– 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.
Откуда берётся в воде кислород и почему не задыхаются рыбки в аквариуме
Иногда самые простые вопросы об окружающем мире превращаются в загадку. Даже процессы, происходящие в природной среде, зачастую не вполне ясны. Например, откуда берётся кислород в воде? Казалось бы, в этом нет смысла разбираться – он просто там есть, это всем известно, проходили ещё в школе. Но вот вспомнить, как так получается, непросто.
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.
Как происходит образование кислорода в воде?
Источников образования кислорода три:
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.
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.
Рыбы, моллюски и прочие обитатели морей и океанов всегда завораживали людей своим размеренным темпом жизни, грациозными движениями своих тел. Обитатели водного мира поражают многообразием своих форм и расцветок. Несмотря на кардинальные различия с млекопитающими, непременным условием их существования является наличие кислорода в воде.
Откуда берется кислород в воде?
Воду, как и воздух, насыщают кислородом растения. При этом лишь на 20 процентов обеспеченность кислородом зависит от его выделения наземными растениями — в основном, тропическими лесами, и на 80 процентов — океаническими и морскими водорослями — фитопланктоном. Поэтому океан по праву зовется легкими планеты Земля. В клетках сине-зеленых водорослей, составляющих основу фитопланктона, происходит реакция фотосинтеза, в результате которой происходит преобразование смеси диоксида углерода и воды в глюкозу.
В результате, в больших количествах высвобождается кислород. Необходимую в процессе протекания фотосинтеза энергию предоставляет солнечный свет. Глюкоза же является источником питания для растений, а кислород необходим для дыхания.
Как рыбы получают кислород, растворенный в воде
Дыхание рыб обеспечивается жабрами. Они расположены в парных отверстиях — жаберных щелях, и пронизаны многочисленными кровеносными сосудами. Этот орган образовался в результате долгого процесса эволюции вследствие выпячивания стенок глотки и наружного покрова. Это своеобразный насос, работа которого обеспечивается скелетом рыбы и мышцами жаберных дуг, попеременно закрывающими и открывающими жаберные крышки. Через рот вода поступает в жабры, отдает капиллярам кровеносных сосудов растворенный в воде кислород, и выталкивается обратно.
Что применяется в домашних аквариумах для насыщения воды кислородом
Для увеличения степени насыщения кислородом воды в аквариумах, применяется как специальное оборудование, так и препараты для активизации роста аквариумных растений.
Самым простым из способов обогащения кислородом является аэрация — продувание воздуха сквозь толщу воды. Этот метод позволяет выровнять температуру воды в аквариуме за счет перемешивания слоев воды, увеличивает проницаемость грунта. Эти действия избавляют от таких неприятностей, как загнивание органических остатков и выделение аммиака, метана и сероводорода. Аэрация воды производится с помощью аквариумного компрессора, который нагнетает воздух ко дну аквариума, а далее, в виде пузырьков, воздух поднимается сквозь толщу воды. При этом происходит насыщение воды кислородом, который необходим для дыхания растений и рыб.
Нелишним будет и использование специальных биологических препаратов для ежедневного ухода за водными растениями. Ведь кроме кислорода, подводный сад выделяет большое количество энзимов и необходимых для рыб витаминов, препятствует размножению в аквариуме болезнетворных микробов.
Или мы просто незначительно переводим газосодержащий воздух из одного состояния в другое, который смешивается с воздушным океаном, восстанавливая первоначальный баланс воздушной смеси, свойственный атмосфере земли на настоящий момент, ничего не изменив в общем окружающем воздушном пространстве.
Кислород и вода это единая водновоздушная система на данном этапе эволюции нашей планеты, воздействовать на которую мы не в состоянии.
В далеком прошлом были гигантские пожары, когда сгорали леса целых континентов. Горели вырвавшийся из недр газ, бьющая фонтаном нефть. Выгорали торфяники, угольные пласты. При этом в большом количестве на горение потреблялся кислород.
Всё, что мы, люди, сжигаем за всю нашу сознательную историю – это ничто по сравнению с континентальным пожаром! По сравнению с горящим нефтяным морем, которое горит третий год! И оно еще будет гореть два года, пока полностью не выгорит. А что с кислородом? Он есть в воздухе, и поддерживает горение нефтяного моря. Кроме того, при наличии воды на планете, при понижении уровня кислорода запускается процесс активного его восстановления до исходного уровня.
Предположим, что кислород вырабатывают растения.
Мы знаем, что существует круговорот воды в природе. Тут вопросов нет. Мы знаем, что существуют теплые и холодные воздушные потоки. Существуют теплые и холодные течения в океанах. Все они существенно влияют на климат планеты.
Еще один удивительный момент. Зима. Вся Северная Америка и Евразия под снегом. В октябре все растения засыпают и только в апреле распускаются первые листочки. Все хвойные деревья тоже спят, и никакого кислорода не выделяют целых 6 месяцев! А мы этого не замечаем! Даже наоборот, говорим о какой – то зимней свежести! Ну, какая свежесть без кислорода!
Так откуда же берется кислород?
Предыдущая Метагалактика, сжимаясь, поглощает всю материю, в том числе и воду, и все газы вместе с кислородом. Рой Черных дыр сливается в единую Черную дыру. Происходит «утрамбовывание» материи собственной массой, или «Уничтожение Материи».
Вся материя Метагалактики собралась в единый Шар, так называемый Проматеринский Шар, с самой гигантской плотностью материи и с самым наивысшим уровнем сжатия. (См. статью «Происхождение нашей Вселенной» )
Запустился процесс «Возникновения Материи» или новой, нашей Метагалактики.
Эволюционная цепочка Возникающей Материи:
Ядро нашей планеты является частичкой Проматеринского Шара. Только в процессе эволюции Новой (нашей) Метагалактики ядро Земли имеет самую низкую плотность материи и самый низкий уровень сжатия, по отношению к Проматеринскому Шару.
Таким образом, ядро Земли содержит в себе все элементы предыдущей Метагалактики.
Итак, после Марса Солнце в очередной раз выбросило часть своего ядра. Ядро вспыхнуло ярким светом, и по удлиненной эллиптической орбите стало двигаться вокруг Солнца, облучая сверх мощной радиацией все планеты Солнечной системы.
Так появилась новая звезда Земля.
Вскоре эта звезда погасла, превратившись в планету, и на ней начались процессы остывания.
Излияние магмы, первая затвердевшая кора, и огромное выделение газов.
А так как ядро содержит в себе все элементы предыдущей Метагалактики, в составе вырывающихся газов была и вода. Первоначальная вода была сверхтяжелая, со сверхтяжелым кислородом, такая вода обладала высокой радиоактивностью, но в процессе эволюции она стала такой, какой мы её знаем. В газе современного вулкана так же присутствует вода, только значительно в меньшем количестве.
Ну, а там где вода,- там и свободный кислород. Где из воды выделяется кислород? В океанах – возможно. Но судя по равномерному распределению кислорода в атмосфере земли, кислород выделяется из водяного пара в верхних слоях атмосферы, под воздействием солнечных лучей, и выпадает равномерно на всю планету, независимо от того экватор это или полюс.
А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская Анализ и оценка качества поверхностных вод Учебное пособие. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с.
1. Водоемы и показатели качества воды
1.3. Растворенный в воде кислород
Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:
· процесс абсорбции кислорода из атмосферы;
· выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;
· поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.
Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. При каждом значении температуры существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам, составленным для нормального атмосферного давления. Аэрация – обогащение глубинных слоев воды кислородом – происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д.
Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ (P, N и др.) в воде. Продуцирование кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной, от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров).
В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах – от 0 до 14 мг/дм 3 – и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм 3 растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ.
В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/дм 3 в любой период года; для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода не должна быть ниже 4 мг/дм 3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм 3 – в летний.
Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков (табл. 15). Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме.
Содержание кислорода в водоемах с различной степенью загрязненности
Дыхание рыб обеспечивается жабрами. Они расположены в парных отверстиях — жаберных щелях, и пронизаны многочисленными кровеносными сосудами. Этот орган образовался в результате долгого процесса эволюции вследствие выпячивания стенок глотки и наружного покрова. Это своеобразный насос, работа которого обеспечивается скелетом рыбы и мышцами жаберных дуг, попеременно закрывающими и открывающими жаберные крышки. Через рот вода поступает в жабры, отдает капиллярам кровеносных сосудов растворенный в воде кислород, и выталкивается обратно.
Самым простым из способов обогащения кислородом является аэрация — продувание воздуха сквозь толщу воды. Этот метод позволяет выровнять температуру воды в аквариуме за счет перемешивания слоев воды, увеличивает проницаемость грунта. Эти действия избавляют от таких неприятностей, как загнивание органических остатков и выделение аммиака, метана и сероводорода. Аэрация воды производится с помощью аквариумного компрессора, который нагнетает воздух ко дну аквариума, а далее, в виде пузырьков, воздух поднимается сквозь толщу воды. При этом происходит насыщение воды кислородом, который необходим для дыхания растений и рыб.