Hydrosféra
Cyklus vody
Global Water Reservoirs and		Turnover	Times
	103 km3	%	Turnover time
Oceans	1,370,000	97.61	37,000 y
Polar Ice, Glaciers	29,000	2.08	16,000 y
Groundwater (actively exc	hanged) 4000	0.29	300 y
Freshwater lakes	125	0.009	10-100 y
Saline Lakes	104	0.008	10-10,000 y
Soil moisture	67	0.005	280 d
Atmosphere (water vapor)	14	0.0009	9d
Rivers	1.32	0.00009	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 % nezmrzlo vody v hydrologickom cyklu
jako podzemní voda
>většinou v oblasti do 750 m
>objem ekvivalentní vrstvě 55 m vody na kontinentech
Hydrologický cyklus
i (Slacief
Rap ids
Deposrfea seamen!
SUN
Solar radialen
Atmosphere
Snow and ice
Rivers and lakes
rzi
Groundwater
Ocean surface zone
Ocean deep zone
Interstitial water in sediments
Precipitation 0.99 X 1020g/yr
Evaporation 0.63 X 1020g/yr
Atmosphere
0.13 X 1020g
Lakes and rivers 0.3 X 1020g
Pj-ecipitation 3.5 X 1020g/yr
River and
groundwater
discharge
0.36 X 1020g/yr
Evaporation 3.8 X 102° g/yr
Ocean
13,700 X 1020 g
Hydrologický cyklus
Condensation
rain clouds
precipitation n to land //
Precipitation
2 4 6 8 101214 Oxygen (parts per million)
2 4 6 8 1012 Temperature {"C)
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 promrznutí, udržení stratifikace
určuje režim přenosu vody mezi atmosférou a vodou
stabilizace teplotního režimu při promrzání
stabilizace teplotních podmínek
Distribuce látek
[OH-], [H2C03*], [HC03 ] a [co32 ]
cT = [H2C03*] + [HCO3-] + [C032-] = konst.
Kx = [H+] [HCO3 ] / [H2C03*]
K2 = [H+] [C032-] / [HCO3-]
K = [H+] [OH-]
a0 = [H2C03*] / cT 04 = [HCO3-] / cT a2 = [C032-] /cT
cT = [H2CO *] + [HCO. ] + [CO 21
v>
OJ
tu 15
OJ
«
pH je určeno hmotová bilance disociace do prvního stupně disociace do druhého stupně autoprotolýza vody
[H2C03*] = a0 cT [HCO3-] = ax cT [C032-] = a2 cT
1e-10
Alkalita a acidita
[Alk] = [HCO3-] + 2[C03^] + [OH] - [H+] [Alk] = cT (ax + 2 a2) + [OH] - [H+]
[Acy] = 2 [H2C03*] + [HC03] + [H+] - [OH"] [Acy] = cT (2 a0 + 04) + [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 pe = log K - log [Fe2+] / [Fe3+]
AG = AG° + RT In n
E = E° - RT/nF In n
ps° = log K a obecně pe° = 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~]}
3+1
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
H vždy1 +
O vždy 2-
alkalické kovy vždy 1 +
alkalické zeminy vždy 2+
Dusík
N2, NH3, N03- N02-
Síra
H2S, s, so2, so3, so32- so42-Uhlík
CH4, CH20, C, CO, C02
pe diagram ukazuje nejstabilnější formy v určitém vodném prostředí
OJ
Q 4
NH4+ H03"			
í	tf \	\ N02_ ■ \ \	
I        I        I I		1	
■8-4     0 4 PE
3    12 16
Eh-pH a ps-pH
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 [p02l1/2 + °>0592 lo9 tH+l Eh = Eh° + 0,0592/2 log [p02l1/2 - °>0592 PH
pe-pH
K = [H20]/{[p02]1/2 [e-]2 [H+]2}
log K = log [H20] - 1/2 log p02 + 2 pe + 2 pH
pro 25°C, 0,1 MPa: log K = 41,56
pe = 20,78 - pH
diagramy
25 i-
-15
-20 '--L-
0 5 10
pH
Užití diagramů
Diagramy v grafické formě představují termodynamická data Neudávají rychlost, s jakou se budou jednotlivé formy měnit
Předvídání podmínek vzniku minerálů 21.0
0    2      4       6      8      10     12 14
PH