Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vízkémia és hidrobiológia ELŐADÓK: MUSA ILDIKÓ (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vízkémia és hidrobiológia ELŐADÓK: MUSA ILDIKÓ (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)"— Előadás másolata:

1 Vízkémia és hidrobiológia ELŐADÓK: MUSA ILDIKÓ (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)

2

3 A tápanyagforgalom és a táplálkozási kapcsolatok egyszerűsített folyamatábrája

4

5 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (2) Élőhelyek  Levegő – víz határfelület  Nyíltvíz  Üledék (bentosz)  Élőbevonat  Parti zóna

6 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (1) Társulások Bakterioplankton Bakterioplankton Fitoplankton Fitoplankton Zooplankton (egysejtűek, kerekesférgek, kisrákok) Zooplankton (egysejtűek, kerekesférgek, kisrákok) Magasabbrendű vízinövények (makrofiton) Magasabbrendű vízinövények (makrofiton) Makroszkópos gerinctelenek (csigák, kagylók, szivacsok, stb.) Makroszkópos gerinctelenek (csigák, kagylók, szivacsok, stb.) Halak (növényevők, fenéktúrók, ragadozók) Halak (növényevők, fenéktúrók, ragadozók)

7 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (3) Kölcsönhatások az ökoszisztémában  Energia áramlás szintjei  Táplálkozási kölcsönhatások  Kompetíció  Minden elem összefügg egymással

8 Stream Corridor: 4 Dimensions

9

10 Stream Corridor Longitudinal Profile

11 Stream Order

12

13 Stream Classification

14 Stream attributes change with longitudinal location

15 Stream Corridor Lateral Profile

16 Long-Term Lateral Migration

17 “River Continuum Concept” Connections Watershed to Corridor to StreamWatershed to Corridor to Stream Biological communities upstream and downstreamBiological communities upstream and downstream

18

19 A folyóvizek (rheális) szinttájai TájékSzinttáj Ekoszisztémá k összessége Forrástájék (krenális) Forrás szinttájeukrenon Forrás kifolyó szinttájhipokrenon Pisztrángfél ék tájéka (rhitrális) Felső pisztráng- csermelyek, hegyi szinttájpatakok epirhitron Alsó pisztráng-patakok szinttáj metarithron Pénzespér hegyi folyók szinttáj hiporithron Pontyfélék tájéka (potamális) Márna szinttájkisebb folyókepipotamon dévérkeszeg-síksági folyók, szinttájfolyamok metapotamon Lepényhal – Tengeri durbincs szinttáj folyótorkolatok hipopotamon

20 Fény Hidrobiológia Fény jellemzője: hullámhossz (, lambda), amplitúdó (A) A Föld felszínére érkező teljes sugárzás: nm Fény intenzitása: egységnyi területen áthaladó fotonok száma Elektromágneses hullámok folyamatos áramlása vagy Fotonok (kvantumok)  diszkrét „energiacsomagok”, elektromos és mágneses mezővel

21 Hidrobiológia Ibolyántúli (Ultraviola. UV) nm Látható fény (kék, zöld, vörös) nm Vörösön inneni (infravörös, IR) nm Fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR) nm Közvetlen napsugárzás (~80%) (tiszta időben) Szórt sugárzás (~20%) (tiszta időben)

22 Hidrobiológia A légkör külső határára érkező napsugárzás további útja: 100 % = 11 ezer MJ/m2/év (Próbáld, nyomán) Albedó: visszaverődött fénymennyiség víz: ~5%, télen: ~ 10% hó: ~90%

23 Hidrobiológia Beeső fényVisszavert fény vízfelszín Teljes reflexió A A p B B’ b b’ V V’ Fénytörés: Tárgyak közelebbinek és nagyobbnak látszanak

24 Hidrobiológia Fény és a víz 1.Fényvisszaverődés 2.Fényelnyelés 3.Fényszóródás Fényvisszaverődés Beesés szögétől és a felület érdességétől függ

25 Hidrobiológia Fényelnyelés: vízben, illetve a fenéken I z =I 0 e -  z ahol: I z párhuzamos, monokromatikus fénynyalábok intenzitása z mélységben I 0 a felszínen áthaladó intenzitás zúthossz (vízmélység)  az adott hullámhossz extinkciós koefficiense

26 Fény biológiai jelentősége 1 Hidrobiológia Látás, tájékozódás (barlang) Hőforrás Fotoszintézis Fotikus réteg: felső, átvilágított réteg, ahol a fotoszintézis zajlik Afotikus réteg: fotoautotrof élet nem lehetséges, csak lebontást végző élőlények vannak Lefelé haladva (fény csökkenésével) a fotoszintézis csökken, a lebontás nő. Egy adott mélységben a két folyamat kiegyenlíti egymást, ez a kompenzációs mélység, (ahova a felszíni fény 1%-a jut le).

27 Fény biológiai jelentősége 2 Hidrobiológia Közvetlenül a növényzet elterjedését befolyásolja, főleg az algáknál és a gyökerező hinaraknál figyelhető meg jól (ld. Balaton) Lebegő élőlényeknél napszakos vertikális vándorlás Mérnöki vonatkozás: pl. ivóvíztisztítóban elsötétítés (vagy zöld üveg) az algásodás megelőzésére (klorofill elsősorban vörös és kék fényt hasznosít)

28 Fény biológiai jelentősége 3 Hidrobiológia A szárazföldi növények PAR: 50%-át hasznosítják, a fitoplankton: 0,01-3%-ot Fotoszintetikus hatékonyság: fotoszintézis során felépített szervesanyag energiatartalma és a besugárzott energia hányadosa 1-5% a magasabb rendű növényeknél

29 Hidrobiológia Az eltérő hullámhosszak más mélységekig jutnak le a vízben Vízben található lebegő anyag (nem hullámhossz szelektíven) befolyásolja a víz fényáteresztő képességét. Szervesanyag tartalom erős UV, kék és zöld elnyelő hatás Infravörös sugarak elnyelése: melegedést okoz, (legfelső vízrétegben)

30 Fény mérése Hidrobiológia Secchi-korong (Secchi-átlátszóság) 20 cm átmérő Durva összefüggés a Secchi-átlátszóság és az oldott szervesanyag tartalom között. Secchi x 2  fotikus réteg A felszíni fény ~10%-a

31 Hidrobiológia Epilimnion Metalimnion Hipolimnion Átkeveredés, átfordulás Hőmérséklet A mélység növekedésével a hősugárzás gyorsan elnyelődik  Rétegződés alakul ki Víz sűrűsége függ a hőmérséklettől

32 Hidrobiológia HŐMÉRSÉKLETI RÉTEGZETTSÉGET BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK Nyomás: a nyomás csökkenti a maximális sűrűséghez tartozó hőmérsékletet (~0,1ºC/100m) Sótartalom (szalinitás): fagyáspont akár 0 ºC alá csökkenhet (útsózás) Oldott anyagok: infravörös (hő)sugarak elnyelése

33 Hidrobiológia MÉLY TAVAK OSZTÁLYOZÁSA KEVEREDÉSI TÍPUSOK SZERINT 1.Amiktikus 2.Holomiktikus 1.Monomiktikus Hideg Meleg 2.Dimiktikus 3.Polimiktikus Hideg Meleg 3.Meromiktikus

34 Hidrobiológia Rétegződés következménye: eltérő kémiai tulajdonságok Hipolimnion anaeróbbá válik (válhat) Kémiai következmények Biológiai következmények  redoxi viszonyok változása 

35 Hidrobiológia Kémiai következmények: redoxi viszonyok változása Vas redukciója, Fe(OH) 3  Fe 2+ Fe(III)  Fe(II) Mangán redukciója, MnO 2  Mn 2+ Mn(IV)  Mn(II) Vashoz kötött foszfor oldódása

36 Hidrobiológia Biológiai következmények Lebontási folyamat túlsúlya Szén-dioxid felszabadulása pH csökkenése Denitrifikáció, NO 3 -  N 2 Ammónia képződés Szulfát redukció, SO 4 2-  H 2 S Metán fermentáció, CO 2  CH 4 Anaerób lebontás során íz és szaganyagok keletkezése

37 Hidrobiológia Biológiai vonatkozások Élet: 0-50 ºC között, de extrém esetek vannak  cseppfolyós víz a két szélső határ Eutermikus (euritermikus): tág hőmérsékleti határokhoz alkalmazkodnak Sztenotermikus: szűk hőmérsékleti határokhoz alkalmazkodnak Állandó testhőmérsékletű fajok: homoioterm Változó testhőmérsékletű fajok: poikiloterm

38 Hidrobiológia Van’t Hoff törvénye: a hőmérséklet 10 ºC-al való emelésekor a reakciósebesség 2-3-szorosára nő. A legtöbb élőlény növekedése, fejlődése függ a környezet hőmérsékletétől. Hőigény Hőtűrés termofil (melegtűrő): ºC mezofil pszichrofil (hidegtűrő) Hőszennyezés: erőművek ΔT T max télen és nyáron eltérő lehet

39 Hidrobiológia Tápanyagok 100+ kémiai elem  40 életfontosságú Makro elemek: C, O, H, N, S, P, K, Ca, Mg Nyomelemek: Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl, Na Felvételi formák Bioszférában: H, O, C, N, Ca, K, Si, Mg, P, S Litoszféra: O, Si, Al, H, Na, Fe, Mg, Ca, K, Ti, C, P, S Atmoszféra: N, O, H, Ar, Ne

40 Hidrobiológia Növények szervetlenből szerves anyagot állítanak elő (fény és klorofill) 6CO 2 + 6H 2 O  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Elsődleges termelés (primer produkció): fotoszintézis, kemoszintézis során termelődő biomassza Nettó primer produkció: primer produkció – légzés Energia megkötés: csak a primer produkció során, a további szinteken (fogyasztók, konzumensek) energia csökkenés (légzés, hőtermelés, mozgás) Energiaáramlás: egyirányú folyamat Termelők  Fogyasztók (állati szervezetek)  Lebontók Élő szervezetek és tápanyagok

41 Tápanyagok Hidrobiológia Liebig-féle minimumtörvény: az a tápanyag korlátozza a termelést, ami a többihez képest a legkisebb arányban van jelen C : N : P = 106 : 16 : 1 Tápelemek körforgalmakban vannak

42 AZ EUTROFIZÁCIÓ KÖVETKEZMÉNYEI MÉRSÉKELT ÉGÖVI ÁLLÓVIZEK ELSŐSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kovaalgák, zöldalgák, kékalgák) ELSŐSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kovaalgák, zöldalgák, kékalgák) MÁSODSORBAN: MAKROFITON ELBURJÁNZÁS MÁSODSORBAN: MAKROFITON ELBURJÁNZÁS TRÓPUSI ÁLLÓVIZEK ELSŐSORBAN: VÍZI MAKROFITON túlszaporodás (vízililiom, piscia) ELSŐSORBAN: VÍZI MAKROFITON túlszaporodás (vízililiom, piscia) MÁSODSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kékalgák, kovaalgák) MÁSODSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kékalgák, kovaalgák)

43 A TROFITÁS ÉS A VÍZHASZNÁLAT ÖSSZEFÜGGÉSE TrofitásVízhasználat Oligotróf Vízellátás fürdőzés, rekreáció Mezotróf vízellátás fürdőzés, rekreáció Eutróf Öntözés haltenyésztés Hipertróf Haltenyésztés hajózás

44 AZ ALGÁK VÍZMINŐSÉGI HATÁSAI Instabil oxigén viszonyok Szervesanyag termelés Szín, szag és ízproblémák Esztétikailag kedvezőtlen víz Toxintermelő képesség

45 PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÁSNÁL Növekvő koaguláns igény Növekvő koaguláns igény Az ülepítés során flokkok felúszása Az ülepítés során flokkok felúszása Szűrök eltömődése Szűrök eltömődése Az algák átmehetnek a szűrőn Az algák átmehetnek a szűrőn Baktériumok elszaporodása az algák szervesanyagán a vízelosztó rendszerben Baktériumok elszaporodása az algák szervesanyagán a vízelosztó rendszerben

46 MAKROFITON ELBURJÁNZÁSBÓL EREDŐ GONDOK A VÍZKIVÉTELI MŰVEK eltömése (vízellátás, energiatermelés) A VÍZKIVÉTELI MŰVEK eltömése (vízellátás, energiatermelés) MAGAS EVAPORTRANSPIRÁCIÓ MAGAS EVAPORTRANSPIRÁCIÓ VÍZI SZÁLLÍTÁS AKADÁLYOZÁSA VÍZI SZÁLLÍTÁS AKADÁLYOZÁSA FÜRDŐZÉS AKADÁLYOZÁSA FÜRDŐZÉS AKADÁLYOZÁSA HALÁSZAT AKADÁLYOZÁSA HALÁSZAT AKADÁLYOZÁSA

47 EUTROFIZÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA Alapja: limitáció Alapja: limitáció Módszerek mély tavakra sekély tavakra különbözőek Módszerek mély tavakra sekély tavakra különbözőek Tó és vízgyűjtője egységként kezelése Tó és vízgyűjtője egységként kezelése

48 Beavatkozások a vízgyűjtőn (1) Pontszerű források Lakossági szennyvíz terhelés csökkentése (szennyvíz elvezetés, harmadlagos tisztítás, csatornázási paradoxon) Lakossági szennyvíz terhelés csökkentése (szennyvíz elvezetés, harmadlagos tisztítás, csatornázási paradoxon) Ipari szennyvíz kezelés Ipari szennyvíz kezelés Nagyüzemi állattartó telepek hígtrágya kezelése Nagyüzemi állattartó telepek hígtrágya kezelése

49 Beavatkozások a vízgyűjtőn (2) Nem-pontszerű források Mezőgazdasági termelés csökkentése Mezőgazdasági termelés csökkentése Művelési ág váltás Művelési ág váltás Művelési mód váltás Művelési mód váltás Szerves- és műtrágya felhasználás csökkentése Szerves- és műtrágya felhasználás csökkentése Erózióból származó terhelés csökkentés előtározókkal, nádastóval Erózióból származó terhelés csökkentés előtározókkal, nádastóval

50 Beavatkozások a tóban (1) Mechanikai módszerek Hínárirtás Hínárirtás Iszap eltávolítás Iszap eltávolítás Levegőztetés Levegőztetés Mélységi vízelvezetés Mélységi vízelvezetés Rétegzettség megszüntetése (kényszercirkuláció) Rétegzettség megszüntetése (kényszercirkuláció) Árnyékolás Árnyékolás

51 Beavatkozások a tóban (2) Kémiai módszerek Üledék oxidációja (nitrát, oldott oxigén, hidrogén-peroxid) Üledék oxidációja (nitrát, oldott oxigén, hidrogén-peroxid) Meszezés Meszezés Üledék mobil P inaktiválás (alumínium- szulfát, vas(III)-klorid, stb.) Üledék mobil P inaktiválás (alumínium- szulfát, vas(III)-klorid, stb.) Algicidek alkalmazása Algicidek alkalmazása

52 Beavatkozások a tóban (3) Biológiai eljárások Táplálék láncba beavatkozás Táplálék láncba beavatkozás Betelepítés Betelepítés Növényzet eltávolítás (amúr) Fito és zooplankton gyérítés (busa) Halállomány gyérítés (angolna, csuka, fogas, stb.) Óvatosságot és az ökoszisztéma ismeretét igényli Óvatosságot és az ökoszisztéma ismeretét igényli Növénytelepítés Növénytelepítés

53 MAKROFITON SZABÁLYOZÁS Aratás Aratás Üledék lefedése Üledék lefedése Kotrás Kotrás Foszfor inaktiválás Foszfor inaktiválás Növényevők betelepítése Növényevők betelepítése Növényi patogének bevitele Növényi patogének bevitele Vízmélység szabályozás Vízmélység szabályozás Növényirtó szerek alkalmazása Növényirtó szerek alkalmazása


Letölteni ppt "Vízkémia és hidrobiológia ELŐADÓK: MUSA ILDIKÓ (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések