Download
1 / 31
320 likes | 862 Views
YFO0010 Sissejuhatus okeanograafiasse ja limnoloogiasse 10. Aineringe veekogudes. Süsinikuringe põhimõte. Gaasid: CO 2 , CH 4 , CO Mineraalid: CaCO 3 , CaMgCO 3 , FeCO 3 (süsinikuringes väheaktiivne) Orgaaniline süsinik: (süsivesikud jne)
E N D
YFO0010 Sissejuhatus okeanograafiasse ja limnoloogiasse 10. Aineringe veekogudes
Süsinikuringe põhimõte Gaasid: CO2, CH4, CO Mineraalid: CaCO3, CaMgCO3, FeCO3 (süsinikuringes väheaktiivne) Orgaaniline süsinik: (süsivesikud jne) Taimed toodavad orgaanilist süsinikku fotosüneesi käigus, hingamise käigus orgaaniline süsinik vabaneb CO2-ks
Globaalne süsinikuringe Kogused 1015 gC , vood 1015 gC y-1
Lahustunud anorgaaniline süsinik (DIC) CO2 kontsentratsioon on vees väike, sest ta moodustab kiiresti ioonid HCO3- ja CO32- . DIC (dissolved inorganic carbon) ühendab kõik need kolm komponenti. CO2 osarõhk vees kasvab temperatuuri ja DIC kasvuga ning kahaneb vee aluselisuse (alkalinity) kasvuga. Külmas vees võib CO2 osarõhk olla väiksem kui atmosfääris, soojas vees vastupidi. Osarõhkude vahe määrab CO2 vahetusvoo suuna.
Süsiniku “pump”: DIC gradiendid Bioloogiline pump - neelatud CO2 muudetakse orgaaniliseks aineks Karbonaatide pump - surnud elustik, sh kaltsiumkarbonaatidest skeletid, settib Lahustuvuse pump - polaaralade külmas vees atmosfäärist vette lahustunud CO2 levib süvakihtides
Süsinikuringe eufootilises kihis: bioloogiline pump Orgaaniline süsinik: DOC (dissolved organic carbon) lahustunud süsinik, ei setti, POC (particulate organic carbon) elavates ja surnud osakestes, settib põhja
Üldistatud toiteahel veekogus veepind NH4 ja urea Hapniku kasv Pinnakiht Fütoplanktoni kasv Zooplanktoni kasv Surm ja settimine Fütoplankton Toitained (NO3) Süvakiht Hapniku kahanemine Bakteriaalne lagunemine Põhi
Lämmastikuringe veekogus Enamus protsesse toimuvad bakterite abiga Oksüdeerumine - energiat eraldub, redutseerimine - energiat neelatakse
Lämmastikuringe protsessid Assimileerimine - “liikumine” organismide rakkudes, nitraadid ja nitritid tuleb bakterite ja fütoplanktoni rakuenergia abil redutseerida ammooniumiks, et seda saaks kasutada rakkude “ehitusmaterjalina” Nitrifitseerumine (nitrification) - ammooniumi oksüdeerumine bakterite kaasabil nitrititeks ja edasi nitraatideks, seotud fotosünteesiga Denitrifitseerumine (denitrification) - vähenenud hapniku tingimustes mõned bakterite liigid kasutavad hingamiseks nitraate, vabaneb gaasiline lämmastik mis lahkub süsteemist N2 fikseerimine - gaasilise lämmastiku tõmbamine toiteahelasse (näiteks sinivetikate poolt)
PON lagunemine valguseta inkubeerimisel PON (particulate organic nitrogen) lämmastik settivates elusorganismides Laguneb bakterite mõjul, lõpptulemus on nitraadid Katse selgitab, miks veekogude süvakihtides on palju nitraate
Nitraatide ja nitritite vertikaaljaotuse seos valguse ja fotosünteesiga Upwellingu intrusioonid Läänemeres
Globaalne fosforiringe Põhiline sissevool on jõgedega, pärineb kivimitest (apatiidid) ja transformeerub mullas
Fosfori vood vesi-sete piiril Soome laht, 1999-2002. Hallid tulbad – hapnikuga põhjakiht (pruun settekiht), mustad tulbad – anoksiline põhjakiht (must settekiht). Pitkänen et al., 2003 Hapnikuvaese veega põhjast on fosfori voog suunatud settest veesambasse. Pärast settimist “lahustub” bioloogilistes osakestes olev fosfor bioloogiliste ja keemiliste protsesside abil. Olulist rolli mängivad sette fraktsioonid ja poorivees toimuvad protsessid. Madalates veekogudes võib settest vabanev P oluliselt mõjutada primaarproduktsiooni, kuna P satub kergesti eufootilisse kihti. Oligotroofsetes veekogudes on setted P depositsiooni kohtadeks, mitte allikateks. Valgalal olev järv võib kinni pidada suure osa sellesse väljastpoolt jõgedega tulevast fosforist.
2002. aasta talvel oli pinnakihi fosfaatide sisaldus võrreldes 2001. aastaga suur, kuna enne seda esines põhjalähedases veekihis hapnikudefitsiit. Jõgede sissekandes olulisi muutusi ei olnud.
Eutrofeerumise risk estuaarides Suurim risk – suur toitainete sissevool, pikk viibeaeg (nõrk veevahetus), läbipaistev vesi (eufootiline kiht on paks) Vähim risk – väike toitainete sissevool, lühike viibeaeg (tugev veevahetus), hägune vesi (eufootiline kiht on õhuke)
Sinivetika Nodularia spumigena õitsenguid prognoosiv mudel, Soome laht Koostööpartnerid: Soome Mereuuringute Instituut, Eesti Mereinstituut ja Eesti Mereakadeemia Projekt: Harmful Algal Bloom Expert System (HABES), EL 5. Raamprogramm Varajane prognoos 2004: www.ilm.ee Koostaja: Madis-Jaak Lilover Kaastöö: Jaan Laanemets Urmas Raudsepp jt
Sinivetikate prognoos (fuzzy-logic) kahel tasemel:1) varajane oodatava biomassi ennustus 15. juunil (Biomass 1)2) lühiajalised ennustused, 3 päevase intervalliga, arvestavad transporti Pinnakihi temperatuur Füüsikalised tingimused pinnakihis Prognoosi tase 1 Turbulents pinnakihis Biomass 1 Fosfori ülejääk kevadest Prognoosi tase 2 Fosfori tingimused pinnakihis Fosfori turbulentne transport Biomass 2 Fosfori transport upwellinguga Biomass rannikumeres Kasvu kontroll Transport
www.ilm.ee9. august 2004:Sinivetika Nodularia spumigena biomassi 3 päevane ennustus 12. augustiks on oodata keskmist mürgise sinivetika Nodularia spumigena õitsengut Soome lahe keskosas, ennustatav biomass veesambas ligikaudu 19 g ww m-2. Arvestades tuulte prognoosi Eesti rannikumeres sinivetika Nodularia spumigena õitsengu ohtu ei ole. Veetemperatuur
Väävelvesinik H2S • Esineb seoses eutrofeerumisega • H2S on mürgine gaas, mis lahustub vees kergesti • vees, milles on H2S , ei ole võimalik heterotroofne elu (st primaar- ja sekundaartarbijad) • Kuidas H2S satub looduslikesse veekogudesse ??? • Kui looduslik süsteem saab anoksiliseks orgaanilise aine oksüdeerumise (hapendumise) tõttu siis väävlit siduvad bakterid hakkavad domineerima ning nad toimub nende anaeroobme hingamine: • 2CH2 + SO4 2HCO3 + H2S (gaas) • nähtused - black tide ja el pinto • Tekib, kui veevahetus on võrreldes bioproduktsiooniga (kompleksne protsess) vähe efektiivne • reostus: veekogusse juhitakse kõrge bioloogilise • hapnikutarbega (BOD) reostust
