Фізнко-хімічні властивості води та їх екологічне значення

Вода - найважливіша середовищеутворююча речовина, вплив якої на життєдіяльність організмів багатосторонній. Саме завдяки особливим властивостям води як універсального розчинника неорганічних і органічних речовин вона стала середовищем зосередження життя на Землі.

Молекулярна структура води, здатність до утворення розчинів неорганічних і органічних електролітів, слабка іонізація, питома теплоємність, велика прихована теплота плавління та пароутворення роблять воду особливо придатною для тієї ролі, яку вона відіграє в водних екосистемах взагалі та для їх біологічних компонентів зокрема.

Вода - рідина без запаху, смаку і кольору, щільністю 1,000 г/см³ при температурі 3,98°С. При 0°С перетворюється у лід, а при 100°С - у пару. Молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню. У природі існує шість ізотопних форм кисню і три - водню.

При взаємодії з іонами вода утворює гідратну оболонку. Під гідратацією розуміють суму енергетичних і структурних змін, які відбуваються у системі в процесі переходу газоподібних молекул та іонів в рідке середовище з утворенням розчину певного складу.

Під впливом температури та деяких хімічних чинників вода може дисоціювати (іонізуватись) на протилежно заряджені іони водню ЕҐ та гідроксил ОН. При цьому при взаємодії одного з цих іонів з іншими речовинами вода може перетворитись із нейтральної у кислу (переважають

Н*) або лужну (переважають негативно заряджені гідроксильні іони ОН).

Саме цим пояснюється те, що при підігріванні води й реакція зміщується в кислу сторону за рахунок збільшення позитивно заряджених водневих іонів.

Такі особливості води необхідно враховувати при оцінці можливого впливу температури, іонного складу та розчинених газів не тільки на п фізико-хімічні властивості, але й на біологічні рідини організмів гідробіонтів, які постійно пристосовуються до коливань абіотичних факторів середовища.

Щільність води

Під щільністю розуміють масу одиничного об’єму води - кг/м. Вона залежить від температури, наявності розчинних солей, а також від атмосферного тиску та вищерозташованих мас води.

Найбільша щільність хімічно чистої води, яка практично не має розчинних солей, при температурі 3,98 дорівнює 1 г/см. Із зниженням температури до 0°С, коли вода ще не перетворилась у лід, її щільність становить 998,87 кг/м³. При переході у стан льоду вона відразу зменшується до 916,7 кг/м³. Падає щільність і при підвищенні температури води вище 4°С. При досягненні 30°С вона становить 995,67 кг/ м³.

На щільність води впливає, крім температури, також кількість розчинених солей. Із зростанням мінералізації дещо підвищується і щільність води. Але між температурою, мінералізацією і щільністю води немає лінійної залежності. Тобто, щільність води зменшується в меншій мірі, ніж це можна було чекати від ступеню зростання температури води і її мінералізації. Така властивість води обумовлює виключно важливу її роль в забезпеченні стійкості водних екосистем та підтриманні якості води. Наприклад, при змішуванні вод різної температури і мінералізації утворюється змішана вода, яка має дещо більшу щільність, ніж кожна з них окремо. Так, при надходженні морської солоної води в Дніпровсько-Бузький лиман, де вона змішується з прісною, спостерігається ущільнення річкової води, що і обумовлює її зосередження переважно у придонних шарах. Перехідна зона між окремими масами води, які мають різну температуру і солоність і в якій спостерігається ущільнення вод, називається гідрологічним фронтом. Така зона може виявлятись на межі між прісними і солоними водами у гирлах річок (естуарний фронт), які впадають у море.

Завдяки таким процесам відбувається міграція біогенних елементів з донних відкладів у фотичний шар води (шар води, в якому достатня кількість світла для синтезу рослинами органічної речовини з використанням сонячної енергії) і як наслідок, активізація продукційної діяльності фітопланктону, зростання біомаси як фіто-, так і зоопланктону. Фактор щільності води відіграє дуже важливу роль у житті пелагічних організмів.

Найбільші коливання щільності води спостерігаються в місцях гідрофронтів в екотонних екосистемах, розташованих на межі змішування морських солоних і прісних вод, що надходять з річковим стоком.

Гідробіонти дуже чутливі як до зміни щільності, так і тиску води. Встановлено, що із збільшенням глибини прісних водойм на 10,3 м при

температурі 4°С тиск зростає на 1 атмосферу. Для солоних морських вод цей показник дещо менший. Так. на одну атмосферу тиск підвищується у морях вже на глибині 9,986 м. Така різниця прісних і солоних вод пояснюється більш високою концентрацією солей у морській вода. На великих глибинах океанів тиск може зростати у порівнянні з поверхнею більше, ніж на 1000 атмосфер.

Кольоровість води

Колір природних вод залежить від власного кольору розчинених у ній речовин, завислих частинок та мікроорганізмів, що населяють водну товщу. Забарвлення води зумовлено взаємовідносинами між водним середовищем, берегами водойми та метеорологічними факторами. На колір води впливають завислі речовини алохтонного и автохтонного походження.

Власний колір води (блакитний) виявляється лише у воді деяких чистих гірських озер. Цей колір залежить від вибіркового поглинання променів сонячного спектру: найперше у воді затухають найдовші світові хвилі (червоної частини спектру), а останніми - короткі хвилі його синьої частини. Сонячне світло, проходячи через воду, звільняється від червоних променів, поступово перетворюючись з білого в синій.

Природні води можуть мати зелене, жовте, буре і навіть чорне забарвлення, що зумовлено переважно наявністю гумінових речовин.

Крім того, колір води часто змінюється внаслідок масового розвитку тих чи інших планктонних організмів (“цвітіння”). Це так зване вегетаційне забарвлення. Зокрема при “цвітінні” синьозеленими водоростями вода набуває відповідного кольору, а при їх розкладі - навіть темносинього, внаслідок виділення пігментів фікоціану і фікобілінів; зелені водорості забарвлюють воду в зелений колір, діатомові надають їй жовтуватого відтінку; Dunaliella salina (дуналіела солоноводна), Euglena rubra (червона евглена) та Primnesium parvum (примнезій маленький) - червоного кольору.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: