной растительностью и фитопланктоном.


Кстати, несмотря на то, что молекула воды содержит кислород, извлечь его оттуда живые организмы, конечно, не в состоянии. Поэтому им остается довольствоваться именно растворенной долей.

О значении водорослей

Мало кто в обычной жизни задумывается, чем мы дышим и почему состав воздуха именно такой, какой он есть. Практически все знают, что большинство живых организмов, дышащих воздухом, приспособлено именно к такой смеси. Но если речь идет о наземно-воздушной среде, то вопросов не возникает. А откуда в воде кислород? Как и на земле, там много растений, которые с помощью процесса, который называют фотосинтезом, потребляя свет и углекислый газ, выделяют O2.

Если же быть точнее, в последние десятилетия по тем или иным причинам человечество уничтожило огромную часть лесов. Но речи о глобальном кризисе пока нет, хотя население планеты постоянно растет, и потребление кислорода
огромно. И огромное значение в этом вопросе имеют водоросли, которые обитают в Мировом океане, большей частью именно за их счет происходит насыщение воды кислородом. Некоторые их виды люди и морские обитатели употребляют в пищу, но их количество остается достаточным для эффективного фотосинтезирования. Вот откуда берется кислород в воде, а значит, благодаря газообмену с атмосферой, и в воздухе. Именно фотосинтез водорослей — его основной источник. Кстати, именно за счет процессов, происходящих в растениях, был накоплен первичный кислород в атмосфере, а сейчас происходит только поддержание ее неизменного состава.

Роль растворенного кислорода (РК)


Несмотря на то что дыхательная система водных обитателей устроена иначе, чем у жителей наземно-воздушной среды, они нуждаются все в тех же веществах. Прежде всего речь идет о кислороде, который играет важную роль в жизнедеятельности подавляющего большинства организмов. И если мы извлекаем его из атмосферы, где его доля более или менее стабильна и составляет около 21%, то жители рек, морей и океанов сильно зависят от того, сколько кислорода в воде содержится в месте их обитания. Помимо рыб, кислород нужен и растениям. Однако его продукция обычно выше, чем уровень потребления, так что это не должно вызывать беспокойства.
взаимодействие кислорода с водой

Нормальные показатели

Из-за своей значительной роли в нормальном функционировании экосистем, уровень РК часто подвергается контролю со стороны биологов и экологов. Ведь в природе все связано, нарушение газового баланса в одном водоеме может вызвать проблемы и в соседних, если они связаны.


к правило, замеры проводятся до полудня, в этот период концентрация газа в поверхностных водах становится максимальной и составляет до 14 мг/л. Этот показатель подвержен серьезным суточным и сезонным колебаниям, но он не должен опускаться ниже 4 мг/л.
Уменьшение концентрации до 2 мг/л и менее вызывает массовую гибель обитателей гидросферы. Фактически — от удушья. Постепенное снижение показателя может говорить о загрязнении водоема и также может со временем закончиться гибелью водных жителей.

сколько кислорода в водеРК в искусственно созданных экосистемах

Важное значение хорошая аэрация имеет, например, в аквариумистике. Именно поэтому необходимо не только устанавливать специальные насосы, закачивающие воздух в воду и насыщающие его кислородом, но и, например, при необходимости высаживать на дне различные водоросли. Конечно, тем, кто имеет подобное хобби, в первую очередь интересна эстетика экосистемы, однако нельзя забывать о ее устойчивости и некой долговечности.

Если же речь идет о рыбных хозяйствах, производстве жемчуга и других специфических отраслях подобного типа, то помимо различных мер, направленных на сохранение достаточной концентрации растворенного кислорода в воде, необходимо регулярно проводить измерение этого показателя с помощью специальных проб. При их заборе крайне важно, чтобы не произошло контакта с воздухом, это может исказить результаты анализа.

Немного химии


Как известно, вода (она же – оксид водорода) – бинарное неорганическое соединение. Образуется вода как итог соединения двух атомов водорода и одного атома кислорода. Формула – H2O.

Из этого понятно, что без кислорода существование такой субстанции, как вода, невозможно. Причём его количество постоянно уменьшается. Кислород в воде расходуется биологическим образом (им дышат водные организмы), биохимическим (сюда относится дыхание бактерий, а также разложение органики) и химическим (в результате окисления).

Чем выше температура воды и чем больше в ней бактерий и прочих микроорганизмов, тем быстрее расходуется кислород.

Но если кислород расходуется, то его потеря должна и компенсироваться.

Кислород в воде

Как происходит образование кислорода в воде?

Источников образования кислорода три:

  • атмосферный воздух;
  • водоросли и водные растения;
  • реакции разложения минералов в глубине водоёмов.

Вода получает кислород из атмосферного воздуха в ходе двух процессов: абсорбции и аэрации. При абсорбции кислород поступает в верхний слой воды и насыщает её. Чем ниже температура воздуха и выше атмосферное давление, тем быстрее протекает абсорбция.

Аэрация – это насыщение кислородом нижних, глубинных масс воды. Достигается аэрация в результате смешивания глубинных слоёв с верхним, насыщенным. Таким образом, содержание кислорода в воде становится равномерным.

Аэрация в аквариуме

Фотосинтез


Суть этого процесса в том, что при поглощении углерода водорослями (разнообразными плавающими либо прикреплёнными растениями, а также фитопланктоном) высвобождается кислород. Проще говоря: в клетках водорослей под влиянием солнечного света происходит реакция, которая и называется фотосинтезом, в результате чего образуются глюкоза и кислород.

Процесс фотосинтеза завершается быстрее при высокой температуре воды, его скорость также зависит от яркости солнечного света и содержания биогенных веществ. Высвобождение кислорода происходит исключительно в верхнем слое воды. Кстати, глубина верхнего слоя напрямую зависит от прозрачности воды, поэтому может колебаться в пределах от двух-трёх сантиметров до двадцати-тридцати метров.

На примере аквариума

Обычный домашний аквариум – модель, которая наглядно демонстрирует оба варианта образования кислорода. Ни один аквариум, даже самый маленький, не может обходиться без водорослей. Иначе рыбки там просто задохнутся. Поэтому многие аквариумисты используют различные препараты и добавки, ускоряющие рост водных растений, а также лампы дневного света.


И почти все владельцы аквариумов применяют аэрацию. В аквариум помещается специальный компрессор, который нагнетает воздух ко дну, откуда пузырьки воздуха поднимаются к поверхности.

Оба этих способа в совокупности обеспечивают очень эффективное образование кислорода в воде.

Таким образом, вода насыщается кислородом в результате процессов абсорбции, аэрации и фотосинтеза. Третий способ – образование в результате разложения минералов – присущ не всем водоёмам, но его тоже нельзя не упомянуть.


Похожие посты

Тривиальный значение слова

Glavnii

Квадратное уравнение. Решение квадратных уравнений. Дискриминант. Формула дискриминанта. ( Дискриминат на 4 и на 1). Теорема Виета. 3 способа.

Glavnii

Диалектные слова: примеры и значение. Что такое диалектное слово?

Glavnii
Adblock
detector