Hydrosféra
Cyklus v(
103 k,
Oceans
Polar Ice, Glaciers
Groundwater (actively exc
Freshwater lakes Saline Lakes Soil moisture
Atmosphere (water vapor)
Rivers
1,370,000 29,000
3ed) 4000 125 104
time
97.61 2.08 0.29 0.009 0.008
0.005
0.0009
0.00009
37,000 y
16,000 y
300 y
10-100 y
10-10,000 y
280 d
9d
12-20 d
Hydrologický cyklus
Cesty
Odpaření (evaporace) Srážky   -> přímé odpaření
-> zachycení rostlinami  -> odpaření („vypoceni")
-> povrchový odtok
-> vsakování (infiltrace) -> mělký oběh
-> rezervoár podzemní vody
Rezervoáry
oceán 97,5 % sladké vody 2,5 %
1,85 % (74 % sladkých vod) stále zmrzlé polární pokryvy
0,64 % (98,5 % zbytku) podzemní voda 0,01 % atmosféra, povrchová voda (toky, jezera)
Zdroje
Dva hlavní faktory:
Kvalita Množství
Podzemní voda
>Méně než 1 % z celkového množství vody
>40x více než ve sladkovodních jezerech
>více než 98 % nezmrzlé vody v hydrologickom cyklu
jako podzemní voda
>většinou v oblasti do 750 m
>objem ekvivalentní vrstvě 55 m vody na kontinentech
Hydrologický cyklus
SUN
Solar
radialton
																
					Atmosphere											
	1															
						!		'			.			■		
Snow and ice																
																
					Rivers and lakes											
																
					1               í											
					Groundwater											
																
																
											i					
					.		i									
										Ocean surface zone						
																
										■						
										Ocean deep zone						
										I						
										Interstitial water						
											n sediments					
Precipitation 0.99 X 103Vyr
Evaporation 0.63 X 1020g/yr
Atmosphere 0.13 X t020g
Lakes and rivers 0.3 X 1020g
Precipitation 3.5 X 102°g/yr
River and
groundwater
discharge
0.36 X 1020g/yr
Evaporation 3.8 X 1020 g/yr
Ocean
13,700 X 1020 g
Hydrologický cyklus
rain clouds
Vlastnosti vody
Vlastnost
vynikající rozpouštědlo
vysoká dielektrická konstanta vysoké povrchové napětí
transparentní pro viditelné a krátké UV záření
největší hustota v kapalném stavu při 4 °C
vysoké výparné teplo vysoké teplo tání vysoká tepelná kapacita
Působení a význam
transport živin a odpadů, umožňuje průběh biogeochemických procesů
vysoká rozpustnost iontových sloučenin
kontrolní faktor pro fyziologii; kapky a povrchy
bezbarvá dovoluje fotosyntézu ve vodném prostředí
led plave, izolace od promrznuti, udržení stratifikace
určuje režim přenosu vody mezi atmosférou a vodou
stabilizace teplotního režimu při promrzání
stabilizace teplotních podmínek
Distribuce látek
[OH-], [H2C03*], [HCO3 ] a [CO32 ]
cT = [H2C03*] + [HCO3-] + [CO32-] = konst.
Kx = [H+] [HCO3-] / [H2C03*]
K2 = [H+] [CO32-] / [HCO3-]
K  = [H+] [OH-]
w
a0 = [H2C03*] / cT
04 = [HCO3-] / cT
a2 = [CO32-] /cT
cT = [H2C03*] + [HCO3-] + [CO32-]
£   0.0
pH
pH je určeno hmotová bilance disociace do prvního stupně disociace do druhého stupně autoprotolýza vody
[H2C03*] = a0 cT [HCO3-] = 04 cT
[C032_] = a2 cT
10    11    12
1e-10
Alkalita a acidita
[Alk] = [HCO3-] + 2IC032-] + [OH] - [H+] [Alk] = cT (ax + 2 a2) + [OH] - [H+]
[Acy] = 2 [H2C03*] + [HCO3-] + [H+] - [OH"]
[Acy] = cT (2 a0 + 0l) + [H+] - [OH]
Oxidace a redukce
Redox
ps = - log a.
Fe   3+ + e-
aq
AG = - nF AE
Fe   2+
aq
log K = log [Fe2+] / [Fe3+] + ps
ps = log K - log [Fe2+] / [Fe3+]
»3+1
AG = AG° + RT In n
E = E° - RT/nF In n
ps° = log K a obecně ps° = 1/n log K ps = ps° - log [Fe2+] / [Fe3+]
E = E° + RT/nF In aox/ared
ps = F Eh / (2,303 RT)
E = E° + 0,0592/n log aox/a
ox "red
K = [Fe2+] / {[Fe3+] [e"]}
vysoké ps nízké ps
- oxidační podmínky
- redukční podmínky
ps vody v rovnováze se vzduchem je + 13,58
Oxidace a redukce
Oxidační stav je důležitý
Hg, HgCH3+, Hg(CH3)2 methylrtuť je mnohem toxičtější než ryzí Hg Crvl je mnohem toxičtější než ostatní formy (Cr111-lv)
Oxidační stavy ve sloučeninách
ps diagram ukazuje nejstabilnější formy v určitém vodném prostředí
H	vždy 1 +	
0	vždy 2-	c
alkalické kovy	vždy 1 +	0
alkalické zeminy	vždy 2+	
Dusík		£-5
N2, NH3, NO3-, N02-		0 0
Síra H2S, S, S02, SO3, SO32-	, so42-	0> O
Uhlík		
CH4, CH20, C, CO, C02		
■8-4      0     4     8     12    16 PE
Eh-pH a ps-pH diagramy
Eh-pH
1/2 02(g) + 2e- + 2H+(aq) -> H20 Eh = Eh° + 0,0592/2 log {[p02]1/2 [H+]2} / [H20] Eh = Eh° + 0,0592/2 log [p02]1/2 + 0,0592 log [H+] Eh = Eh° + 0,0592/2 log [p02]1/2 " 0,0592 pH
ps-pH
K = [H20] / {[p02]1'2 [e-]2 [H+]2}
log K = log [H20] - 1/2 log p02 + 2 ps + 2 pH
pro 25°C, 0,1 MPa: log K = 41,56
ps = 20,78 - pH
tu Q.
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
důlní
srážky
toky Jfy^        oceány
spodní^^Q|0K
močály
půdy s vodou
eutrofické
salinní jezera
org. salinní
5               10
PH
Uziti diagramu
Diagramy v grafické formě představují termodynamická data Neudávají rychlost, s jakou se budou jednotlivé formy měnit
Předvídání podmínek vzniku minerálů
21.0 17.5 14.0 10.5 7.0 PE 3.5 0 -3.5 -7.0 -10.5 -14.0
Fe
3+
System Fe - 0 - H 2?C,1 Atm
Fe2+
Fe (OH),
Fe (OH)
G       8
PH
12      14