kontinentalne vode. Velika enciklopedija nafte i plina
Svaka od sfera planeta ima svoju karakteristične značajke. Nitko od njih još nije u potpunosti proučen, unatoč činjenici da su istraživanja u tijeku. Hidrosfera, vodena ljuska planeta, od velikog je interesa za znanstvenike i jednostavno znatiželjne ljude koji žele dublje proučavati procese koji se odvijaju na Zemlji.
Voda je temelj svega života, moćno je vozilo, odlično otapalo i uistinu beskrajna smočnica hrane i mineralnih resursa.
Od čega se sastoji hidrosfera?
Hidrosfera uključuje svu vodu koja nije kemijski vezana i bez obzira na agregatno stanje (tekućina, para, smrznuta) u kojem se nalazi. Opći obrazac Klasifikacija dijelova hidrosfere izgleda ovako:
Svjetski ocean
Ovo je glavni, najznačajniji dio hidrosfere. Ukupnost oceana je vodena ljuska koja nije kontinuirana. Podijeljena je otocima i kontinentima. Vode Svjetskog oceana karakterizira zajednički sastav soli. Uključuje četiri glavna oceana - Tihi, Atlantski, Arktički i Indijski oceani. Neki izvori razlikuju i peti, Južni ocean.
Proučavanje oceana počelo je prije mnogo stoljeća. Prvi istraživači su moreplovci - James Cook i Ferdinand Magellan. Upravo su zahvaljujući tim putnicima europski znanstvenici dobili neprocjenjive informacije o opsegu vodenog područja te obrisima i veličinama kontinenata.
Oceanosfera čini oko 96% svjetskih oceana i ima prilično ujednačen sastav soli. Slatka voda također ulazi u oceane, ali njihov udio je mali - samo oko pola milijuna kubičnih kilometara. Ove vode ulaze u oceane s oborinama i riječnim otjecanjem. Mali broj prijavljenih svježa voda određuje stalnost sastava soli u oceanskim vodama.
kontinentalne vode
Kontinentalne vode (koje se nazivaju i površinske vode) su one koje se privremeno ili trajno nalaze u vodnim tijelima koja se nalaze na površini globusa. To uključuje svu vodu koja teče i skuplja se na površini zemlje:
- močvare;
- rijeke;
- mora;
- drugi odvodi i rezervoari (na primjer, rezervoari).
Površinske vode se dijele na slatke i slane, a suprotne su podzemne vode.
Podzemna voda
Sve vode koje se nalaze u zemljinoj kori (u stijenama) nazivaju se. Mogu biti u plinovitom, krutom ili tekućem stanju. Podzemne vode čine značajan dio zaliha vode na planetu. Njihova ukupna zapremina iznosi 60 milijuna kubičnih kilometara. Podzemne vode klasificiraju se prema dubini. Oni su:
- mineral
- arteški
- tlo
- interstratalni
- tlo
Mineralne vode su vode koje u svojim elementima u tragovima sadrže otopljenu sol.
Arteški - ovo je tlačna podzemna voda, smještena između vodootpornih slojeva u stijenama. Spadaju u minerale, a obično leže na dubini od 100 metara do jednog kilometra.
Podzemna voda se naziva gravitacijska voda, koja se nalazi u gornjem, najbližem površini, vodootpornom sloju. Ova vrsta podzemne vode ima slobodnu površinu i obično nema čvrsti kameni krov.
Interstratalne vode nazivaju se niskim vodama koje se nalaze između slojeva.
Talne vode su vode koje se kreću pod utjecajem molekularnih sila ili gravitacije i ispunjavaju neke od praznina između čestica pokrova tla.
Opća svojstva komponenti hidrosfere
Unatoč raznolikosti uvjeta, sastava i položaja, hidrosfera našeg planeta je jedna. Objedinjuje sve vode zemaljske kugle sa zajedničkim izvorom nastanka (zemljinim omotačem) i međusobnom povezanošću svih voda uključenih u vodeni ciklus na planetu.
Ciklus vode je stalan proces koji se sastoji od stalnog kretanja pod utjecajem gravitacije i sunčeve energije. Kruženje vode je poveznica cijele Zemljine ljuske, ali povezuje i druge ljuske – atmosferu, biosferu i litosferu.
Tijekom ovog procesa može biti u tri glavna stanja. Tijekom postojanja hidrosfere ona se ažurira, a svaki njen dio se ažurira u različitom vremenskom razdoblju. Dakle, razdoblje obnove vode Svjetskog oceana iznosi otprilike tri tisuće godina, vodena para u atmosferi potpuno se obnovi za osam dana, a pokrovnim ledenjacima Antarktika može trebati i do deset milijuna godina da se obnove. Zanimljiva činjenica: sve vode koje su u čvrstom stanju (u permafrostu, ledenjacima, snježnim pokrivačima) objedinjene su nazivom kriosfera.
Hidrosfera - vodeni omotač našeg planeta, uključuje svu vodu, kemijski nevezanu, bez obzira na njezino stanje (tekuće, plinovito, kruto). Hidrosfera je jedna od geosfera koja se nalazi između atmosfere i litosfere. Ova diskontinuirana ovojnica uključuje sve oceane, mora, kontinentalne slatke i slane vodene površine, ledene mase, atmosfersku vodu i vodu u živim bićima.
Otprilike 70% Zemljine površine prekriveno je hidrosferom. Njegov volumen je oko 1400 milijuna kubičnih metara, što je 1/800 volumena cijelog planeta. 98% vode hidrosfere je Svjetski ocean, 1,6% je zatvoreno u kontinentalni led, ostatak hidrosfere otpada na udio slatkih rijeka, jezera, podzemnih voda. Dakle, hidrosfera je podijeljena na Svjetski ocean, podzemne vode i kontinentalne vode, a svaka skupina, zauzvrat, uključuje podskupine nižih razina. Dakle, u atmosferi se voda nalazi u stratosferi i troposferi, na površini zemlje oslobađaju se vode oceana, mora, rijeka, jezera, ledenjaka, u litosferi - vode sedimentnog pokrova, temelja.
Unatoč činjenici da je većina vode koncentrirana u oceanima i morima, a samo mali dio hidrosfere (0,3%) otpada na površinske vode, one igraju ulogu vodeća uloga u postojanje Zemljine biosfere. Površinske vode glavni su izvor vodoopskrbe, navodnjavanja i navodnjavanja. U zoni izmjene vode slatka podzemna voda se brzo obnavlja tijekom općeg ciklusa vode, stoga se uz racionalnu upotrebu može koristiti neograničeno vrijeme.
Tijekom razvoja mlade Zemlje hidrosfera je nastala tijekom formiranja litosfere koja je tijekom geološke povijesti našeg planeta ispustila ogromne količine vodene pare i podzemnih magmatskih voda. Hidrosfera je nastala tijekom duge evolucije Zemlje i njezine diferencijacije strukturne komponente. U hidrosferi se prvi put na Zemlji rodio život. Kasnije, početkom paleozoika, došlo je do pojave živih organizama na kopnu i počelo je njihovo postupno naseljavanje na kontinentima. Život bez vode je nemoguć. Tkiva svih živih organizama sadrže do 70-80% vode.
Vode hidrosfere u stalnoj su interakciji s atmosferom, zemljinom korom, litosferom i biosferom. Na granici između hidrosfere i litosfere formiraju se gotovo sve sedimentne stijene koje čine sedimentni sloj. Zemljina kora. Hidrosfera se može smatrati dijelom biosfere, budući da je u potpunosti naseljena živim organizmima, koji zauzvrat utječu na sastav hidrosfere. Međudjelovanje voda hidrosfere, prijelaz vode iz jednog stanja u drugo očituje se kao složeni ciklus vode u prirodi. Sve vrste ciklusa vode različitog volumena predstavljaju jedan hidrološki ciklus, tijekom kojeg se vrši obnavljanje svih vrsta voda. Hidrosfera je otvoreni sustav čije su vode usko povezane, što uvjetuje jedinstvo hidrosfere kao prirodnog sustava i međusobni utjecaj hidrosfere i ostalih geosfera.
Povezani sadržaj:
Dvije grupe rezervoara:
l Stojeći
l Tekućina
Akumulacije - vodotoci:
l Prirodno (jezerske rijeke)
l Umjetno (jezerce, rezervoar)
Po stupnju slanosti:
1. slatke (podzemne vode, rijeke)
2. boćat
3. slan
4. gorko-slan
RIJEKE
Vodotoci u kojima se voda kreće od izvora do ušća pod utjecajem sile teže
Dvije skupine rijeka:
l glavni (teče izravno u oceane, mora, jezera)
l pritoke (utječu u glavnu rijeku)
Prvi
Drugi
treći red
Područje ustave- područje s kojim glavna rijeka skuplja pritoke
Krevet - gdje rijeka teče
poplavno područje- dio zemljišta koji je za vrijeme poplava poplavljen vodom
RIJEKA + POPLAVA + TERASA = DOLINA
Ripal- dio vode uz obalu
Strezhen– dionice rijeke s bržim kretanjem vode
Medijalni- sredina rijeke (dublje)
Korito od izvora do ušća:
l uzvodno(veća brzina, kamenito dno, bez sedimentnih tla)
l prosjek(usporava; taloženje čestica taloženje; formiranje tla; punije teče)
l dno(gladan tok, pjeskovita tla, debeli sedimentni nanosi, puni tok)
2 oblika usta:
l delta(velike plitke vode)
l estuarija(duboke morske uvale)
Reobionti organizmi koji nastanjuju rijeke
reoplankton:
l bakterije
l alge (zelene, dijatomeje)
l protozoe
l mali rakovi
Reobentos:
l Reozoobentos
Sirton- stanovnici bentosa, koji su završili u vodenom stupcu.
l Econosirton- došao dobrovoljno
l Evrysirton- oprati mlazom vode
Biostock- uništavanje organizama
Litofili- stanovnici kamenitog tla (larve tulara, pijavice)
Argilofili– na glinastim tlima (padenki, tuličari)
psamofili– u pjeskovitim tlima (nematode, mekušci, rakovi)
Pelofili– muljevita tla (mekušci, protozoe)
Reonekton:
Reoneiston: vrlo loše zbog protoka vode
Periphyton: - zaprljači podloge (Bening)
JEZERA
Kontinentalna vodena masa čiji je bazen ispunjen vodom.
Klasifikacija postanka:
1. Relikt (ostaci golemih drugih mora; otok Tethys Balkhash)
2. Tektonski (kretanje ploča, rasjed; Bajkalsko jezero)
3. Poplavno područje (ostaci nekadašnjeg korita)
4. Marine (ostaci protkanog mora; laguna, estuariji)
5. Termokarst (otapanje ledenjaka; u Kareliji)
Dijelovi jezera
1 - litoral - obalna plitka voda
2 - sublitoral - smanjenje do dna
3 - dubinski - dubokovodni dio
Klasifikacija jezera prema prisutnosti organske tvari (Tineman):
1. Oligotrofni (puno kisika, duboko more, kamenito dno, malo organske tvari)
2. Euforna (više se zagrijavaju, više organske tvari, ima sedimentnih tla)
Sedimentna tla: autohtona (slika u samom dnu)
alohtoni (preneseni s kopna)
3. Mezotrofni (srednja svojstva m/g 1 i 2)
4. Distrofični (puno humusnih tvari, kiseo pH, puno organskih, malo kisika)
Klasifikacija jezera prema salinitetu:
1. svježe (manje od 0,5% o)
2. bočati (16% o)
3. slano (do 47% o)
4. gorko-slan (više od 47% o)
Sapropel– autohtoni sloj organskih minerala
Limnobionti organizmi koji nastanjuju jezera
l Limnoplankton (alge, bakterije, protozoe)
Limnobentos (bogat u litoralu, sublitoralu; Makrofite- polu-uronjivi rast.)
l Limnoneuston (insekti, stjenice)
l Limnonekton (ribe, perajaci)
PODZEMNE VODE
3 grupe:
l Špilja (velike šupljine)
l frijatski
l Intersticijski (šupljine u pjeskovitim tlima)
Uvjeti:
l Tama (afotična, oligofotična, eufotična)
l Tvrdoća vode
Troglobionti- stanovnici podzemnih voda. Drevni, malo promijenjeni oblici.
Smanjenje organa vida; Nema svijetle boje.
l Praživotinje
l Bakterije (kemosintetici)
l Alge (u afotičnoj zoni)
l Fitofagi (rakovi - heliofobi)
Sušni ekosustavi: stepe, pustinje, savane.
Stepe
Zeljasti tip vegetacije, kserofitne prirode, zauzima značajna područja u umjerenom pojasu sjeverne hemisfere.
Bezdrvne zajednice višegodišnjih kserofitnih trava (žitne asocijacije). Šumske skupine nalaze se samo duž dolina velikih rijeka, kao i na pijesku poplavnih terasa ( Borik). Sjeverne stepe ZND-a karakteriziraju prevlast ljekovitog bilja i veliko bogatstvo vrsta. Južne biljne skupine karakteriziraju prevlast žitarica i rijetki travnati pokrivač.
Djevičanske stepe samo u rezervatima:
Askanija-Nova
Strelacka stepa
Khamutovskaya stepa
Stepe rezervata Naurzum u sjevernom Kazahstanu
U Sjevernoj Americi ekosustavi žitarica nazivaju se prerija(Južna Kanada do Meksičkog gorja)
Trajnice (perjanica, pšenična trava). Trenutno je oranica/pašnjak.
Pampas i Pampas.
Ekosustavi žitarica Južne Amerike razlikuju se po odsutnosti -t zimi.
Analozi stepa Južne Afrike - velds.
Ekološki uvjeti u stepama Euroazije:
1. kontinentalna klima (vruća ljeta i oštre zime s malo snijega)
2. neznatna količina oborina (250-450 mm/god i nestabilan režim)
3. stalni vjetrovi (suhi vjetrovi ljeti)
Prilagodbe biljaka:
l dominira životni oblik - hemikriptofiti
Trajnice > 60%
godišnje 15%
Hamefiti 10%
Fanerofiti<1%
l rasprostranjene su uskolisne, kseromorfne, busene trave (vlasjak)
l Prevladavaju kserofiti s različitim prilagodbama (pubescencija, voštana prevlaka)
l raznolikost geofita (terafiti) - to su efemerne lukovičaste biljke tulipana
Prilagodbe životinja:
Fauna je raznolika: prevladavaju poskoci, glodavci, gušteri i dr.
Pampas - lisica, patogonska lasica
Prerije - koete, antilope, prerijski psi.
l Trčanje na duge staze
l Prevladavanje foleobionata
l Estivacija (svizci)
l Sumrak, noćni način života
pustinja
Suho područje, koje karakterizira rijetka vegetacija ili njezina potpuna odsutnost zbog niske količine oborina ili aridnosti tla.
Suša- glavno obilježje pustinje. Klimatski ili zemljišni fenomen karakteriziran produljenom odsutnošću atmosferskih oborina pri visokim temperaturama i insolaciji (sunčevo zračenje) što dovodi do pada relativne vlažnosti zraka na 30% ili manje i vlage u tlu< 50% от наименьшей влагоемкости, к повышению концентрации почв.р-ра до токсической величины.
35% zemljišta je zauzeto.
Prema prirodi sezonske raspodjele padalina razlikuju se 4 vrste pustinja:
1. s oborinama zimi (mediteranski tip)
– Karakum
Sjeverno od Arapskog poluotoka
Viktorijina pustinja u Australiji
Iranske pustinje
2. s oborinama ljeti
Thar - Pakistan
meksičke pustinje
3. s neredovitim oborinama (extraarid)
Središte Sahare
Taklamakan – centar.Azija
Atacama - Čile
- "pustinje magle" - vlaga od magle, nema kiše - Namib
4. pustinje bez izražene kišne sezone
Klasifikacija pustinja prema karakteristikama tla i podloge stijena: litoedafske, 1973. - Petrov:
1. pjeskovita na rastresitim naslagama antičkog aluvijalne ravnice
2. pijesak-gpal i šljunak na tercijarnim i krednim strukturnim platoima
3. šljunkoviti gips na tercijarnim platoima
4. šljunak na predplaninskim ravnicama
5. kamenjar u nizinskim i brežuljkastim predjelima
6. ilovasta na slabo karbonatnim plaštanim ilovačama
7. les na pretplaninskim ravnicama
8. glinasti takyr na predbrdskim ravnicama i u deltama rijeka
9. slana tla u slanim depresijama i uz morske obale
Ekološki uvjeti pustinje:
1. suha klima (atmosferske oborine<250 мм/год или их полное отсутст;высок.испоряемость)
2. visoka T ljeti; max + 58S; niska T zimi u umjerenom pojasu.
3. hiperinsolacija
4. nagli pad dnevne T
5. duboke podzemne vode
6. pregrijavanje gornjih horizonata tla do + 87,8S
7. pokretljivost i slanost podloge
8. stalni vjetrovi: Sahara - jugo
Srednja Azija - sanum
Egipat - khamsin
Razina ekstremnosti okoline- kombinacija svih čimbenika koji ograničavaju vitalnu aktivnost i rasprostranjenost organizama.
Indeksi za ocjenu ekstremnosti okoline:
1. "Godišnje isparavanje" (s otvorenom vodenom površinom)
l Suhe stepe / polupustinje 75-120 cm
l Pustinjski mrtvi pojasevi 120-175 cm
l Pustinjske suptropije 175-225 cm
J = R / Q gdje je R ravnoteža zračenja
Q - količina topline potrebna za isparavanje višegodišnjih oborina
n/pustinje 2.3 – 3.4
pustinja > 3.4
Prilagodbe biljaka:
Postoje adaptivne dileme: otvorivši. puči za apsorpciju CO2 gube vlagu transpiracijom. Zamjenom lišća za upijanje svjetlosti moguće je pregrijavanje.
l Jednogodišnje biljke (cvjetaju za vrijeme kiše, brzo sazrijevanje sjemena)
l Efimeroidi - heliofiti, geofiti, terafiti
l psamofiti - prilagođeno zaspati pijeskom
l Trajnice s nadzemnim stalnim organima. Listovi su svedeni na bodlje.
l Nisko grmlje ( kamefiti) tijekom razdoblja aktivnog rasta tijekom vlažne sezone. U sušnom razdoblju listovi odumiru u akropetalnom nizu (od vrha mladice do baze naziv. Sušnica – pelin)
l Grmovi sa smanjenim ljuskastim listovima (saxaul)
l Žitarice - listovi u cjevčici i korijen s-ma na veliku dubinu
l Biljke s potpunim odsustvom lišća (fotosinteza u stabljici - pješčana ephedra)
l Oskudnost vegetativnog pokrova - niski projektivni pokrov
l Sukulenti (aloja, kaktus)
l Zaštita od pregrijavanja reflektiranjem sunčevog zračenja (sitne dlačice, naslage voska)
Prilagodbe životinja:
l Opskrba vodom: - rijetko piju životinje (deva, saiga)
Dominacija fitofaga (gerbil)
l Zaštita od pregrijavanja:
Prestanak djelatnosti
Noćno-sumračni način života
Duge noge na kukcima
jaja i drugi b/ poziv. mogu ostati u tlu nekoliko godina do kiše (efimeri)
Blijedo perje ptica i svijetla dlaka sisavaca
Dugi tanki udovi, dugi vrat povećan. površina tijela, od koje
može zračiti toplinom
Aestivacija
Skladištenje sjemena tijekom kišne sezone
Ubrzano disanje, znojenje, lizanje krzna
l Prehrambeni: smanjena nutritivna selektivnost polifagija
savana
Tropske travno-drvene zajednice s izraženim sezonskim ritmom razvoja.
Afrika do 40%
Južna Amerika - llanos
N-U Australiji
Padalina 500 - 1500 mm/god
3 vrste savana prema trajanju suše:
l Mokro (suša 2,5 - 5 mjeseci; visina tvrdolisnih trava 2-5 m - baobab, bagrem)
l Suho (suša do 7,5 mjeseci; niža visina stabla; bez kontinuiranog travnatog pokrivača; listopadno drveće)
l bodljikava (suša do 10 mjeseci; rijetko raslinje u kombinaciji s kržljavim drvećem i grmljem – trn, kaktus)
Savane prema nastanku:
l Klimatski (autohtoni)
l Sekundarni (na mjestu požarišta i čistina tropskih šuma)
l Edafski (na stvrdnutim lateritima gdje korijenje drveća ne može doprijeti do vodonosnika)
Prilagodbe biljaka:
l Opadanje lišća tijekom sušnih razdoblja
l Lišće se pretvara u trnje
l Karakteristični sukulenti (baobab, stablo boce)
Prilagodbe životinja:
l Migracije i nomadizam u savani tijekom sušne sezone.
44. Ekosustavi umjerenih i visokih geografskih širina (tajga, tundra)
Tundra
Zonalni tip vegetacije. Zauzima sjeverne periferije Euroazije i Sjeverne Amerike. Južne granice podudaraju se s julskom izotermom + 10S
1. Niska temperatura zraka
2. kratka sezona rasta (60 dana)
3. permafrost
4. mala količina atmosferskih oborina 200-400 mm
5. glejno-močvarna tla
Klasifikacija od sjevera prema jugu:
1. Polarne pustinje (arktička tundra)
l Otoci Franz Josef
l Sjeverna Zemlja
l Svalbard
l Grenland
l sjeverni dio poluotoka Tajmir
Terestrička glacijacija. Polarna noć – dan. Rijetka vegetacija (mahovina, lišajevi)
2. Moss-lichen tundra
Mahovine i lišajevi trebaju snježnu zaštitu od jakih vjetrova. Među mahovinama prevladavaju keonofili (moss moss). Od mahovina ima trava, šaša, patuljaste breze i polarne vrbe.
3. Grm tundra
Patuljasta breza, borovnica, borovnica, neke vrste vrba. Uloga mahovina i lišajeva je smanjena - ne tvore kontinuirani pokrov. Grmovi čine gusti zatvoreni sloj od 30-50 cm, što doprinosi zadržavanju snijega.
4. Šumska tundra
Klasifikacija biljnih zajednica tundre na temelju 3 glavne značajke:
1. Obilježja vegetacije
l Lišaj
l mahovina
l Trava-mahovina
2. Karakteristike podloge
Glinasti
Ilovače
Kamenito
3. Karakteristike reljefa
· Kvrgavo
· humovito
poligonalni
Prilagodbe biljaka:
1. flora je relativno siromašna< 500 видов
2. u Euroaziji, 2 jednogodišnjaka tundre - kenigia, encijan. Nedostatak jednogodišnjih biljaka posljedica je kratke vegetacijske sezone.
3. obične biljke – stogodišnjaci
l arktička vrba 200 godina
l patuljasta breza stara 80 godina
l divlji ružmarin star 95-100 god
4. Mnoge biljke tundre započinju svoj fenološki ciklus s vegetacijom pod snijegom.
5. zimska otpornost (rizomi do -60S, prizemni dijelovi do -50S)
6. Prevladavaju 2 životna oblika biljaka: puzavi i jastučasti
7. površinski korijenov sustav
8. drveće (fanerofiti) prodire samo u najjužnije dijelove tundre. Grane drveća nalaze se. U smjeru prevladavajućih vjetrova (oblik zastave)
9. biljne zajednice karakterizira niska slojevitost
10. oskudna priroda vegetacije
Tajga
Borealne crnogorične šume umjerenog pojasa sjeverne hemisfere (Euroazija i Sjeverna Amerika)
Floristički sastav vrsta drveća je loš:
Sibir - 2 vrste ariša
2 vrste smreke (sibirska, aljan)
2 jele (sibirska, dalekoistočna)
2 bora (sibirski, cedar)
Razlog monotonije: Kvartarna glacijacija koja je uništila tercijarne šume
Karakteristike okoline:
l umjerena (barrealna) klima
l široko rasprostranjen permafrost
l kratko razdoblje bez mraza
l hladna zima sa stabilnim snježnim pokrivačem
l značajna prosječna godišnja količina oborina do 800 mm.
Prilagodbe biljaka:
1. Dominantan položaj u vrstama drveća koje mogu dugo ostati u stanju mirovanja uz minimalne troškove disanja i isparavanja
2. Niska T tla zbog permafrosta (jedan od f-a koji ograničava geografsku rasprostranjenost četinjača)
3. Jasna prednost područja permafrosta kod stabala s bočnim korijenjem.
Prilagodbe životinja:
Raznovrsna fauna: 90 vrsta sisavaca; 250 vrsta ptica u Rusiji
Dendrofili i krvopije
l Hipernacija (hibernacija)
l Seobe i nomadstvo
l Prilagodba na ekstremne zimske uvjete (na snijeg, skladištenje hrane, termoizolacijski pokrivači, prijelaz na društveni način života - vukovi)
Kontinentalne vode vrlo su važne za čovjeka jer su jedini pouzdan izvor pitke vode. Kemijski sastav rijeka, jezera i podzemnih voda uvelike varira i kontroliraju ga uglavnom tri čimbenika:
- - kemija elemenata;
- - vremenski uvjeti;
- - biološki procesi.
Osim toga, ljudske aktivnosti mogu imati snažan utjecaj na neke sustave pitke vode.
Dvadeset najvećih rijeka na Zemlji nosi oko 40% ukupnog kontinentalnog otjecanja, od čega sama Amazona čini 15%. Ali rijeke su, za razliku od drugih malih komponenti hidrosfere, brzi prijenosnici vode. Voda se u rijekama obnavlja mnogo brže nego u bilo kojem drugom dijelu hidrosfere. Stoga, unatoč relativno maloj trenutnoj zalihi vode u kanalima, rijeke tijekom godine isporučuju do ušća masu vode jednaku 4,5 10 19 g.
Rijeke su vrlo raznolike po veličini, dubini i brzini toka. Takav div kao što je Amazon, najveća rijeka na svijetu, karakteriziraju sljedeći pokazatelji:
Duljina je gotovo jednaka polumjeru Zemlje;
količina vode nošene kroz presjek na ušću je oko 200 tisuća tona. i 3/s;
- slivno područje s teritorija od 6,915 milijuna km 2, što je tek nešto manje od takvog kontinenta kao što je Australija.
Karakteristike deset najvećih rijeka na svijetu dane su u tablici. 2.2
Ali većina rijeka su srednje, male i vrlo male rječice i potoci, čija se duljina može mjeriti u metrima.
Rijeke duljine od 101 do 200 km i slivnog područja od 1000 do 2000 km 2 nazivaju se malima. Na području ZND-a postoji oko 150 tisuća rijeka duljine 10 km ili više. Ali ako računamo sve rijeke čija je duljina mnogo manja od 10 km, tada će biti oko 3 milijuna takvih rijeka.
Ukupna duljina malih, srednjih i velikih rijeka prelazi 3,9 milijuna km. U tablici. 2.3 uspoređuje prosječni globalni kemijski sastav riječnih voda i prosječni sastav kontinentalne kore. Ova usporedba ističe dvije značajke:
- u otopljenom stanju u kemijskom sastavu slatke vode dominiraju četiri metala prisutna u obliku jednostavnih kationa (Ca 2+, Na +, K + i Mg 2+);
- ionski sastav otopljenih tvari u slatkoj vodi bitno se razlikuje od sastava tvari u kontinentalnoj kori, naime koncentracija iona u otopini niža je od koncentracije iona u kori.
Karakteristike deset najvećih rijeka svijeta
Tablica 2.2
|
Ime |
Površina sliva, mln km2 |
Protok vode na ušću, m 3 / s |
Kontinent |
||
|
Amazon (s Maranionom) |
|||||
|
Mississippi (s Missourijem) |
sjevernjački |
||||
|
Ob (s Irtišem) |
|||||
Tablica 23
Usporedba prosječnog sastava bazičnih kationa u stijenama kontinentalne kore i riječnih voda
Opća priroda topljivosti soli u vodi ovisi o naboju i ionskim radijusima z/r(Slika 2.1). Ioni s niskim vrijednostima z/r visoko su topljivi, tvore jednostavne ione u otopini i obogaćeni su u fazi otopine riječne vode u usporedbi s fazom suspenzije.
Riža. 2.1.
Ioni s prosječnim vrijednostima z/r su relativno netopljivi i imaju relativno velike omjere čestica/otopina u riječnoj vodi. Ioni s visokim vrijednostima z/r stvaraju složene anione (tzv. oksianione) i ponovno postaju topljivi.
Ion kalcija koji se oslobađa tijekom otapanja vapnenca djeluje kao indikator procesa trošenja. Stoga se omjer Na + /(Na + + Ca 2+) može koristiti za razlikovanje izvora iona za slatku vodu - kiše i atmosferilija.
Kada je natrij dominantni kation (doprinos morske soli je značajan), relativni sadržaj Na + /(Na + + Ca 2+) približava se jedinici.
Kada prevladava kalcij (doprinos procesa trošenja je značajan), vrijednosti NaV(Na + +Ca 2+) približavaju se nuli. Sastav otopljenih soli u riječnoj vodi može se klasificirati usporedbom relativnog sadržaja Na + / (Na + + Ca 2+) s ukupnim brojem iona prisutnih u otopini (slika 2.2).
Riža. 2.2. Promjena u težinskom omjeru Na + /(Na + + Ca 2+ ) kao funkcija ukupnih otopljenih čvrstih tvari i ionske jakosti za površinske vode.
Strelice pokazuju evoluciju kemijskog sastava od izvora i nizvodno
Koncentracija otopine elektrolita može se izraziti u smislu ionske jakosti (/), definirane kao
Gdje SA - koncentracija iona i, mol l -1 ; z(- ionski naboj g p - broj iona u otopini.
Budući da ionska jakost uzima u obzir utjecaj naboja različitih iona, bolje ju je koristiti kao mjeru koncentracije složene otopine elektrolita nego jednostavni zbroj molarnih koncentracija. Slatke vode imaju vrijednosti ionske jakosti u rasponu od 10 ~ 4 do 10 _3 mol l -1 . Morska voda ima prilično konstantnu ionsku jakost od 0,7 mol l -1.
Naravno, ne samo morske, već i slatke vode pate od onečišćenja uljem. Otpadne vode iz rafinerija, izmjene ulja u automobilima, curenje ulja iz kućišta radilice i prskanje benzina i dizelskog goriva tijekom punjenja goriva u automobile doprinose onečišćenju izvora vode i vodonosnika. Pritom se zagađuju ne samo, pa čak ni ne toliko površinske nego podzemne vode. Budući da benzin prodire u tlo sedam puta brže od vode i daje pitkoj vodi neugodan okus čak iu koncentracijama niskim od 1 ppm, takva kontaminacija može značajnu količinu podzemne vode učiniti neprikladnom za piće.
3. Utjecaj naftnih derivata na vodene ekosustave
Lož ulje, dizelsko gorivo, kerozin (sirova nafta se mnogo lakše podvrgava biološkoj i drugoj degradaciji), prekrivajući vodu filmom, otežava izmjenu plina i topline u oceanu i atmosferi, te apsorbira značajan dio biološki aktivne komponente sunčev spektar.
Intenzitet svjetlosti u vodi ispod sloja prolivene nafte obično je samo 1% intenziteta svjetlosti na površini, u najboljem slučaju 5-10%. Tijekom dana sloj tamno obojenog ulja bolje apsorbira sunčevu energiju, što dovodi do povećanja temperature vode. S druge strane, smanjuje se količina otopljenog kisika u zagrijanoj vodi, a povećava se brzina disanja biljaka i životinja.
Kod jakog zagađenja uljem najočitiji je njegov mehanički učinak na okoliš. Tako je naftna mrlja nastala u Indijskom oceanu kao posljedica zatvaranja Sueskog kanala (rute svih tankera s arapskom naftom prolazile su kroz Indijski ocean u tom razdoblju) smanjila je isparavanje vode za 3 puta. To je dovelo do smanjenja oblačnosti nad oceanom i razvoja sušne klime u okolnim područjima.
Važan čimbenik je biološki učinak naftnih derivata: njihova izravna toksičnost za hidrobionte i poluvodene organizme.
Obalne zajednice mogu se poredati prema rastućoj osjetljivosti na zagađenje uljem sljedećim redoslijedom:
Stjenovite obale, kamene platforme, pješčana plaža, šljunčana plaža, zaklonjene stjenovite obale, zaklonjene plaže, močvare i mangrove, koraljni grebeni.
4. Policiklički aromatski spojevi: izvori ben (a) pirena, ben (a) pirena u vodi, pridneni sedimenti, planktonski i bentoski organizmi, razgradnja ben (a) pirena morskim organizmima, posljedice onečišćenja ben (a) pirenom
Onečišćenje policikličkim aromatskim ugljikovodicima (PAH) sada je globalno. Njihova prisutnost je utvrđena u svim elementima prirodnog okoliša (zrak, tlo, voda, biota) od Arktika do Antarktika.
Brojni su PAH-ovi s izraženim toksičnim, mutagenim i kancerogenim svojstvima. Njihov broj doseže 200. U isto vrijeme, PAH raspoređeni u biosferi nisu veći od nekoliko desetaka. To su antracen, fluorantren, piren, krizen i neki drugi.
Najkarakterističniji i najčešći među PAH je benzo(a)piren (BP):
BP je visoko topiv u organskim otapalima, dok je izrazito slabo topiv u vodi. Minimalna učinkovita koncentracija benzo(a)pirena je niska. BP se transformira pod djelovanjem oksigenaza. Produkti transformacije BP su krajnji karcinogeni.
Udio BP u ukupnoj količini opaženih PAH je mali (1-20%). Oni ga čine značajnim:
Aktivna cirkulacija u biosferi
Visoka molekularna stabilnost
Značajno prokancerogeno djelovanje.
Od 1977. godine BP se na međunarodnoj razini smatra indikatorskim spojem po čijem se sadržaju ocjenjuje stupanj onečišćenja okoliša kancerogenim PAH-ovima.
Izvori benz(a)pirena
Različiti abiotički i biotički izvori uključeni su u stvaranje prirodne pozadine benzo(a)pirena.
Geološki i astronomski izvori. Budući da se PAH sintetiziraju tijekom toplinskih transformacija jednostavnih organskih struktura, BP se nalazi u:
materijal meteorita;
magmatske stijene;
hidrotermalne formacije (1-4 µg kg -1);
Vulkanski pepeo (do 6 µg kg -1). Globalni protok vulkanskog BP doseže 1,2 tone godišnje -1 (Izrael, 1989).
Abiotička sinteza BP moguća je tijekom izgaranja organskih materijala tijekom prirodnih požara. Pri izgaranju šume, travnatog pokrivača, treseta nastaje i do 5 tona godišnje -1. Biotička sinteza BP utvrđena je za brojne anaerobne bakterije sposobne sintetizirati BP iz prirodnih lipida u pridnenim sedimentima. Prikazana je mogućnost sinteze BP i klorele.
U suvremenim uvjetima povećanje koncentracije benzo(a)pirena povezuje se s antropogenim podrijetlom. Glavni izvori BP su: kućna, industrijska ispuštanja, ispiranje, transport, nesreće, transport na velike udaljenosti. Antropogeni protok BP iznosi približno 30 t godišnje -1 .
Osim toga, važan izvor BP koji ulazi u vodeni okoliš je transport nafte. U tom slučaju oko 10 t godišnje -1 dospije u vodu.
Benz(a)piren u vodi
Najveće onečišćenje BP karakteristično je za zaljeve, zaljeve, zatvorene i poluzatvorene morske bazene podložne antropogenom utjecaju (tablica 26). Najviše razine onečišćenja BP trenutno su zabilježene za Sjeverno, Kaspijsko, Sredozemno i Baltičko more.
Benz(a)piren u pridnenim sedimentima
Ulazak PAH-ova u morski okoliš u količini većoj od mogućnosti njihovog otapanja povlači za sobom sorpciju ovih spojeva na suspendirane čestice. Suspenzije se talože na dno i, posljedično, BP se nakuplja u pridnenim sedimentima. U ovom slučaju, glavna zona akumulacije PAH je sloj od 1-5 cm.
PAH u oborinama često su prirodnog porijekla. U tim su slučajevima ograničeni na tektonske zone, područja dubokog toplinskog utjecaja, područja raspršivanja akumulacija plina i nafte.
Ipak, najveće koncentracije BP nalaze se u zonama antropogenog utjecaja (Tablica 27).
Tablica 27
Prosječne razine onečišćenja morskog okoliša benzo(a)pirenom μg l–1
Benz(a)piren u planktonskim organizmima
PAH se ne sorbiraju samo na površini organizama, već se koncentriraju i intracelularno. Planktonske organizme karakterizira visoka razina akumulacije PAH (Tablica 28).
Sadržaj BP u planktonu može varirati od nekoliko μg kg-1 do mg kg-1 suhe težine. Najčešći sadržaj je (2-5) 10 2 µg kg -1 suhe težine. Za Beringovo more faktori akumulacije (omjer koncentracije u organizmima i koncentracije u vodi) u planktonu (Cp/Sw) kreću se od 1,6 10 do 1,5 10 4, faktori akumulacije u neustonu (Cn/Sw) u rasponu od 3,5 10 2 do 3.6 10 3 (Izrael, 1989.).
Benz(a)piren u bentoskim organizmima
Budući da se većina bentoskih organizama hrani suspendiranom organskom tvari i detritusom tla, koji često sadrže PAH u koncentracijama većim nego u vodi, bentonti često akumuliraju BP u značajnim koncentracijama (Tablica 28). Poznato je nakupljanje PAH-a od strane mnogočetinaša, mekušaca, rakova i makrofita.
Tablica 28
Koeficijenti akumulacije BP u različitim objektima ekosustava Baltičkog mora (Izrael, 1989.)
Razgradnja benzo(a)pirena morskim mikroorganizmima
Budući da su PAH tvari koje se prirodno pojavljuju, prirodno je da postoje mikroorganizmi koji ih mogu uništiti. Tako su u pokusima u sjevernom Atlantiku bakterije koje oksidiraju BP uništile 10–67% primijenjenog BP. U pokusima u Tihom oceanu pokazala se sposobnost mikroflore da uništi 8-30% unesenog BP. U Beringovom moru mikroorganizmi su uništili 17-66% unesenog BP, u Baltičkom moru - 35-87%.
Na temelju eksperimentalnih podataka konstruiran je model za procjenu transformacije BP u Baltičkom moru (Izrael, 1989.). Pokazalo se da su bakterije gornjeg sloja vode (0-30 m) sposobne razgraditi do 15 tona nafte tijekom ljeta, do 0,5 tona tijekom zime. Ukupna masa BP u Baltičkom moru procjenjuje se na 100 t. je jedini mehanizam za njegovu eliminaciju, vrijeme koje će biti potrošeno na uništavanje cjelokupne raspoložive zalihe BP bit će od 5 do 20 godina.
Posljedice onečišćenja benzo(a)pirenom
Za BP je dokazana toksičnost, karcinogenost, mutagenost, teratogenost i utjecaj na reproduktivnu sposobnost riba. Osim toga, kao i druge teško razgradljive tvari, BP je sposoban bioakumulirati u hranidbenim lancima i stoga predstavlja opasnost za ljude.
Predavanje 18; Problem povećanja kiselosti vode
Izvori i distribucija: antropogene emisije sumpornih i dušikovih oksida.
Učinak kiselih oborina na okoliš: osjetljivost vodenih tijela na zakiseljavanje, tamponski kapacitet jezera, rijeka, močvara; učinak acidifikacije na vodenu biotu.
Borba protiv zakiseljavanja: perspektive.
Zakiseljavanje okoliša nakupljanjem jakih kiselina, ili tvari koje tvore jake kiseline, ima dubok učinak na kemijski režim i biotu desetaka tisuća jezera, rijeka, slivova u sjevernoj Europi, sjeveroistočnoj Sjevernoj Americi, dijelovima istočne Azije i drugdje, iako u manjoj mjeri. Zakiseljavanje vode određeno je smanjenjem kapaciteta neutralizacije (acid neutralizing capacity – ANC). Zakiseljene vode podliježu kemijskim i biološkim promjenama, mijenja se vrsta vrste biocenoza, smanjuje se biološka raznolikost itd. Visoka koncentracija H+ dovodi do oslobađanja metala iz tla, s njihovim naknadnim transportom u jezera i močvare. Visoka koncentracija H+ u vodotocima također dovodi do oslobađanja metala, uključujući i otrovne, iz riječnih sedimenata.
