8. Materia organiczna w środowisku wodnym Flashcards
Rozdział 9 w Korzeniewskim
Czym jest materia organiczna w wodzie morskiej?
Mieszanina rozpuszczonych związków organicznych oraz zawieszonych cząstek organicznych.
(Np. białka, substancje humusowe, szczątki organizmów, komórki fitoplanktonu)
Funkcje materii organicznej w morzu to:
- siła napędowa procesów biogeochemicznych
- podstawa morskich sieci troficznych
Podział materii organicznej ze względu na pochodzenie:
1) Autochtoniczna - wytworzona w morzu
2) Allochtoniczna - wprowadzona ze źródeł zewnętrznych
Pochodzenie materii organicznej w morzu może być:
- Naturalne
- Antropogeniczne (np. ścieki, substancje rolnicze, odpady przemysłowe)
Wymień główne źródła materii organicznej w wodzie morskiej:
- Spływ powierzchniowy + dopływ rzeczny
- Dopływ z atmosfery
3.??? - Wydzielanie i wydalanie przez organizmy morskie
- Rozkład szczątków organicznych
6.???(nie widać na zdjęciu)
Ile materii organicznej dostarczają rzeki do mórz?
Rzeki - dostarczają ok. 0,4 Gt materii organicznej na rok. 60% - DOC, 40% - POC.
Ile i jak materia organiczna dostaje się do morza z atmosfery?
- Ok. 0,05 Gt/rok
- Z aerozolami lub deszczem
- Głównie ze źródeł antropogenicznych (spalanie paliw) lub wydzielania substancji lotnych (VOC) przez rośliny.
Jakie związki wydziela fitoplankton?
- aminokwasy
- kwas glikolowy
- wielocukry
- witaminy
- sterole
- kwasy tłuszczowe
- barwniki
- kwasy organiczne
–> Są wydzielane do wody, gdy fotosynteza doprowadzi do powstania nadmiaru produktów pośrednich.
Jakie związki wydziela zooplankton?
- aminokwasy
- mocznik
–> Są produktami ich metabolizmu.
Czy plastik może być źródłem DOC?
A no może. 23 600 t/rok!! Uwalnianie DOC z fragmentów plastiku stymuluje aktywność heterotroficznych bakterii.
Jak rozróżniamy DOM i POM?
Definicja operacyjna => cząstki zawiesiny zatrzymują się na filtrach o wielkości porów 0,45 μm (SCOR, 1981)
1) Frakcja rozpuszczona - przechodzi przez sączek - miarą jest DOC, też formy koloidalne
2) Frakcja zawieszona - zostaje w sączku - miarą jest POC
Co zawiera się w POM?
- zooplankton
- fitoplankton
- większość bakterii
- mała część kompleksów metalicznych
Co zawiera się w DOM?
- kwasy humusowe
- kwasy fulwowe
- większa część kompleksów metali
- hydrofobowe kwasy
- aminokwasy
- kwasy tłuszczowe
- węglowodany
- węglowodory
Czym jest VOC?
Frakcja lotna węgla organicznego.
W jej skład wchodzą związki:
- o niskiej masie cząsteczkowej
- o słabej rozpuszczalności w wodzie
- o wysokiej prężności pary
Gromadzą się w filmie powierzchniowym i odparowują.
Co jest miarą całkowitej materii organicznej (TOM) w wodzie morskiej?
TOC = DOC80-99% +POC<1-20% + VOC<1-5%
Połowa DOC to frakcja koloidalna.
Scharakteryzuj węglowodany:
Cn(H2O)m
- podstawowy składnik budowy roślin
- główne źródło energii organizmów
- cukry proste/wielocukry
- C zazwyczaj nie przekracza 0,02 μM
- w Bałtyku największe C w warstwie powierzchniowej po zakwitach (jesień i lato)
Scharakteryzuj aminokwasy:
- podstawowy element budulcowy tkanek żywych
- C nie przekracza 0,05 μM
- nietrwałe -> zużywane przez organizmy w ciągu min/h
- dominują: glicyna, alanina, lizyna
Scharakteryzuj lipidy:
- tłuszcze proste/złożone i pochodne (woski, fosfolipidy, trójglicerydy, estry, sterole)
- niewielka część, w Pacyfiku np. C wynosi 4-27 nM
- substancje wskaźnikowe - trwałe i niereaktywne
- charakterystyczne dla konkretnych organizmów
- mogą przetrwać w osadzie nawet setki tyś. lat
- wykorzystywane w badaniach ekologicznych i paleoekologicznych
- wskaźnik produkcji pierwotnej i transportu allochtonicznej materii organicznej
Scharakteryzuj barwniki:
Dzielimy na:
1. Chlorofile - wskaźnik biomasy wyprodukowanego fitoplanktonu
2. Karotenoidy - wskaźniki taksonomicznego zróżnicowania fitoplanktonu (np. fukoksantyna -> występują okrzemki)
3. Fikobiliny
- wykorzystywane przez rośliny do absorpcji i transformacji energii świetlnej w fotosyntezie
- wskaźniki pochodzenia materii organicznej
Co to biomarkery?
Substancje organiczne (barwniki, ligniny i lipidy), których obecność w środowisku morskim można powiązać z syntezą związków organicznych przez określone grupy organizmów.
Białka i węglowodany - są NIETRWAŁE i NIESPECYFICZNE, zatem NIE są biomarkerami.
Co umożliwiają biomarkery?
- ustalenie pochodzenia materii organicznej
- ocena produktywności
- rekonstrukcja warunków środowiskowych
Scharakteryzuj substancje humusowe:
- bez zdefiniowanej struktury cząsteczkowej
- mieszanina wielkocząsteczkowych związków organicznych o zmiennym składzie
- powstają w wyniku rozkładu materii organicznej
- pochodzą głównie z lądu
Jak dzielimy substancje humusowe?
A) Kwasy humusowe (rozpuszczalne przy pH>2)
B) Kwasy fulwowe (rozpuszczalne niezależnie od pH)
C) Huminy (trudno rozp., występują w glebach i osadach)
Jakie są właściwości substancji humusowych?
- Są głównym składnikiem CDOM - chromoforowej rozpuszczonej materii organicznej)
- zwiększają pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego
- zmniejszają zasięg strefy eufotycznej - Są czynnikiem chelatującym dla wielu metali, co wpływa na ich biodostępność (zmniejszją biodostępność, Ni, Ag, As…) lub toksyczność (zmniejszają toksyczność Hg, Cd)
Jak zmienia się przestrzennie stężenie DOC?
Maleje z głębokością w wyniku mineralizacji materii organicznej i mieszania (i rozcieńczania).
- warstwa powierzchniowa = wysokie st. DOC
- warstwa podpowierzchniowa = duży gradient st. DOC
- głębokie wody = małe i stałe st. DOC
Gdzie występują największe i najmniejsze ilości POM?
- DUŻE = w rejonach upwellingu przybrzeżnego i w rejonach zeutrofizowanych
- MAŁE = w Pacyfiku - tzw. rejony HNLC
Jak dużo POC z warstwy powierzchniowej dociera do dna?
0.1%
Jak zmienia się tempo remineralizacji organicznej z głębokością?
- POC - w Pacyfiku i Atlantyku największe przy powierzchni, spada gwałtowniej do gł. 1000 m, potem stabilizuje się ze strefami większego spadku w niektórych rejonach dna oceanu
- DOC - w Pacyfiku spada gwałtowniej niż w Atlantyku, w obu przypadkach gwałtowniej niż POC
Co jest używane jako akceptor elektronów w chemosyntezie?
- W warunkach tlenowych - O2
- Przy ograniczonym dostępie tlenu - MnO2 / HNO3 / Fe2O3
- W warunkach beztlenowych - SO42- / CH4
Kolejność - następny dostępny akceptor elektronów dający największą zmianę energii swobodnej/mol utlenianego węgla org.
Jakie są problemy środowiskowe wynikające z nadmiaru materii organicznej?
- Ograniczenie przenikania promieniowania (DOM zwiększa pochłanianie UV i niebieskiego światła, a POM światła niebieskiego i czerwonego)
- Zwiększenie toksyczności niektórych metali (Sn, Hg) przez tworzenie połączeń organicznych
- Zwiększenie zapotrzebowania na tlen
Gdzie występują największe stężenia materii organicznej w morzu?
- w pobliżu rejonów zrzutu ścieków
- w przybrzeżnych rejonach o dużej produktywności
Duże zużycie tlenu przez rozkład materii organicznej -> powstają obszary beztlenowe.
Jakie są skutki warunków beztlenowych?
- ograniczenie występowania i rozwoju zwierząt
- zmiany w obiegu pierwiastków w morzu
Materia organiczna z chemikaliów przemysłowych:
- trwała (ulega akumulacji)
- toksyczna
- zdolność bioakumulacji i biomagnifikacji
