Straty P całk. kg/ha/rok ze zlewni do wód powierzchniowych.

Charakter zlewni	P	Wartości względne
Lasy	0.04-0.2	1
Łąki i pastwiska	0.05-0.17	1
Uprawy rolne	0.06-2.9	do 30
Spływy z miast	1.0-5.3	do 50

Wartość strat zależy od stopnia nachylenia terenu.

fosfor-ilość w ekosystemie jeziornym

-największe ilości P w zbiornikach wodnych są zmagazynowane w osadach dennych

-w warstwie powierzchniowej(ok.10m) która bierze udział w wymianie substancji z wodą zbiornika znajduje się ponad 90% P zawartego łącznie w jeziorze.

-3cm powierzchniowa warstwa osadów zawiera 72-88% całej zawartości P w ekosystemie jeziornym

-stąd przy rekultywacji stosuje się metody usuwania osadów dennych lub zatrzymania P w osadach

Fosfor w osadach dennych

-w wodach silnie eutroficznych osady denne są szczególnie bogate w P

-warstwy osadzające się przez ostatnie dziesięciolecia mają więcej P niż stuletnie i tysiącletnie-stąd powierzchniowe warstwy osadu są bogatsze w P niż głębiej zalegające

-z bogatych w P osadów dennych wydziela się on intensywnie w formie fosforanowej do wód nad osadami zarówno: w warstwach beztlenowych jak i tlenowych

-ilości P wydzielone z osadów mogą być bardzo duże: do 100 mg m^-2*doba^-1 a nawet kilkaset mg m^-2* doba^-1

Fosfor-uwalnianie z osadów dennych

Fosfor uwalniany jest z osadów poprzez:

-dyfuzję- P w osadach jest wielokrotnie więcej niż w wodzie- w warunkach beztlenowych dużo rozpuszczalnego Fe₃(PO₄)₂

-mieszanie przez wiatr

-mieszanie przez organizmy(ryby, bentos zwierzęcy)

-wydzielanie gazów

-porywane z dna płaty glonów

Ilość fosforu a trofia wody

Ze wzrostem trofii rośnie zasilanie wewnętrzne ekosystemu w P(ładunki wewnętrzne)z własnych zasobów ze względu na:

-więcej makrofitów i wobec tego większe możliwości „pompowania” P z podłoża a także większa produkcja materii organicznej

-więcej ryb(intensywniejsze mieszanie poprzez ryby dna)

-więcej drobnych skorupiaków intensywnie wydzielających fosforany

-większe deficyty tlenu powodujące intensywniejsze uwalnianie fosforanów z osadów dennych-więcej Fe₃(PO₄)₂

-silniejsze uwalnianie fosforanów z dna także w warunkach tlenowych(większe stężenie P w osadach i wodach interstycjalnych)

Co robić by zmniejszyć ilość P w wodzie powierzchniowej?

-poprzez działanie ochronne-możemy wpływać na odpływ P ze zlewni-zmniejszać odpływający ładunek

-poprzez rekultywację-możemy na wydzielanie z osadów dennych-zmniejszać zasilanie wewnętrzne

„Import” i „Eksport” materii w jeziorze

„Import”

-z transportem powietrznym

-nawożenie z samolotu

-kolektor ściekowy

-z wodami gruntowymi

-spływ powierzchniowy

„zasilanie wewnętrzne”

„Eksport”

-sedymentacja (deponowanie)

-odłów ryb

-żerowanie ptaków(rybo-bentoso i roślinożernych)

-wylot imagines owadów

W tym przypadku jest to „eksport” wewnętrzny z toni wodnej do osadów. W pozostałych przypadkach mowa o „eksporcie” poza ekosystem.

Azot –pierwiastek niezbędny w życiu organizmów.

Szczególnie ważny dla organizmów gdyż stanowi podstawowy składnik białek. Białka stanowią ok. 50% s.m. cytoplazmy. Poza tym:

-pierwiastek budulcowy związków wysokoenergetycznych kwasów nukleinowych

-udział w reakcjach fotosyntezy i oddychania komórkowego(ATP ,NADPH)

przenoszenie cech genetycznych(RNA, DNA)

składnik błon komórkowych

Pochodzenie azotu w wodzie

Obecnie ok. 60-70% azotu pochodzi w wodach ze źródeł niepunktowych:

Z terenów rolniczych:

-wody gruntowe

-spływ powierzchniowy

Ok. 25kg N z każdego statystycznego hektara trafia do polskich wód-do 50% azotu stosowanego w nawozach mineralnych na pola. Znacznym źródłem jest opad atmosferyczny:

-6(?)-20kg N/ha/rok

-do 6mg N_og. Dm^-3

Straty N_całk kg/ha/rok ze zlewni do wód powierzchniowych

Charakter zlewni	N	Wartości względne
Lasy	<10	1
Łąki i pastwiska	<10	1
Uprawy rolne	2.6-26.7	do 30
Spływy z miast	4.1-9.3	do 50

Wielkość strat zależy od stopnia nachylenia terenu

Ok. 30-40% ogólnego ładunku N docierającego do wód pochodzi ze źródeł punktowych:

-zrzut nieoczyszczonych ścieków

-zrzut niedostatecznie oczyszczonych ścieków

Dodatkowym źródłem azotu jest pobieranie N₂(rozpuszczalnego w wodzie)przez:

-sinice fitoplanktonowe denne(do 1.5g N m^-2rok^-1

-sinice litoralne (do 30g N m^-2rok^-1)

Proces ten może nasilać się wraz ze wzrostem trofii, może stanowić kilkanaście(kilkadziesiąt)% całkowitego dopływu N do ekosystemu

Zasoby azotu w ekosystemie jeziornym

-90%zasobów azotu w ekosystemie jeziornym- jest zmagazynowana w osadach dennych(biorąc pod uwagę tylko 10cm warstwę)

Osady denne są równie źródłem zasilania wewnętrznego wód azotem

Azot całkowity dzieli się na azot organiczny i azot mineralny. Azot organiczny dzieli się na rozpuszczony i cząstkowy. Azot mineralny dzieli się na azotanowy, amonowy i azotynowy

Azot w wodzie jako kryterium trofii

-suma wszystkim form azotu-> azot ogólny(całkowity)

-poszczególne formy azotu przechodzą szybko jedne w drugie

-używanie jednej formy jako wskaźnika trofii wód nie ma sensu

-dla oceny trofii wód(żyzności)właściwym kryterium jest stężenie azotu ogólnego

Formy azotu przemiany w wodzie

Wszystkie formy azotu mogą przechodzić w inne:

-cząstki stałe mogą się rozpuścić

-związki rozpuszczone mogą się skupiać i tworzyć zawiesinę

-azot mineralny w procesie fotosyntezy zostaje zamieniony na organiczny

-azot organiczny w procesie rozkładu i mineralizacji zmienia się na powrót w azot mineralny

Azot mineralny- przemiany

W dobrych warunkach tlenowych następuje proces nitryfikacji(utleniania) mineralnych form:

N-NH₄->N-NO₂->N->NO₃

W warunkach beztlenowych proces odwrotny(zwany częściową denitryfikacją):

N-NO₃->N-NO₂->N-NH₄

Denitryfikacja całkowita prowadzi do uwolnienia azotu cząsteczkowego(N₂):

N-NO₃->N-NO₂->N-NH₄->N₂

Azot mineralny- przemiany(denitryfikacja)

Ww. procesy przeprowadzają bakterie. Denitryfikacja całkowita jest procesem zmniejszającym ilość azotu w wodzie i osadach

-wielkość denitryfikacji w wodzie: 0-3mg dm^-3doba^-1

-wielkość denitryfikacji w osadach: 2.2-160 mg N m ^-2doba^-1

Są to ilości znaczne liczące się w bilansie azotowym

Inne mechanizmy zmniejszające N w wodzie

-sedymentacja

-kumulacja w organizmach(głównie w makrofitach)

Amonifikacja

-jest to podstawowe źródło amoniaku w wodzie

-amonifikacja-proces mikrobiologiczny polegający na rozkładzie:

białko-> polipeptydy-> oligopeptydy-> aminokwasy-> amoniak

-amoniak w warunkach pH<8 występuje w postaci nieszkodliwych jonów NH⁺⁴

-w miarę wzrostu pH wzrasta udział bardzo toksycznego, niezdysocjowanego amoniaku NH₃

-w stężeniach(0.2-2.0 N-NH₄ mg dm^-3) jest toksyczny a nawet letalny dla organizmów (np. ryby)

Azotany w wodzie

-jon azotanowy w stężeniach powyżej 10mg*dm^-3 jest niebezpieczny dla zdrowia

-niebezpieczny głównie dla niemowląt do 6 miesiąca życia(w nich pH soku żołądkowego niższe(ok4) bardziej sprzyjające wytworzeniu enzymu nitratazy przez mikroflorę-E coli

-powstające z azotanów azotyny wiążą się z hemoglobiną w methemoglobinę-następuje zamiana Fe⁺² na Fe⁺³-> hemoglobina traci funkcje oddechowe(sinica niemowląt)

-w przewodzie pokarmowym NO₃ ulega redukcji do NO₂-> mogą powstać nitrozo aminy podejrzane o rakotwórczość-> niebezpieczne przy stężeniach 2-3krotnie przekraczających dopuszczalne

-azotany łatwo wymywane są ze źródeł obszarowych(pól uprawnych)

Węgiel

W wodach występuje węgiel:

-nieorganiczny-dominująca forma

-organiczny

Ilość węgla(we wszystkich postaciach)w wodach naturalnych waha się od 1 do kilkudziesięciu mg dm^-3

Węgiel- mineralny

Źródłem węgla do produkcji pierwotnej jest CO₂

CO₂ pochodzi:

-z rozkładu materii organicznej(utleniania)

-z oddychania organizmów

-z atmosfery

Niedobór CO₂ rzadko bywa czynnikiem limitującym produkcję pierwotną(fotosyntezę)bo:

-w wodzie jest zazwyczaj dużo materii organicznej podlegającej rozkładowi-> rozkład zachodzi praktycznie wszędzie:

C₆H₁₂O₆+6O₂-> 6CO₂+6H₂O

-CO₂ tworzy związki z wapniem i jest w nich „magazynowany” pod postacią dwuwęglanów wapnia: Ca(HCO₃)₂

Węgiel- wiązanie CO₂ w dwuwęglanach

Przebieg reakcji wiązania:

-CO₂+H₂O-> H₂CO₃

-H₂CO₃<-> H⁺+HCO₃^-

-Ca+2HCO₃-> Ca(HCO₃)₂

Jony wodorowęglanowe z Ca²⁺ (jest go w wodzie pod dostatkiem)tworzą dwuwęglany Ca(HCO₃)₂

W czasie intensywnej fotosyntezy dochodzi do:

Ca(HCO₃)₂-> CaCO₃+CO₂+H₂O

CaCO₃-strąca się

CO₂-do fotosyntezy

Dwuwęglany- znaczenie

-działają stabilizująco na fotosyntezę

-po wyczerpaniu wolnego CO₂ z wody jego źródłem są dwuwęglany