Anna Pudłowska
Ochrona środowiska
III rok
Studia niestacjonarne
„Szczególne właściwości wody.”
Woda, tlenek wodoru- związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym.
Szczególne właściwości wody jako środowiska życia wynikają z struktury jej cząstek. Kąt miedzy wiązaniami obu atomów wodoru w cząsteczce wody wynosi ok. 105°C Postaje moment dipolowy który sprawia że cząsteczki wody mają skłonność do tworzenia wielkocząsteczkowych skupień i do rozpuszczania innych substancji. Cząsteczki wody łącząc się wiązaniami wodorowymi tworzą agregacje tzn. stale dołączają się. W wyniku łączenie się cząstek w agregaty woda zyskuje niezwykle właściwości. Ma ona największą gęstość w temperaturze 4°C. Napięcie powierzchniowe czystej wody jest większe niż innych cieczy (z wyjątkiem rtęci), umożliwia to wielu organizmom życie na lub przy powierzchni wody. Znaczna lepkość ma istotne znaczenie dla organizmów poruszających się w wodzie
Anomalie gęstości woda jest najbardziej gęsta w temperaturze 4°C woda o tej temperaturze zbiera się przy dnie dając nawet przy ostrej zimie środowisko dla życia organizmów. Maksimum gęstości ulega obniżeniu na skutek wzrostu zawartości soli i wzrostu ciśnienia hydrostatycznego
Woda ma duże ciepło właściwe jest bardzo powoli oddawane dlatego woda może gromadzić znaczne jego ilości. Powoduje to buforujące działanie dużych zbiorników wody na klimat i reaktywne i relatywnie powolne i przewidywalne zmiany temperatury zbiornikach w ciągu roku
Woda charakteryzuje się małą przewodnością cieplną w zbiornikach wodnych transport ciepła na skutek dyfuzji molekularnej jest ograniczony. W konsekwencji ciepło powinno było powstać tam gdzie było zaabsorbowane przede wszystkim w ogrzewanych słońcem wodach powierzchniowych . Jednak dzięki sile wiatru i ruchom wody powstaje dyfuzja turbulentna. Powstają przez to gradienty temperatury na których charakteryzuje się gradienty rozmieszczenia związków chemicznych i organizmów.
Na granicy powierzchni wody i atmosfery wytwarza się błonka dużych napięć powstająca dzięki siłom wzmożonego przyciągania międzycząsteczkowego. Napięcie powierzchniowe czystej wody jest większe niż innych cieczy i zależy od temperatury oraz zawartości rozmaitych związków chemicznych. Wiele organizmów wykorzystuje napięcie do przemieszczania się przez wodę.
W następstwie tworzenia się asocjatów woda nie przepływa swobodnie ”wewnętrzne tarcie”- lepkość dynamiczna przeciwdziała swobodnemu przepływowi. Gdy woda płynie lub gdy jakieś ciało porusza się w wodzie siły lepkości, a więc opór który stawia woda musi być przezwyciężony. W porównaniu z innymi cieczami woda ma stosunkowo małą lepkość i zależy od zawartości rozpuszczonych soli i temperatury.
Istnieje dwa rodzaje ruchów wody: turbulentny- burzliwy, decydującą rolę odgrywają siły bezwładności, laminarny- polega na poruszaniu się cząstek wody wzdłuż równoległych torów tzw. linii prądu. Przepływ laminarny jest wynikiem lepkości wody. Siły spójności zmuszają cząstki do synchronicznego ruchu. Bardzo małe organizmy żyją w środowisku przepływu laminarnego a duże w turbulentnym.
Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem z uwagi na specyfikę cząstek woda ma wysoką względną przenikalność oznacza to silne działanie dysocjacyjne na połączenia heteropolarne.
Gazy rozpuszczone w wodzie pochodzą z atmosfery lub z przemiany materii i aktywności organizmów. Ilość rozpuszczonych gazów zależy od właściwych dla określonego gazu współczynników rozpuszczalności i ciśnienia.
Światło jest ważnym czynnikiem dla życia i przetrwania organizmów. Część światła jest pochłaniana, a część obita. Im głębiej tym światło jest słabsze, a fotosynteza przebiega mniej sprawnie, a co za tym idzie jest mniej organizmów tlenowych, mniej życia. Fotosynteza najlepiej przebiega w określonym zakresie długości fali (400-750nm).
Temperatura ma znaczący wpływ na życie organizmów jak i na zawartość tlenu w wodzie. Woda jest najgęstsza w temperaturze 4°C dzięki promieniowaniu słonecznemu woda nagrzewa się jednak poprzez prądy konwekcyjne woda ulega mieszaniu. Dzięki tym wszystkim czynnikom możemy zatem podzielić jeziora na warstwy: epilimnion- ciepła warstwa, hypolimnion- zwany zimną warstwą, pomiędzy tymi warstwami leży przejściowa warstwa skoku termicznego metalimnion. Homotermia za sprawa tego zjawiska pod wpływem wiatru woda ma jednakowa temperaturę od dna do góry
Tlen w wodzie zależy od temperatury. W głębokich wodach jezior eutroficznych dochodzi do deficytu tlenu, a często do zupełnego odtlenienia głębokich wód. Również w rzekach obciążonych ładunkiem materii organicznej zawartość tlenu bywa bardzo niska. Na skutek intensywnie przebiegającej fotosyntezy w zbiornikach wodnych zasobnych w pierwiastki biogenne dochodzi często w ciągu dnia do przesycenia wody tlenem.
Liczba żyjących gatunków w wodzie pośrednio zależy też od pH. Najkorzystniejszym dla wielu organizmów jest pH=7 przy spadku do 5 spada ilość występujących organizmów zaś przy 4,5 występuje już zaledwie kilka gatunków.
W środowisku z prądem (silnym) mogą żyć osobniki o specjalnych przystosowaniach. Osobniki wód płynących są eksponowane na działanie prądu, który może porwać je z ich środowiska i unosić w dół strumienia. Wymywaniu przeciwdziałają rozmaite przystosowania morfologiczne i behawioralne. Dno szybko płynących strumieni jest najczęściej kamienisto-żwirowe, natomiast na dnie spokojnie płynących wód odkładane są piaski i iły.