АКТИВНА РЕАКЦІЯ СЕРЕДОВИЩА (PH)

У природних водоймах частина молекул води (а також і інших речовин) знаходиться в стані дисоціації, тобто у вигляді позитивно (катіони) і негативно (аніони) заряджених іонів. Так, молекула води дисоціює на іон водню (Н + ) і іон гідроксилу (ОН '):

Швидкості дисоціації і освіти молекул води рівні, тому концентрація іонів водню і гідроксилу в воді є постійною величиною - константою рівноваги води, яка дорівнює 10 ' 14 моль 2 / кг 2 . У чистій воді концентрації Н * і ОН - рівні, тому концентрація кожного іона дорівнює 10 ' 7моль / кг. Якщо в розчині кількість іонів водню більше, ніж іонів гідроксилу, то розчин кислий; при надлишку іонів гідроксилу розчин стає лужним. Таким чином, концентрація кожного з іонів - водню і гідроксилу - є мірою кислотності або лужності розчину. Концентрація водневих іонів або активна реакція середовища, виражається показником pH. Він використовується для характеристики кислотності і лужності розчину. Концентрацію цих іонів в зв'язку з малою величиною прийнято позначати у вигляді їх логарифмів, взятих з протилежним знаком. Якщо розчин нейтральний, то концентрація іонів водню дорівнює 10 ' 7 моль / кг і pH - (-lgl0 ~ 7 моль / кг) 7. У лужному середовищі pH> 7, в кислому pH <7.

У природних водоймах активна реакція середовища рідко буває нейтральною і схильна до значних коливань. Це пов'язано з тим, що в середовищі знаходяться і інші речовини, здатні розпадатися на іони, що порушують рівновагу між іонами Н * і ОН '. Таким чином, активна реакція характеризує стан речовин в розчині.

Всі прісноводні басейни можна об'єднати в дві основні групи: води нейтрально-лужні з pH> 6 і води торф'яні з pH <5 (С. А. Зернов, 1949). У природі зустрічаються і відхилення від цих двох груп. У період масового розвитку фітопланктону і в заростях вищої водної рослинності активна реакція середовища зміщується в лужний бік з pH 7,8 -8,8 і навіть 9,5 - 10,5. У сфагнових озерах і болотах, багатих гуміновими речовинами, pH 4,0 -4,5 або 3,4-3,8.

У природних водоймах величина pH залежить від багатьох фізико-хімічних і біологічних факторів, у тому числі найбільше значення має наявність в середовищі вуглекислоти і вуглекислих солей - карбонатів і бікарбонатів. Ці речовини в основному регулюють pH середовища як в морських, так і в прісних водоймах. При розчиненні С0 2 в воді утворюється вугільна кислота, яка дисоціює з утворенням іонів Н + і HCOJ і сприяє, таким чином, підкислення води. Вуглекислі солі знаходяться в водоймах у вигляді карбонатів і бікарбонатів. У розчинах ці солі дисоціюють з утворенням гідроксильних іонів, в результаті чого відбувається подщелачивание води.

На зміну величини pH великий вплив мають відбуваються в водоймах біологічні процеси. Дихання гідро- Біонт, розкладання органічної речовини, що супроводжуються виділенням С0 2 , підвищують кислотність води. Споживання С0 2 рослинами при фотосинтезі, навпаки, подщелачивает середу. Влітку при інтенсивному розвитку фітопланктону і прибережних водних рослин в поверхневих шарах води значення pH підвищуються до 9 -10.

Сильне подщелачивание води під час розвитку рослин пов'язано не тільки з тим, що вони споживають вільну вуглекислоту, а й з тим, що в цей період в воді накопичуються карбонати: рослини отщепляют вуглекислоту від бікарбонатів, переводячи їх тим самим в карбонати.

У морських водоймах активна реакція середовища слаболужна. Вона практично постійна і коливається лише в межах від 8,0 до 8,3. Це пов'язано з сильною забуферений середовища і відносно слабким розвитком фітопланктону.

У прісних водоймах активна реакція середовища відчуває сезонні коливання. Взимку в результаті уповільнення життєдіяльності організмів pH становить 7,0 -7,5, влітку вона зростає, а в періоди цвітіння водоростей і активної вегетації водоростей досягає 9-10. Спостерігаються і добові зміни величини pH, в основному влітку, що пов'язано з високою активністю біологічних процесів в денний час. Змінюється значення pH і з глибиною: в придонних шарах, де відсутня фотосинтез, кислотність води підвищується (Н. А. Березина, 1973).

У водоймах кислого типу pH середовища більш постійний і менше залежить від життєдіяльності організмів, так як їх населення дуже бідно. Підкислення болотних вод пов'язане також з діяльністю моху сфагнуму, здатного вибірково адсорбувати різні катіони солей, заміщаючи їх водневими іонами. За рахунок цього pH знижується до 4; коли настає іонну рівновагу, процес обміну призупиняється (К. А. Кокін, 1982).

Активна реакція середовища впливає на життєдіяльність водних організмів. Цей вплив може бути як прямим, так і непрямим. Непряме вплив проявляється через зміну вмісту у воді різних сполук макро- і мікроелементів, розчинність яких (а відповідно і доступність для водних організмів) багато в чому залежить від величини pH. Так, ряд водоростей не може існувати при дуже високих значеннях pH через низьку розчинність багатьох мікроелементів.

Безпосередній вплив pH середовища на організм зводиться до впливу водневих і гідроксильних іонів на проникність клітинних мембран, а відповідно і на їх метаболізм.

Активна реакція середовища визначає наявність в середовищі біогенних елементів і ступінь їх доступності для прибережно-водної рослинності і фітопланктону. Це пов'язано з тим, що багато елементів в лужному середовищі переходять в нерозчинну форму, тоді як в кислому середовищі розчинність їх і, отже, доступність для рослин підвищується.

Активна реакція середовища має велике екологічне значення. Зміна pH середовища впливає на виживаність організмів, інтенсивність харчування, зростання, рівень газообміну і інші життєві процеси. Величина pH впливає і на водну рослинність, в першу чергу занурену. Найбільш сприятливі умови для розвитку прибережно-водних рослин - це слабощелочние води; в кислих водоймах вони ростуть значно гірше. Занурена водна рослинність більшою мірою, ніж рослини з плаваючими і надводними листям, залежить від величини pH, складу і концентрації газів, хімічного складу мулів.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >