Přetížení sladkých vod živinami
Přetížení sladkých vod živinami
Terestický vodný cyklus N a P
Koncentrace N, P, C a O v hydrosfére jsou svázány Redfieldovou reakcí
Photosynthesis and Respiration
106CO2 + I6NO3- + HPOr + 122H20 + 18H +
H11i -AH.                        T ( + trace elements and
nutrients               p   p                    energy
micro-nutrients
{C^HzesOiioNioPi} + 13802   micro.nutrients algal protoplasm                               don't ShOW UP in
Algal protoplasm may conveniently be also    in this approximate expressed as                                                       molecular formula
{(CH2O)106(NH3)16(H3PO4)}
AN(+)/AP(+) = 16	ACO2(+)/AP(+) = 106
AC02(+)/AN(+) = 6,6	A02(+)/AP(-) = 138
A02(+)/AN(-) = 8,6	A02(+)/AC02(-) = 1,3
Přetížení sladkých vod živinami
Výměna P a N s atmosférou
Přírodní zdroje „fixovaného" N (NOx a NH3) v atmosféře pocházejí přímo z emisí biosférou a půdou, malá část ze vzniku NOx v blescích a hlavní část NOx znečištěním - zvláště spalováním
N2 + 02 + teplo <-> NOx NH3 páry se rozpouštějí v dešťových kapkách za vzniku NH4+ a OH~ ionů NOx páry se rozpouštějí v dešťových kapkách za vzniku N03~ a H+ ionů
P se vyskytuje především v nerozpustné anorganické formě.
Tok N a P deštěm do krajiny je velmi malý.
N a P v povrchové vodě oceánů je velmi nízký - spotřebovány fotosyntézou, [N] = [P] ~ 0 v marinních aerosolech.
N v kontinentálních deštích určen především atmosférickými plyny.
P v kontinentálních deštích určen především obsahem pevných částic (prachem) - velmi nízký.
Přetížení sladkých vod živinami
Souhrn P a N
N cyklus má významnou atmosférickou a biologickou část s významným antropogenním vychýlením. N vstupuje do řek a jezer hlavně vyluhováním půdní vlhkosti (rozklad organických látek, fixace N2 mikroorganismy).
P cyklus nemá plynnou část, vstupuje do řek a jezer hlavně jako plavenina a dále jako DIP (dissolved inorganic P), někdy označovaný jako „ortho-P" (H3P04 a konjugované báze).
Oba prvky cyklují v anorganické i organické podobě.
Oba prvky cyklují jako rozpuštěné i ve vznosu Qako plaveniny).
Antropogenní (znečišťující) toky u obou prvků představují zhruba 50 % celkových toků v cyklech N a P.
N                 DIN:DON = -30 % TDN : -70 % TDN = 4:10 = 2:5
P                 DIP:DOP = -40 % TDP : -70 % TDP = 8:12 = 2:3
N                 DN:PN = 14,5:21 -5:7
P                 DP:PP = 2:22-1:10
D - dissolved (rozpuštěný), P - particulate (v částicích), I - inorganic (anorganický), O - organic (organický)
Lidská aktivita výrazně zvýšila rychlost s jakou se oba prvky pohybují v hydrosfére.
Na P jsou rychle využívány autotrofními organismy, proto zůstávají doby zdržení v rezervoárech nízké.
Přetížení sladkých vod živinami
Vychýlení N v terestických vodních systémech
Protože N cykluje mnohem rychleji než P, vytvořily si ekosystémy efektivní způsoby „podržení" N přinášeného srážkami do krajiny (fungují efektivněji než pro P).
0.6 -
'ľ
E Bb
> c
■z,
CO
E co
O
0.4
J=  0.2
Ohio
^
^
/
/
/
/
/
/
/\
#
fŕ
/     Mid-Atlantic
/
/
/
/
Tennessee« /
California
/
/ /
/   Lower S Mississippi
/
/ / / /
/Pacific
/
/
Upper Mississippi
New England «Great Lakes • South Atlantic-Gulf
/
Great Basin
/Hio'Gráňďi»
/   Northwest
*           .Colorado {Upper and Lower}
Souris-Red-Rainy
>Texas-Gulf
,;:
Missouri7    y Arkansas-White-Red
0.2                              0.4
Deposition (g/m2/yr)
0.6
Znečišťující N může být v ekosystémech systémech zadržován vysokou přítomností bioty, v některých případech je však systém „nasycen" dusíkem a ekosystém jej uvolňuje. Z toho důvodu pak může uvolňování N v průběhu několika sezón rychle stoupat i při stejném znečišťujícím vstupu.
Přetížení sladkých vod živinami
Zemědělství
N prochází rychle, obvykle se aplikuje nadbytek pro dosažení vyšších výnosů; P prochází pomaleji, obvykle nízké koncentrace (suspenze), zvýšení při odlesňovaní a erozi půdy
1000
100
o
E
«ľ
*-> ca
1     ■ T     I    Mill
Excess N
i    i   i i i i i
"Agricultural Rivers"
1                                    10
Phosphate (^umol/l)
100
Osídlení
Detergenty a čističe zvyšují P v rozpuštěné podobě, koncentrace je obecně úměrná počtu obyvatel.
Antropogenní „tlak" vychyluje složení řek proti poměru v Redfieldově reakci - 2 typy řek.
Přetížení sladkých vod živinami
Výživa rostlin
Koncentrace biogenních prvků v rostlinách, jejich dostupnost ve vodě a vzájemný poměr
Demanded                                            Demand/Supply
by                    Supplied by              (Plant/Water)
Plants                      Water                         Ratio
Element	Symbol	(%)	(%)	(approx.
Oxygen	0	80.5	89	1
Hydrogen	H	9.7	11	1
Carbona	C	6.5	0.0012	5,000
Silicon	Si	1.3	0.00065	2,000
Nitrogen*	N	0.7	0.000023	30,000
Calcium	Ca	0.4	0.0015	<1,000
Potassium	K	0.3	0.00023	1,300
Phosphorus3	P	0.08	0.000001	80,000
Magnesium	Mg	0.07	0.0004	<1,000
Sulfur	S	0.06	0.0004	<1,000
Chlorine	Cl	0.06	0.0008	<1,000
Sodium	Na	0.04	0.0006	<1,000
Iron	Fc	0.02	0.00007	< 1,000
Boron	B	0.001	0.00001	< 1,000
Manganese	Mn	0.0007	0.0000015	<1,000
Zinc	Zn	0.0003	0.000001	< 1,000
Copper	Cu	0.0001	0.000001	<1,000
Molybdenum	Mo	0.00005	0.0000003	<1,000
Cobalt	Co	0.000002	0.000000005	<1,000
Přetížení sladkých vod živinami
Eutrofizace
Experimentální jezera v Kanadě s přebytkem P, který způsobuje růst modrých řas (Cyanobacteria) - zelená barva.