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

Мабуть, зараз навіть діти знають, що хімічна формула води - H₂O. Однак це теорія, а на ділі у воді розчинено величезна кількість речовин як органічного, так і неорганічного походження. Чиста вода, як відомо, не має смаку і запаху, але хто завгодно може переконатися в тому, що в переважній більшості випадків це не так. У питній воді, наприклад, міститься деяка кількість мінеральних солей, що надає їй солонуватий присмак. В тій чи іншій мірі в ній міститься все те, з чим вона контактує. Точний склад води залежить від місця її паркану, адже в різних місцях вона контактує з різними речовинами. Подекуди хіміки знайдуть в рідині важкі метали, десь - різні органічні речовини.

Як же так виходить?

Вода є універсальним розчинником. Дистильована вода вважається найбільш чистим в хімічному сенсі речовиною, проте через деякий час вона втрачає свій первісний стан. І ось чому: вода є настільки гарним розчинником, що з часом в неї потрапляють молекули різних речовин з повітря. У природі ж це відбувається ще й за рахунок життєдіяльності різних організмів, що живуть у водному середовищі.

Гази у воді

Наливаючи воду у склянку, можна побачити бульбашки газу, які перебуватимуть на стінках посудини. Поряд з солями і іншими речовинами вода розчиняє в собі і гази. Насамперед це азот з повітря, а також кисень, вуглекислий газ, а в деяких випадках ще метан і сірководень. Причому холодна вода розчиняє гази набагато краще, ніж тепла, так що чим нижче температура, тим вище концентрація газів. І навпаки - з ростом температури розчинність падає.

Джерела розчинених у воді газів

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

Кисень

Практично всі живі організми потребують кисню. Люди дихають вохдуха, який являє собою суміш газів, чималу частину якої становить саме він.

Мешканці водного середовища також потребують цього речовині, так що концентрація кисню у воді - це дуже важливий показник. Зазвичай він становить до 14 мг / л, якщо мова йде про природні води, а іноді навіть більше. У тій же рідини, яка тече з-під крана, кисню міститься набагато менше, і це легко пояснити. Водопровідна вода після водозабору проходить через кілька етапів очищення, а розчинений кисень - вкрай нестійке з`єднання. В результаті газообміну з повітряним середовищем більша його частина просто випаровується. Так 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. Для того щоб взаємодія кисню з водою було достатньо ефективним, необхідні особливі умови: низька температура, високий тиск і відносно низька мінералізація. Вони дотримуються далеко не завжди, і життя навряд чи б існувала в 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 і дощових водах, а по-друге - і це основне джерело - в результаті фотосинтезу, здійснюваного водною рослинністю і фітопланктоном.

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

Про значення водоростей

Мало хто в звичайному житті замислюється, чим ми дихаємо і чому склад повітря саме такий, який він є. Практично всі знають, що більшість живих організмів, дихаючих повітрям, пристосоване саме до такої суміші. Але якщо мова йде про наземно-повітряному середовищі, 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 і вуглекислий газ, виділяють O₂.

Якщо ж бути точнішим, в останні десятиліття з тих чи інших причин людство знищило більшу частину лісів. Але мови про глобальну кризу поки немає, хоча населення планети постійно зростає, і споживання кисню
величезне. І величезне значення в цьому питанні мають водорості, які мешкають в Світовому океані, здебільшого саме за їх рахунок відбувається насичення води киснем. Деякі їх види люди і морські мешканці вживають в їжу, але їх кількість залишається достатнім для ефективного фотосінтезірованія. Ось звідки береться кисень у воді, а значить, завдяки газообміну з атмосферою, і в повітрі. Саме фотосинтез водоростей - його основне джерело. До речі, саме за рахунок процесів, що відбуваються в рослинах, був накопичений первинний кисень в атмосфері, а зараз відбувається тільки підтримання її постійного складу.

Роль розчиненого кисню (РК)

Незважаючи на те що дихальна система водних мешканців влаштована інакше, ніж у жителів наземно-повітряного середовища, вони потребують все в тих же речовинах. Насамперед йдеться про кисень, який грає важливу роль в життєдіяльності переважної більшості організмів. І якщо ми витягаємо 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 потрібен і рослинам. Однак його продукція зазвичай вище, ніж рівень споживання, так що це не повинно викликати занепокоєння.

Нормальні показники

Через свою значної ролі в нормальному функціонуванні екосистем, рівень РК часто піддається контролю з боку біологів і екологів. Адже в природі все пов`язано, порушення газового балансу в одному водоймищі може викликати проблеми і в сусідніх, якщо вони пов`язані. Як правило, заміри проводяться до полудня, в цей період концентрація газу в поверхневих водах стає максимальною і складає до 14 мг / л. Цей показник схильний до серйозних добовим і сезонним коливанням, але він не повинен опускатися нижче 4 мг / л.
Зменшення концентрації до 2 мг / л і менше викликає масову загибель мешканців гідросфери. Фактично - від задухи. Поступове зниження показника може говорити про забруднення водойми і також може з часом закінчитися загибеллю водних мешканців.

РК в штучно створених екосистемах

Важливе значення хороша аерація має, наприклад, в акваріумістики. Саме тому необхідно не тільки встановлювати спеціальні насоси, закачує повітря у воду і насичують його киснем, а й, наприклад, при необхідності висаджувати на дні різні водорості. Звичайно, тим, хто має подібне хобі, в першу чергу цікава естетика екосистеми, проте не можна забувати про її стійкості і якоїсь довговічності.

Якщо ж мова йде про рибних господарствах, виробництві перлів та інших специфічних галузях подібного 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 паркані вкрай важливо, щоб не відбулося контакту з повітрям, це може спотворити результати аналізу.