Звідки береться кисень у воді? Взаємодія кисню із водою. Насичення води киснем

Мабуть, зараз навіть діти знають, що хімічна формула води.₂O. Однак це теорія, а на ділі у воді розчинено величезну кількість речовин, як органічного, так і неорганічного походження. Чиста вода, як відомо, не має смаку і запаху, але будь-хто може переконатися в тому, що в переважній більшості випадків це не так. У питній воді, наприклад, міститься кілька мінеральних солей, що надає їй солонуватий присмак. Тією чи іншою мірою у ній міститься все те, з чим вона контактує. Точний склад води залежить від місця її огорожі, адже в різних місцях вона контактує із різними речовинами. Де-не-де хіміки знайдуть у рідині важкі метали, десь - різні органічні речовини.

Як же так виходить?

Вода є універсальним розчинником. Дистильована вода вважається найчистішою в хімічному сенсі речовиною, проте через деякий час вона втрачає свій первісний стан. І ось чому: вода є настільки хорошим розчинником, що згодом у неї потрапляють молекули різних речовин із повітря. У природі це відбувається ще й з допомогою життєдіяльності різних організмів, що у водному середовищі.

Гази у воді

Наливаючи воду в склянку, можна побачити бульбашки газу, які будуть на стінках судини. Поряд із солями та іншими речовинами вода розчиняє в собі й гази. Насамперед це азот із повітря, і навіть кисень, вуглекислий газ, а деяких випадках ще метан і сірководень.Причому холодна вода розчиняє гази набагато краще, ніж тепла, тому чим нижча температура, тим вище концентрація газів. І навпаки - із зростанням температури розчинність падає.

Джерела розчинених у воді газів

Але звідки взагалі усі ці речовини беруться у воді? Азот, як правило, розчиняється в процесі взаємодії з атмосферою, метан - в результаті контакту з породами та розкладання донного мулу, а сірководень утворюється як продукт гниття органічних залишків. Як правило, сірководень міститься у глибинних водних шарах і не піднімається до поверхні. При його високій концентрації життя неможливе, так, наприклад, у Чорному морі на глибинах понад 150-200 метрів через високу насиченість вод сірководом майже немає живих організмів, крім деяких бактерій.

Кисень також завжди міститься у воді. Він є універсальним окислювачем, тому частково розкладає сірководень, знижуючи його концентрацію. Але звідки береться кисень у воді? Про нього розмова піде особлива.

Кисень

Практично всі живі організми потребують кисню. Люди дихають водою, який є сумішшю газів, чималу частину якої становить саме він.

Мешканці водного середовища також потребують цієї речовини, тому концентрація кисню у воді - це дуже важливий показник. Зазвичай він становить до 14 мг/л, якщо йдеться про природні води, а іноді навіть більше. У тій же рідині, що протікає з-під крана, кисню міститься набагато менше, і це легко пояснити. Водопровідна вода після водозабору проходить через кілька етапів очищення, а розчинений кисень - вкрай нестійка сполука. В результаті газообміну з повітряним середовищем більша його частина просто випаровується.Тож звідки береться кисень у воді, якщо не з повітря?

Насправді, це не зовсім правда, з повітря він теж береться, але його частка, розчинена в результаті контакту з атмосферою, вкрай мала. Щоб взаємодія кисню з водою було досить ефективним, необхідні особливі умови: низька температура, високий тиск і відносно низька мінералізація. Вони дотримуються далеко не завжди, і життя навряд чи існувало б у нинішньому вигляді, якби єдиним способом утворення цього газу у водному середовищі була взаємодія з атмосферою. На щастя, є ще два джерела, звідки береться кисень у воді. По-перше, розчинені молекули газу у великій кількості містяться в снігових та дощових водах, а по-друге – і це основне джерело – в результаті фотосинтезу, що здійснюється водною рослинністю та фітопланктоном.

До речі, незважаючи на те, що молекула води містить кисень, витягти його звідти живі організми, звичайно, не в змозі. Тому їм залишається задовольнятися саме розчиненою часткою.

Про значення водоростей

Мало хто у звичайному житті замислюється, чим ми дихаємо і чому склад повітря саме такий, який він є. Практично всі знають, що більшість живих організмів, що дихають повітрям, пристосовані саме до такої суміші. Але якщо йдеться про наземно-повітряне середовище, то питань не виникає. А звідки у воді кисень? Як і на землі, там багато рослин, які за допомогою процесу, який називають фотосинтезом, споживаючи світло та вуглекислий газ, виділяють O₂.

Якщо ж бути точніше, останні десятиліття з тих чи інших причин людство знищило величезну частину лісів.Але про глобальну кризу поки немає, хоча населення планети постійно зростає, і споживання кисню
величезно. І величезне значення в цьому питанні мають водорості, які мешкають у Світовому океані, переважно саме за їх рахунок відбувається насичення води киснем. Деякі їх види люди і морські мешканці вживають у їжу, але їх кількість залишається достатньою для ефективного фотосинтезування. Ось звідки береться кисень у воді, а отже, завдяки газообміну з атмосферою та у повітрі. Саме фотосинтез водоростей – його основне джерело. До речі, саме за рахунок процесів, що відбуваються в рослинах, було накопичено первинний кисень в атмосфері, а зараз відбувається лише підтримка її незмінного складу.

Роль розчиненого кисню (РК)

Незважаючи на те, що дихальна система водних жителів влаштована інакше, ніж у жителів наземно-повітряного середовища, вони потребують все тих же речовин. Насамперед йдеться про кисень, який відіграє важливу роль у життєдіяльності переважної більшості організмів. І якщо ми виймаємо його з атмосфери, де його частка більш менш стабільна і становить близько 21%, то жителі річок, морів і океанів сильно залежать від того, скільки кисню у воді міститься в місці їх проживання. Крім риб, кисень потрібний і рослинам. Однак його продукція зазвичай вища, ніж рівень споживання, тому це не повинно викликати занепокоєння.

Нормальні показники

Через свою значну роль у нормальному функціонуванні екосистем рівень РК часто піддається контролю з боку біологів і екологів. Адже в природі все пов'язано, порушення газового балансу в одній водоймі може спричинити проблеми і в сусідніх, якщо вони пов'язані.Як правило, виміри проводяться до полудня, у цей період концентрація газу в поверхневих водах стає максимальною і становить до 14 мг/л. Цей показник схильний до серйозних добових і сезонних коливань, але він не повинен опускатися нижче 4 мг/л.
Зменшення концентрації до 2 мг/л і менше спричиняє масову загибель мешканців гідросфери. Фактично – від ядухи. Поступове зниження показника може говорити про забруднення водоймища і також може згодом закінчитися загибеллю жителів.

Важливе значення має хороша аерація, наприклад, в акваріумістиці. Саме тому необхідно не тільки встановлювати спеціальні насоси, що закачують повітря у воду та насичують його киснем, але й, наприклад, при необхідності висаджувати на дні різні водорості. Звичайно, тим, хто має подібне хобі, насамперед цікава естетика екосистеми, проте не можна забувати про її стійкість та певну довговічність.

Якщо ж йдеться про рибні господарства, виробництво перлів та інші специфічні галузі такого типу, то крім різних заходів, спрямованих на збереження достатньої концентрації розчиненого кисню у воді, необхідно регулярно проводити вимірювання цього показника за допомогою спеціальних проб. При їх огорожі дуже важливо, щоб не сталося контакту з повітрям, це може спотворити результати аналізу.