Říční ekosystémy Z4825 2. Chemické charakteristiky GEOGRAFICKÝ ÚSTAV PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA MU Mgr. Karel Brabec, Ph.D. brabec@sci.muni.cz SYLABUS 1. Fluviální struktury a procesy, říční síť a krajina, fyzikální charakteristiky 2. Chemické charakteristiky, cykly látek 3. Sedimenty, hydraulické faktory, typy substrátu, organická hmota a procesy 4. Říční biota - mikroorganismy, řasy, makrofyta, produkce a dekompozice 5. Říční biota - bezobratlí živočichové 6. Říční biota - ryby a další obratlovci 7. Potravní sítě, toky látek a energie 8. Regulace a morfologická degradace vodních toků 9. Znečištění vodních toků a kombinace stresorů 10. Vodohospodářské strategie, hodnocení stavu vod 11. Ochrana a revitalizace říčních ekosystémů 12. Případové studie 13. Exkurze: regulovaný tok v městské krajině KLASIFIKACE Materiál t ran sportovaný vodními toky • rozpuštěný/rozptýlený (plaveniny) • organický/anorganický • podle chemického složení PŘEHLED témata • voda • anorganická hmota v plaveninách (AI, Fe, Si, Ca, K, Mg, Na, P) • rozpuštěné ionty (Ca2+, Na+, Mg2+, K+, HC03-, S042", Cl) • rozpuštěné živiny (N, P, Si) • suspendovaná a rozpuštěná organická hmota • plyny (N2,C02,02) • těžké kovy (rozpuštěné i suspendované) ROZPUŠTĚNÉ PLYNY výměna • kyslík, oxid uhličitý a dusík • C02 (0,03% v atmosféře) je více rozpustný ve vodě než kyslík • podzemní vody - nízké koncentrace 02 a zvýšené C02 (mikrobiální rozklad organické hmoty při průchodu vody půdou) • v malých, turbulentních tocích bez znečištění zajišťuje difúze plynů koncentrace 02 a C02 v okolí nasycenosti (saturace) • difúze hraje menší roli u větších toků (menší podíl hladiny k objemu a hladina bez turbulence) • vtákových podmínkách se více projevuje biologická aktivita, organické znečistenia kyselé deště (změny uhličitanového pufračního systému, který ovlivňuje množství volného C02 v roztoku) • ve větších znečištěných tocích parciální tlak C02 ve vodě až 20x vyšší než ve vzduchu PLYNY - KYSLÍK výměna • množství ve vodě závislé na teplotě, tlaku • uvolňování fotosyntetizujícími organismy (světlá část dne) • spotřeba respirací heterotrofních organismů • výměna plynů v tocích - difúze na hladině, turbulence - promíchávání, zvětšení povrchu • propojení s podzemními a intersticiálními vodami • odčerpávání při rozkladu organické hmoty (antropogenní tlaky) • na podzim více 02 na horních tocích ve srovnání s nižšími (v zimě naopak) • podzim - rozklad opadu dále po toku spotřebovává kyslík • zima - vyšší fotosysntetická aktivita v nižších polohách PLYNY - 02 výměna 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 0000 0500 1000 _ 1500 Time (h) 2CO0 -0.4 <- 5000 1000 500 100 - 50 Dolores River, *,>. P^0 f Utah, USA ;XX * E >.°Or 10 0 1 (a) River Barle, UK "' ' ■ „L. i l 1 10 100 Discharge {m3 s-1) 1000 20 (C) September 30 1 October 1981 12 200 150- c o n 100 C c o 870723 870730 870806 Fig. 4.3 Flow-related variations in river solute concentrations. |a) Solute concentration in discharge rating relationships (data for Dolores River; from Torns et al 1965). (b) Storm-period changes in water chemistry in the Swedish catchment, Svartbergct (after Bishop et al 1990). (c| Variation in storm-period solute response of Na+ according to precipitation chemistry in a French drainage basin; Valet des Cloutasses (after Dupraz et al 1982). VODIVOST • celkové rozpuštěné látky (total dissolved solids-TDS) • z toho asi 50 % HC03-, 10-30 % Cl- a S042" • dominance vymývání sedimentárních hornin, především karbonátových minerálů • vodivost vody je ovlivňována přítomností anorganických látek (chloridové, dusičnanové, síranové a fosforečné anionty; sodné, horečnaté, vápenaté, železité/železnaté a hlinité kationty) VODIVOST vazba na průtok (Martinický potok) July 2011 f VV\/vv v w -V —j=l— Jn__ 15 — Řady2 Řadyl 10 Řady3 July 2011 _ _cLL_« ..................n J „L August 2011 11"* >„■--- .....................1................................... 1316 BMHB^MlíraaS^ 1 Sept ember2011 —conductivity "i................................. 193 75 57 33 MJMĚOTaffiB537E9CraOTMHy HfiKm HYDROGEOLOGIE vodivost HYDROGEOLOGIE dusičnany DUSIČNANY témata OBSAH DUSIČNANŮ V POVRCHOVÝCH VODÁCH v letech 2007 - 2010 FOSFOR témata OBSAH FOSFORU V POVRCHOVÝCH VODÁCH v letech 2007 - 2010 Chemické parametry vody (porovnání Martinického a Anenského potoka) Košetice-5.10. 2015 parametr jednotky zkr MartP MartTun AnenP TOC (mg.ľ1) TOC 5.8 15 2.8 BSK5 (mg.ľ1) BOD5 0.8 2.1 0.5 amonné ionty (mg.ľ1) NH4 0.07 0.06 dusitany (mg.ľ1) N02 0.01 0.02 0.005 dusičnany (mg.ľ1) N03 9.32 0.61 12.4 fosforečnany (mg.ľ1) P04 0.05 0.01 0.02 fosfor-celkový (mg.ľ1) P-tot 0.048 0.104 0.025 chloridy (mg.ľ1) Cl 18.6 6.58 9.99 pH pH 6.8 6.2 6.6 Ca + Mg (mmol.ľ1) CaMg 0.81 1.88 0.9 Ca (mg.ľ1) Ca 21.1 51.9 22.8 Mg (mg.ľ1) Mg 6.95 14.3 7.98 2/9/2015_koryto tůň teplota vody (°C) 15.6 16.4 vodivost 270 239 rr»7p kyslík Imy/h 7 1.7fi saturace kyslíku (%)_82.4 13.5 ŽELEZO KOLOBĚH SÍRY světlo, 02 20. Schéma koloběhu síry mezi atmosférou, hydrosférou a pedosférou. Rovněž „atmosférický" stupeň koloběhu může někdy probíhat při dostatku kyslíku v sedimentech nebo ve vodě nádrže, vyznačením rychlosti jednotlivých stupňů koloběhu „pomalý" znamená ve dnech a „rychlý" v hodinách (z Kelloga a kol,, 1972, modifikovali Goldman et Horne, 1983) KOLOBĚH C02 Co2 v roztoku org. uhlík ■ t anorg. uhlík (hlavně C02) 14. Koloběh oxidu uhličitého ve vodních ekosystémech (podle Russel-Huntera, 1971) METODY MĚŘENÍ • měření v terénu (vodivost, pH, redox, rozpuštěný kyslík) • datalogger • laboratorní stanovení