2009 01 024721

C W vnl 4*.-n $ I. IXiłTv    W.rwwj 2iQ7

ISBN v?l-*V$M5J2*K1.' C by W r*N 20*0

11. Gazy występujące w wodzie

Obliczone w przykładzie stężenie ditlenu. tj. 8,5 mg • I-"¹ lub 8,5 ppm w temp. 25 C. jest charakterystyczne dla wody dobrze natlenionej, takiej jak wody powierzchniowe czystych jezior lub szybko płynące rzeki. Są to ekosystemy wodne, które lokują się w górnych częściach wykresów pF.-pll. Małe wartości pF. obserwuje się w przypadku, gdy ditlen został już zużyty. W rozdziale 15 dowiemy się. że zjawisko to występuje zazwyczaj w wodach zawierających znaczne ilości rozkładającej się materii organicznej. Wiele czynników naturalnych i antropogenicznych może prowadzić do wystąpienia takich warunków, np. na terenach bagiennych lub w zbiornikach wodnych, do których wprowadzono surowe odpady pochodzenia organicznego.

Zarówno w rozpatrywanym wyżej przykładzie, jak i w innych przypadkach, gdy podane zostało stężenie gazu w atmosferze, należy pamiętać, że odnosi się ono do suchej atmosfery. W dokładnych obliczeniach można wprowadzić poprawkę na ciśnienie cząstkowe wody. jak to uczyniliśmy w przykładzie. Często jednak poprawki są pomijane, ponieważ są niewielkie (około 3% w rozpatrywanym przez nas przypadku).

Wartość stałej Henry'ego, a zatem i rozpuszczalność ditlenu (oraz większości gazów) w wodzie wzrasta wraz z obniżaniem się temperatury. Z tego wynika, że ulatnianie się ditlenu z wody jest procesem cndotcrmicznym. natomiast jego rozpuszczanie jest procesem egzotermicznym. Na przykład w temperaturze 5 C rozpuszczalność ditlenu wynosi ok. 12.4 mg • I.^-1. podczas gdy w temp. 30 C zaledwie 7,5 mg • I.^-1. Rozpuszczalność gazu zależy również od siły jonowej wodnego roztworu i jest nieco mniejsza w przypadku dużego zasolenia wód (np. woda morska).

Tlen cząsteczkowy w wodzie morskiej

Ważnym związkiem rozpuszczonym w wodzie morskiej, który został pominięty w tab. 9.1, jest tlen cząsteczkowy. Zazwyczaj jego stężenie mieści się w zakresie od 5.7 do ponad 14,5 mg - kg '.w zależności od temperatury i zasolenia (termin zasolenie został zdefiniowany w rozdz. 10). Dolna wartość stężenia ditlenu występuje w warunkach zasolenia 35^< i temperatury 35 C, podczas gdy górną jego wartość obserwuje się w przypadku, gdy zasolenie jest bliskie 07«, a temperatura 0 C. Przy ujściach rzek. gdzie obserwuje się gwałtowne zmiany zasolenia, występują równie istotne wahania stężenia ditlenu. Na otwartym oceanie, gdzie można przyjąć, ze zasolenie jest stałe i bliskie 35%r. same zmiany temperatury określają rozpuszczalność ditlenu. Stężenie ditlenu osiąga tutaj w temp. 0 C wartość 11 mg • kg ¹ (rys. 11.1). Zasolenie wody morskiej sprawia, że na podstawie prawa Hcnry‘go mc można dokładnie wyznaczyć stężenia ditlenu. Równanie wyprowadzone przez Bensona i Krauscgo¹ umożliwia obliczenie rozpuszczalności ditlenu w wodzie morskiej:

lnc* = A + H/T -f C/T² + D/T³ + E/T* - S ■ (F + G/T + H/T²) przy czym c_s oznacza stężenie ditlenu (pmol - kg^-1), T — temperaturę w kelwinach (K).

B.B. Benson. D. Krause Jr.. „The concentration and isotopic fractionation of oxygcn dissolvcd in freshwater and scawater in cąuilibrium with atmosphere". Limnol. Oceanogr.. 29. 620 (1984).