1. Химизм озерных вод
2. Характеристика рек умеренного климата
3. Годовые амплитуды
4. О чем свидетельствует карта осадков
5. Теории происхождения подземных вод
Список использованной литературы
1. Химизм озерных вод
Вода, представляя собой «всеобщий растворитель», никогда не бывает в природе химически чистой, всегда содержит в растворе те или иные газы и минеральные вещества (соли). Химический состав воды озер определяется тремя группами факторов:
1) составом поступающей в озеро воды (осадки, притоки);
2) изменениями, происходящими с водой за время пребывания в самом озере, - разбавление дождевой водой, выпадение химических осадков, действие биологических процессов (выделение кислорода растениями, углекислоты и аммиачных солей животными; поглощение кислорода, кремнезема, карбонатов и фосфатов теми и другими), выщелачивание горных пород дна и берегов озера - каменной соли, гипса, в меньшей степени кремнезема и др.;
3) расходом воды путем испарения (повышение концентрации солей) и стока, выносящего, главным образом, поверхностные воды, обладающие определенным химизмом, отличным от состава остающихся глубинных слоев.
Химический режим озера имеет свой годовой ход, подчиняющийся определенной закономерности, и иногда, особенно в больших озерах, различен в разных участках водоема (например, в Каспии отдельные части его резко различны по своему химизму) под влиянием притоков или каких-либо других местных условий. Очень значительны могут быть также и различия между поверхностными и глубинными водами. Так, прежде всего различен в поверхностных и глубинных слоях газовый режим. На поверхности газы (кислород, азот, углекислый газ) поступают в воду из атмосферы в прямой зависимости от давления и в обратной - от температуры воды: чем холоднее, тем больше. Глубинные слои благодаря повышенному давлению, под которым они находятся, могли бы содержать больше газов, но непосредственно из атмосферы они могут получить их только во время полной циркуляции, выходя при перемешивании на поверхность (следовательно, при обычном атмосферном давлении); в остальное же время атмосферные газы могут поступать па глубины только диффузией.
Количество газов на глубине, конечно, не остается неизменным, изменяется происходящими там химическими и биологическими процессами.
Во многих озерах (так называемого балтийского, или эвтрофного, типа) наблюдается полное соответствие в вертикальном распределении: кислорода и температуры. Максимум О2 приходится у них в эпилимнионе, далее следует резкий скачок, аналогичный термическому, и в гиполимнионе количество О2 постепенно убывает ко дну. Углекислота в этих озерах распределяется обратно: ее мало в эпилимнионе, затем количество ее резко возрастает; в гиполимнионе содержание СО2 постепенно повышается до дна. Во время полной циркуляции наступает газовое равновесие с одинаковым содержанием кислорода и углекислоты на всех глубинах. В гиполимпионе некоторых озер встречается сероводород, происходящий от разложения органических веществ и во время циркуляции распределяющийся обычно во всей толще воды. Сероводород содержится, например, в глубоководных слоях Каспия, особенно в его средней части, где, поэтому отсутствует всякая жизнь, за исключением серных бактерий.
Минеральный (солевой) режим озера связан с его водным балансом, в частности с проточностью. Соли вносятся в озеро, главным образом, притоками, и если нет стока, происходит накопление солей, могущее привести к засолонению водоема. Таким образом, условием засолонения озера является положительный солевой баланс его, т. е. преобладание прихода солей над расходом. Качество, а отчасти и количество солей, вносимых в озеро, зависит от геологического сложения бассейна.
Расходуются соли преимущественно организмами, следовательно, главным образом - в эпилимнионе и в литоральной зоне. Понятно, что в вертикальном направлении распределение солей будет неравномерным.
По составу и количеству солей все озера можно разделить на пресные и соленые.
Пресными водоемами считаются те, в которых общее содержание солей меньше 1 промиле (т. е. 1 г на 1 л). По составу солей в пресных озерах преобладают карбонаты, распределение которых подчинено вертикальной стратификации и выравнивается только во время общей циркуляции. СаСО3 иногда выделяется на растениях литоральной зоны.
Карбонаты, а в некоторых озерах и железистые соединения в виде гидроокиси, претерпевают в толще воды сложный круговорот, связанный отчасти с деятельностью организмов.
Соединения кремния, потребляющиеся некоторыми организмами в верхних слоях, в нижних могут достигать значительной концентрации. Содержание минеральных веществ в соленых озерах может во много раз превышать соленость океанов, доходя в исключительных случаях до 368 промиле - озерко Гюсгундаг у Арарата.
Каспий и Арал, имея в среднем соленость ниже океанической, могут быть названы солоноватоводными. Но восточные заливы Каспия - Кара-Богаз-Гол и Кайдак, находящиеся среди пустыни, гораздо солонее, особенно первый.
Соленые озера, располагающиеся почти исключительно в пустынно-степной зоне, разделяются на 3 главных типа : собственно соленые, с преобладанием хлоридов (NaCl и MgCl2) и примесью сульфатов латрия (Na2SО4) и магния (MgSО4) - Эльтон, Баскунчак, Мертвое море, Большое Соленое; содовые, или натронные, в которых наряду с хлористым натрием играют роль углекислый натрий (Na2CO3) и сернокислый натрий (Na2SО4) - озера Ван, Гюсгундаг и др.; наконец, более редкие борные озера, содержащие наряду с другими солями буру (Na2B4О7),- некоторые озера Ирана, Тибета и Калифорнии.
При пересыщении соленого раствора в озере соли выпадают в осадок К таким самосадочным озерам относятся у нас Эльтон, Баскунчак, зкоторые сибирские и крымские озера. Прежде всего обычно выпадает в осадок сульфат кальция, затем сульфат и карбонат натрия, потом хлорид натрия, наконец, хлорид магния.
Своеобразные условия господствуют в системе Каспий - Кара-Богаз-Гол. Солоноватые воды Каспия, проникая узким и мелким проливом в Кара-Богаз-Гол, подвергаются здесь, благодаря громадному испарению, концентрированию примерно в 18 раз; при этом происходит и изменение соотношения количества различных солей. Кара-Богаз-Гол, таким образом, являясь громадным испарителем, служит и опреснителем Каспия.
Хотя химический состав озера важен для всех организмов, о чем свидетельствуют, например, специализированные виды растений и животных, обитающие в соленых озерах, именно растения, осуществляющие фотосинтез, сильнее всего влияют на химизм озерных вод. В процессе фотосинтеза солнечная энергия используется для превращения углекислоты и воды в углеводороды и кислород. При этом помимо диоксида углерода и воды в фотосинтезе участвуют еще 18–20 химических элементов, и уменьшение содержания любого из них ниже оптимальной потребности существенно замедляет процесс фотосинтеза. Эта т.н. гипотеза лимитирующей роли питательных элементов, выдвинутая в середине 19 в. Юстусом Либихом, до сих пор используется при характеристике водных экосистем. В пресных водоемах большинство питательных элементов присутствует в количествах, превышающих потребность в них, однако два из них – азот и фосфор – относительно редки. Именно эти элементы, порознь или совместно, лимитируют процесс фотосинтеза, или первичную продукцию. Более того, поскольку некоторые синезеленые водоросли способны связывать атмосферный азот, превращая его в аммоний и используя в процессе фотосинтеза, а фосфор не имеет такого источника, то последний становится наиболее важным лимитирующим элементом. В результате многие существенные характеристики озер, как, например, суммарный прирост первичной продукции или обилие водорослей, находятся в прямой зависимости от содержания фосфора в озерах. Поэтому озера классифицируют по этому показателю. Выделяются олиготрофные озера (с низким содержанием питательных веществ), мезотрофные (со средним содержанием) и эвтрофные озера (с высоким содержанием питательных веществ).
Эпилимнион почти всегда насыщен растворенным кислородом, образующимся здесь в процессе фотосинтеза, а также захваченным из пограничного слоя атмосферы при циркуляции воды. В то же время все прочие элементы, необходимые для фотосинтеза и роста, извлекаются из воды водорослями, и химизм вод эпилимниона подвергается соответствующим изменениям. Одновременно эпилимнион производит много органического детрита, состоящего из отмерших фрагментов водорослей, опускающегося в гиполимнион. Там растворенный кислород затрачивается на дыхание и разложение, и многие неорганические вещества возвращаются в воду. Таким образом, в стратифицированном озере первоначально однородная водная масса подразделяется на два четко различающихся слоя: верхний, более теплый, с дефицитом доступных питательных элементов, и нижний, более холодный, с более высокой концентрацией питательных элементов. В условиях умеренного климата это разделение имеет место и зимой и летом, хотя зимой оно менее выражено, поскольку подо льдом из-за меньшего доступа света значительно снижается уровень первичной продукции вод. В нестратифицированных озерах сезонные изменения происходят во всей водной толще.
Во многих озерах, богатых питательными элементами, фотосинтез протекает настолько интенсивно, что растворенный кислород оказывается полностью израсходованным непосредственно у поверхности донных отложений. В этом случае наблюдаются еще более значительные изменения химического состава воды. На поверхности раздела донных осадков и воды содержащие кислород нерастворимые соединения железа теряют кислород и становятся растворимыми, в результате чего большое количество железа, марганца, фосфора и азота поступает в воду. Этот процесс называется внутренней эвтрофикацией, так как в некоторых озерах в результате ветрового перемешивания или влияния внутренних сейш высвободившиеся из осадков питательные элементы попадают в верхний слой воды, повышая таким образом трофический уровень озера. В районах умеренного климата в период весеннего и осеннего перемешивания вод поверхностный слой осадков вновь поглощает кислород, все различия в химическом составе воды по глубине исчезают, и водная масса вновь становится химически однородной.