A víz tulajdonságai

A víz tiszta állapotban átlátszó, színtelen, szagtalan és íztelen. Bolygónkon mindhárom hal-mazállapotban előfordul. Folyékony állapotban a természetes víz oldott, szuszpendált vagy emulgeált formában szilárd, gáznemű és folyékony halmazállapotú anyagokat tartalmaz. A víz az élő szervezetek egyik lényeges alkotóeleme. A fajtól, szervtől, illetve fejlettségi álla-pottól függően a növényi, illetve állati szervezetek 55–90%-át alkotja víz. Az emberi test pél-dául embrionális korban 80–90%-ban, idős korban 55–60%-ban tartalmaz vizet. Fontos a víz anyagcsere folyamatokban szállítóközegként betöltött szerepe. A vízben, illetve a víz közvetí-tésével játszódnak le az életfunkciók biofizikai, illetve biokémiai folyamatai. Például a fitomassza (növényi biomassza) 1 kg-jának előállításához szükséges víz mennyiségét a transzspirációs együttható fejezi ki, melynek értéke hazai viszonyok között a növényfajtától függően 250–1 000 L/kg szárazanyag. A víz szerepe sokrétű; nyersanyagot szolgáltat, káros anyagokat felvevő közeg és egyben közvetlen fogyasztást is szolgál. A napi szükséglet egy főre nemzetközi átlagban: 10−20 m³ (15 kg) levegő, 1,55 kg élelmiszer és 2,5 L víz (utóbbi különböző formában). Alapvető szerepeit betöltve a víz nem fogy el, de szennyezőanyag-tartalma változhat.

Jellegzetes tulajdonságai közé tartozik az anomális sűrűség (maximális sűrűség 4°C-on), emellett kis hőtágulási együtthatóval, nagy moláris hőkapacitással és párolgási entalpiával, egyéb folyékony halmazállapotú anyagokhoz képest nagy felületi feszültséggel (72 mN/m 20°C hőmérsékleten), nagy dipólusmomentummal és nagy dielektromos állandóval rendelke-zik. A poláros vegyületek jó oldószere. Hőszabályzó és puffer szerepe jelentős. Optikai tulaj-donságai közül lényeges, hogy a látható és az UV-tartományban csekély fényabszorpciós ké-pességgel rendelkezve a fotoszintézist 100 m vízmélységig lehetővé teszi, az infravörös tar-tományban viszont nagy a moláris abszorpciója.

A víz jól oldja a poláris és ionos vegyületek többségét. Az oldás során kiemelkedő szere-pet tölt be a hidratáció, a kölcsönhatás az oldódó vegyület molekulái vagy ionjai és a vízmo-lekulák közt. Az oldódás folyamata lehet csak fizikai, illetve összetett fizikai-kémiai folya-mat. Előbbire példa az oxigén, utóbbira pedig a szén-dioxid vízben való oldódása. Ha az ol-dott só kémiai reakcióba lép a vízzel, hidrolízisről beszélünk. A fizikai-kémiai folyamat során a vegyületek sajátságai meghatározzák a hidrolízis jellegét.

Lúgos hidrolízis során OH^--ionok válnak szabaddá:

X^– + H2O  HX + OH^–, (4.R1) S^2– + H2O  HS^– + OH^–. (4.R2)

A folyamat lejátszódásának feltétele, hogy ilyenkor az anion erősebb bázis, mint a víz (példá-ul karbonát-, hidrogén-karbonát-, sz(példá-ulfid-, cianid-, ortofoszfát-, acetátionok).

Savas hidrolízis esetében a H3O⁺-ionok válnak szabaddá.

X⁺ + 2H2O→ XOH + H3O⁺, (4.R3) NH₄⁺ + H₂O → NH3 + H₃O⁺. (4.R4)

4.1. A víz tulajdonságai 145

Hidratált kationok hidrolízise

[Me(H2O)x ]ⁿ⁺ + H2O→ [Me(OH)(H2O)x-1]^(n-1)+ + H3O⁺. (4.R5)

A vízközegben a kémiai folyamatok közül a hidrolízis mellett a csapadékképzés, a komplex-képzés, a redoxi- és sav-bázis reakciók is jellemzőek. A vízben zajló folyamatok igen össze-tettek; minden újabb hatás a vízben újabb egyensúlyi állapot létrehozását idézheti elő. A víz mozgása, áramlása közben is változtatja összes és oldottanyag-tartalmát. Ennek során nem csupán az oldódási egyensúlyoknak, hanem az oxidációs-redukciós folyamatoknak, valamint a bioszféra makro- és mikroorganizmusai tevékenységének, továbbá az ily módon keletkezett, illetve átalakult vegyületeknek is szerep jut.

4.1.1. A vizek előfordulási formái

A vizeket feloszthatjuk természetes vagy mesterséges, felszíni, vagy felszín alatti vízformákra (4.1. táblázat). A felszíni víz fő kategóriába édes és sós vizek, az édes vizekhez álló- és folyó-vizek, a sós vizekhez kontinentális vizek és tengerek, valamint az óceánok tartoznak. Speciá-lis szerepet töltenek be emellett a természetes víztípusokhoz tartozóan a csapadékvíz, a mes-terséges víztípusok közül a szennyvizek (folyékony halmazállapotú hulladékok) és az újra-hasznosított vizek.

VÍZTÍPUSOK

FELSZÍNI VIZEK FELSZÍN ALATTI VIZEK

TERMÉSZETES

4.1. táblázat: A víz előfordulási formái A felszíni vizek

A felszíni vizek édesvíz csoportját alkotó folyó- vagy álló vizeken belül természetes és mes-terséges típusok egyaránt találhatók. Természetes típusaikhoz soroljuk például a patakokat, a holtágakat, mesterséges típusként említhetők például a kavicsbányák, kiépített öntöző- és csa-tornarendszerek, tározók vizei. A felszíni vizekhez tartozó vizek közt speciális típust képvi-selnek a brakkvizek (kevert típusú, édes-sós vizek).

A 4.2. táblázat a jellemző ionok minősége és mennyisége szerint hasonlítja össze az átlagos édesvíz és a tengervíz összetételét. (Felhívjuk a figyelmet arra, hogy a koncentrációadatokat az

édesvízre vonatkozóan, a tengervízénél nagyságrendekkel kisebb koncentrációértékek miatt, a táblázatban három nagyságrenddel kisebb egységekben tüntettük fel.) A táblázat adatai is mu-tatják, hogy a tengervíz nem egyszerűen koncentrált édesvíz, ionösszetétele és az ionok ará-nyaiban jelentősen eltér az édesvíztől (például Na⁺/K⁺ arány édesvízre 3–10, míg tengervízre 46, az anionok közül a tengervízben a kloridion, míg az édesvízben a hidrogén-karbonát ion az uralkodó).

Az édesvizek közepes ionkoncentrációi 0,05% sótartalom

A tengervíz közepes ionkoncentrációi 3,5% sótartalom

Ion koncentráció intervallum 10^–3 g/dm³

Ion g/dm³

Na⁺ 0,1–1,0 Na⁺ 10,8

K⁺ 0,01–0,1 K⁺ 0,39

Mg²⁺ 0,01–1,0 Ca²⁺ 0,40

Ca²⁺ 0,1–1,5 Mg²⁺ 1,25

HCO3−

0,3–6,0 CO32−

0,15

Cl⁻ 0,003–0,3 Cl⁻ 19,4

SO42−

0,025–0,3 SO42−

2,70

Br⁻ 0,07

pH 6–8 7,5–8,2

4.2. táblázat: A felszíni édes- és sós víztípusok összetétele

A Föld vízkészletének jelentős részét adó tengervíz felhasználása a nagy sótartalom miatt korlátozott. A kontinentális vizek összetételét nagymértékben meghatározza eredetük, és az, hogy a vizet milyen természetes és antropogén eredetű hatások érik. A folyóvizek a kútvizek-nél (felszín alatti vizek) rendszerint kevesebb oldott sót tartalmaznak, viszont sokkal nagyobb a lebegőanyag-, szervesanyag-tartalmuk és lényegesen nagyobb az oldottoxigén-tartalmuk. E víztípus kémhatása rendszerint gyengén lúgos, pufferkapacitása nagy, így a vízbe kerülő savas anyagok semlegesítésére is képes. A folyók vizét ipari célokra – az ipari vízminőségigény függvényében – esetenként közvetlenül, többnyire azonban csak megfelelő előkezelés közbe-iktatásával lehet felhasználni.

A tavak között megkülönböztetünk átfolyásos tavakat, mint például a Balaton és lefolyás-talan tavakat, mint például a Kaszpi-tó. Az átfolyásos tavak vize a folyóvizekéhez hasonló, míg a lefolyástalan tavaknál jelentős lehet a sófelhalmozódás (lásd 4.4.2. fejezet).

Hazai viszonyaink között akkor kerül sor a felszíni víz ivóvíz célú hasznosítására, ha a felszín alól nem, vagy csak nagyon drágán nyerhető ki. Ezekre a vizekre ugyanis a hidrológiai

4.1. A víz tulajdonságai 147

tényezők közvetlenül hatnak, így védtelenek a szennyező hatásokkal szemben. A felszíni vi-zek általában nagy mennyiségű ivóvíz termelésére, így a közepesnél nagyobb, illetve regioná-lis vízművek létesítésére alkalmasak. Hátrányt jelent azonban, hogy a felszíni vizeket ivóvíz használati célra mindig tisztítani kell. A felszíni vizek közül a mesterséges felszíni tározók biztosítanak kedvezőbb vízellátást.

A felszín alatti vizek

A felszín alatti vizek közé tartoznak a talajvizek, rétegvizek, karsztvizek, forrásvizek. A fel-szín alatti, de felfel-szín közeli vizek alapcsoportját alkotják a talajvizek. A talajvíz a felfel-szín alatti vízkészlet azon része, amely az első vízzáró réteg felett található. Általában a felső talajréteg alatti mállási törmelékben, vagy a laza üledékekben található víztömeg. Származhat a felszín-ről leszivárgott csapadékvízből, vagy a felszíni vizek vízáteresztő rétegben tovahaladó részé-ből. A talajvíz tározóterét felülről nem zárja le vízzáró réteg, vízminőség szempontjából tehát az egyik legveszélyeztetettebb víztípus. A talajvíz ivóvízként való felhasználását is az nehezí-ti, hogy fokozottan ki van téve a szennyező hatásoknak. Mivel a hidrológiai tényezők erősen befolyásolják (például a csapadékvíz utánpótlás, párolgás, beszivárgás), a víztermelést érintő sajátosságok (mint például a termelhető vízmennyiség) talajvíz felhasználás esetén változóak.

A talajvizek további három alcsoportba; a kapilláris vizek, a szabad szintű vizek és a nyomás alatti talajvizek csoportjába sorolhatók.

Két vízzáró réteg között elhelyezkedő víz a rétegvíz. Amennyiben ez nagyobb mélység-ben található, akkor mélységi vízről beszélhetünk. A rétegvíz általában 20 métertől több ki-lométerig terjedő mélységben, esetleg több egymástól független rétegben elhelyezkedő víz. A felszíni szennyezések kevésbé veszélyeztetik. A rétegvíz a porózus kőzetek hézagaiban, póru-saiban helyezkedik el, jellegzetessége a talajvízhez hasonlóan, hogy a kőzetek összefüggő pórusrendszerét víztömeggel tölti ki. A rétegvizeket osztályozhatjuk fő hasznosításuk szerint, így beszélhetünk termálvízről, ásványvízről, valamint gyógyvízről. Ezek minősége általában állandó, ezért védettebbnek tekinthetők. A termálvíz az a mélységi víz, amelynek hőmérsékle-te 30C-nál nagyobb.

Karsztvíznek a karbonátos kőzetek; mészkő (CaCO3), dolomit (Ca/MgCO3) hasadékaiban található vizeket nevezzük. Ezek a kőzetek az oldódó kőzetek között jelentős szerepet töltenek be. A dolomitokban a karsztosodás mértéke a mészkőhöz képest kisebb.

Az oldódás a leszivárgó szénsavas csapadékvíz hatására következik be az alábbi reakciók szerint:

CO2 + H2O ↔ H2CO3, (4.R6) H2CO3 + CaCO3 ↔ Ca(HCO3)2. (4.R7)

Ezek a kémiai reakciók egyensúlyi folyamatok, amelyek mészkőoldáskor az egyenlet jobb olda-la irányába, mészkőkiváláskor (azaz cseppkőképződéskor) a baloldal irányába tolódnak el.

A szén-dioxiddal dúsított csapadékvíz oldó hatásának következtében a hegység repedés-hálózatai üregekké bővülnek és nagy mennyiségű vizet képesek befogadni. A kőzetek vízjárta repedései és elsősorban törési hézagai mindig tágulnak, a vízmozgás iránya szerint függőleges vagy vízszintes járatrendszerré, majd akár barlangok sorozatává alakulnak át. A karsztosodás-ra hajlamos kőzetek felszínére hulló és a kőzet repedéseibe beszivárgó víz egyes helyeken víznyelőket, majd felül szélesedő dolinákat alakít ki, amelyeket sok ezer év alatt függőleges barlangokká, zsombolyokká bővíthet. A víznyelőkben lefelé szivárgó víz, ha valamilyen

vízzáró kőzetet talál és megreked, oldalirányban fogja a vizet elvezető repedéseket és hézago-kat megkeresni. Ezért a karsztosodásra hajlamos kőzetekből álló hegységekben, mint például a Vértes, mindig kialakulnak közel vízszintes vízjáratok, kisebb-nagyobb barlangok. Ezeken keresztül a víz aztán valahol a hegy lábánál, igen nagy vízhozamú karsztforrások formájában a felszínre törhet. A karsztos területeken a vízutánpótlást esetenként távoli területeken beszi-várgó csapadékvíz adja. A karsztvizek általában sok kalcium- és magnéziumsót tartalmaznak, így a keménységük nagy. A karsztvíz minőségére a nagy keménység mellett a kis szerves anyag-, valamint vas- és mangántartalom jellemző. Vízellátás szempontjából jelentős karsztvíz nyerő területünk a Dunántúli-középhegység és a Bükk térsége, valamint Aggtelek környéke.

A forrásvizet, amely a talajvizek, rétegvizek és karsztvizek koncentrált, természetes fel-színre bukkanása, a felszín alatti víztípusokhoz sorolják. Fogalmához bizonyos állandóságot kapcsolunk; feltételezzük, hogy csaknem egész évben folyamatosan szolgáltat vizet. Forrá-sokkal általában hegyvidéken, egyenetlen felszínű területeken találkozhatunk. A közműves vízellátásban nincs számottevő szerepük.

A parti szűrésű víztípus átmenetet képez a felszíni és felszín alatti víz között, besorolása szerint sajátos felszín alatti vízforma. Jellemzője, hogy a rétegvíz egy vízfolyással hidraulikus kapcsolatban van, és az utánpótlás több mint 50%-ban a vízfolyásból is származhat. Partszű-résű vízről tehát a folyók mentén beszélhetünk, ahol (10–30 m vastagságban) vízáteresztő kavicságy található. A kitermelt vizet a folyók partjára, a folyómeder menti vízszűrő kavics-homok rétegre települt kutak adják. Ezen vizek vízminőségét a nyersvíz minősége, a parti réteg víztisztító képessége, valamint a természetes úton pótlódó talajvíz minősége együttesen befolyásolja. A parti réteg tisztító képessége a valóságban nemcsak egyszerű mechanikai szű-rést jelent, mivel a fizikai szűrőhatás mellett a parti mederrészben lejátszódó összetett fizikai-kémiai és biofizikai-kémiai folyamatoknak is jelentős szerepük van a vízminőség alakításában. Ha a partszűrésű vízbázisokat túlterhelik, vízminőségük a felszíni vizekéhez fog jobban hasonlítani.

A felszín alatt a víz a víztartó kőzet folytonossági hiányaiban helyezkedik el. Alapvetően az elhelyezkedés módja szerint kétféle típusát különböztetjük meg: kapilláris-, valamint sza-bad vizet. A kapillárisvíz a törmelékes kőzetek szemcséi közötti végtelen változatos térben található, a folyadék halmazállapotra jellemző tulajdonságokkal rendelkezik. A szabad víz pedig az a vízrész, amely semmilyen kölcsönhatásban nincs a kőzet szemcséivel, gravitációs hatásra elmozdul, ezért gravitációs víznek is nevezik. A szabad víz a felszín alatti régióban szivárog, kivételes esetekben barlangokban, karsztjáratokban áramlik is.

A talaj-, illetve kőzetszemcsék felületéhez való kötődés alapján a vízburok lehet erősen és gyengén kötött. Az ásványi szemcsék felületi töltése legtöbbször negatív, ezért képesek adszorbeálni a különböző kationokat és poláros molekulákat, így a vízmolekulákat is. Az első vízmolekularéteg adszorpciójánál az ún. erősen kötött vízburokban az exoterm folya-mat eredményeképp közelítőleg 1 kJ/g, a külső rétegnél a szorpció során csak kb. 30 J/g hő keletkezik. Ennek megfelelően az első molekularéteg kötődése kb. 50–60 GPa, vagyis igen nagy nyomással jár együtt. Az erősen kötött vízburok sűrűsége ezért az átlagos vízsűrűség-nél nagyobb, a növényi gyökerek sem tudják felszívni az ilyen vizet. Gyengén kötött víz esetén a vízmolekulák még irányított helyzetben vannak a szemcse körül, de a vízburok sűrűsége a vízsűrűséget nem haladja meg. E vízburok kialakulása nem jár hőfejlődéssel. Az ilyen molekularéteg kötődése 10–20 MPa közötti nyomásértékű. A gyengén kötött vizet a gyökerek szívó hatása már meg tudja mozdítani, gravitációs hatásra azonban ez a vízburok meg nem mozdul el.

4.1. A víz tulajdonságai 149

A felszín alatti vizekre jellemző, hogy kisebb a mozgáskészségük, így kisebb az utánpótlódás mértéke. E víztípusok közt élő szervezeteket nagyobb mennyiségben elsősorban az első vízzáró réteg fölött elhelyezkedő talajvíz tartalmaz. A mélyebb rétegekből származó felszín alatti vizek oldottgáz-, illetve ásványianyag-tartalma lehet jelentős, hőmérséklete lehet nagy is, így ennek megfelelően ezek ásvány-, gyógy-, illetve hévízként hasznosíthatók.

A vízellátás céljait szolgáló víz alapvetően kétféle eredetű lehet: felszín alatti, illetve fel-színi víz. A csapadékvíz vezetékes vízellátásra nem alkalmas, de az egyedi vízellátásban se-gíthet összegyűjtése. Az újrahasznosított vizeknek pedig jelenleg az ipari vízhasználatban nő egyre inkább a szerepe.

4.2. A víz körforgása

A víz anyag- és energiaáramlás révén kölcsönhatásban van a légkörrel, litoszférával és biosz-férával. A víz az atmoszférába a talajnedvesség, a tengerek, tavak és folyók, továbbá a vege-táció párologtatása, az élőlények; növények és állatok légzése során kerül és abból csapadék-képződéssel (eső, hó) távozik. A csapadék egy része a légkörbe visszakerül, más része táplálja a talajfelszín, így a folyók, tavak és óceánok vizét, illetve a felszín alatti vízvezető rétegek vizét. A víznek csak kis része az, amely az élő szervezetekbe kerül. Az elpárolgott víz e fo-lyamatok során vagy közvetlenül ott hullik vissza, ahol a párolgás lejátszódott, vagy – a lég-mozgások függvényében – attól esetleg több ezer kilométer távolságban. A számítások szerint a víz átlagos tartózkodási ideje a légkörben 9–10 napnak tekinthető. A párolgás és lecsapódás globális méretekben kiegyenlíti egymást.

4.2.1. A Föld vízkészlete

A szárazföldek felülete Földünkön jelentősen kisebb, mint az óceánoké. A víz a Föld felületé-nek 71%-át borítja, mennyisége a Földön óceánok és tengerek, sarkvidéki jég és gleccserek, talajvíz, tavak, folyók, légköri vízpára együttesét tekintetbe véve, azaz a hidroszféra térfogata a földtörténet kezdetétől állandó, közel 1,4  10⁹ km³ (a Föld tömegének 0,03%-a). Ha a teljes vízkészlet a Föld felszínén egyenletesen oszlana el, akkor ennek a vízrétegnek a vastagsága 2 765 métert tenne ki.

4.2. A víz körforgása 151

A vízmennyiségek előfordulás (víztípusok) szerinti megoszlása az egyes előfordulási helyek közt kifejezetten aránytalanságokat mutat. A Föld vízkészletének százalékos megoszlását a 4.1. ábra is szemlélteti. Látható, hogy a hidroszféra tömegét alkotó roppant vízmennyiségből a tengerekben és az óceánokban található az összes víz mintegy 97%-a, a gleccserekben a víz-mennyiség 2%-a, és 1%-nál is kevesebbet tesz ki a fogyasztható édesvíz víz-mennyisége. A 4.1.

ábráról leolvasható az is, hogy az összes édesvízkészlet a teljes földi vízkészlet 2,8%-át teszi ki. A légköri vízgőz ennek 0,6%-a, a használat számára hozzáférhető 22%-ot jelentő édesvíz hányad pedig csak alig haladja meg a 8  10⁶ km³-t.

A vízmennyiségen belül az egyes víztípusok arányát a 4.3. táblázatban is összefoglaljuk a Föld egészére, ezen belül Európára és hazánkra vonatkozóan. Az összes vízkészleten belül Európa vízkészlete mintegy 606 000 km³, ezen belül hazánk vízkészlete 5 054 km³-re tehető.

A mennyiségi adatok mellett a 4.4. táblázat a statisztikai adatok alapján az egyes víztípusokra jellemző tartózkodási időket is feltünteti.

Víztípus

Föld Európa Magyarország

10³ km³ % 10³ km³ km³

Óceánok és tengerek 1 320 000 97,2 - -

Sós vizű tavak 104 0,008 3 -

Sós víz összesen 1 320 104 97,2 3 -

Sarki jégtakarók és gleccserek 30 000 2,21 - -

Vízfolyások 1 0,80 2

Édesvizű tavak 125 0,009 1,0 3

Felszíni víz összesen 1 350 230 99,4 1,80 5

Talajvíz 67 0,005 5 47

Felszín alatti réteg- és mélységi

víz 8 400 0,618 600 5 000

Felszín alatti víz összesen 8 467 0,623 605 5 047

Vízpára a légkörben 13 0,000 95 0,27 24

Édesvíz összesen 38 605 2,84 606,4 5 054,4

Teljes vízkészlet 1 358 710 100,0 609,4 5 054,4

4.3. táblázat: A Föld vízkészletei

Víztípus Tartózkodási idő

óceánok, tengerek 3 000 év

felületi réteg 80 év

sarkvidéki jég és gleccserek 12−15 ezer év felszín alatti víz 0,1−10 ezer év

talajnedvesség 2−50 hét

tavak és folyók 7 év

tavak 10 év

folyók 2 hét

légkör 10 nap

4.4. táblázat: A víz tartózkodási ideje különböző tározókban

A hidroszféra nyitott rendszer, amely tehát kölcsönhatásban van anyag- és energiaáramlás révén a litoszférával és légkörrel. Ebben a rendszerben a víz globális körforgása úgy tekinthe-tő, mint egy napenergia által működtetett óriási méretű desztillációs folyamat. Számítások szerint az anyagforgalom 423 000 km³. A felhasználható víztartalékok így állandóan meg-újulnak. Évente nagyságrendben 37 000 km³ víz kerül a szárazföldre az óceánokból. A vízkörfolyamatra jellemző párolgási és lecsapódási adatokat a 4.5. táblázat, a körfolyamat energiamérlegét a 4.6. táblázat mutatja be.

Víztranszport Mennyiség [10⁶ km³] óceán→szárazföld 0,037 óceán: lecsapódás 0,386 óceán: párolgás 0,423

jég: párolgás 0,073

jég: lecsapódás 0,110

4.5. táblázat: A vízkörfolyamat részét képező párolgás és lecsapódás mennyiségi jellemzői

Napból származó teljes energia (kJ/év) 5,44x10²¹ a visszaverődött része, 30% 1,63x10²¹ a Földfelszín melegítése, 49% 2,56x10²¹ elpárologtatás, 23% 1,25x10²¹ szél, hullámok létrehozása, 0,2% 1,00x10¹⁹ fotoszintézisre, 0,0023% 1,25x10¹⁷

4.2. A víz körforgása 153

A körfolyamatban nagy szerepe van az életnek is. A víz körforgásán belül az emberiség számára az a legdöntőbb, hogy élelmiszer-termeléshez mennyi a rendelkezésre álló víz. A Földön kifejlődött élet minden formája – kevés kivételtől eltekintve – a növények fotoszinté-zisétől függ. E folyamat során a növényi klorofill napenergia segítségével vízből és szén-dioxidból növényi szöveteket állít elő, miközben oxigén szabadul fel. A fotoszintézis és a légzés biokémiai folyamatai tehát kapcsolatban vannak a légkörrel és a hidroszféra oxigén-mérlegével.

A folyamatot egyszerűsítve a következő reakcióegyenlettel jellemezhetjük:

6 CO2 + 6 H2O + h  C6H12O6 + 6 O2. (4.R8)

Egy algaprotoplazma elemi összetételének ismeretében a fotoszintézis egyenletét részleteseb-ben így írhatjuk fel:

106 CO2 + 16 NO3

+ HPO4

+ 18 H⁺ + 122 H2O + h 

 C106H263N16P + 193 O2. (4.R9)

Ezt a folyamatot légzési láncnak hívjuk, melyhez klorofill jelenléte szükséges. A fotoszin-tézis folyamatában a víznek csupán kis hányada vesz közvetlenül részt, épül be a sejtekbe.

Egy szárazföldi növény esetén például a víz nagyobb része a tápanyagokat szállítja a talajból a növényi gyökereken és a törzsön át a levelekig. Ily módon tehát a víz jelentős hányada pá-rolgás révén az atmoszférába jut. Egy tonna zöld biomassza létrehozásához átlagosan, a nö-vény a talajból növekedése idején, 100 tonna vizet vesz fel. A képződött biomasszának vi-szont mindössze 0,25 tonna a szárazanyag tartalma. Tehát 0,75 tonna az a víz csupán, ami átmenetileg jelen van a növényben. A 0,25 tonna mennyiségű szárazanyag ezen felül még 0,15 tonna kémiailag kötött vizet tartalmaz a szövetekben. A fotoszintézishez kapcsolódó vízmérleg tehát egyértelműen arra utal, hogy az élelmiszer-termelésben a víz döntő szerepet játszik.

A víz körforgása során a víz minősége és mennyisége is, ezáltal az ökoszisztéma állapota is változik. A csapadékvíz már a légkörben szén-dioxiddal, oxigénnel és az emberi tevékeny-ségből származó egyéb gázokkal, például nitrogén- és kéntartalmú gázokkal lép kölcsönha-tásba. A talaj felszínét borító növények korhadó részeinek, mikroorganizmusok végezte, oxi-dációját például a csapadékvíz oldott oxigénje segíti elő. A csapadékvíz a benne oldott egyéb gázok hatására savas kémhatású, ezért képes oldani a talajban lévő sókat, de képes reakcióba lépni a különböző kőzetalkotókkal is. Az édesvizű tavak az atmoszféra szén-dioxid tartalmá-val egyensúlyban vannak, a párolgás következtében a szén-dioxid távozása vagy felhasználó-dása miatt bázikusságuk, pufferkapacitásuk változik.

A felszínen, illetve felszín közelben az ún. édesvíz összetétele is a kőzetalkotó ásványok és a légköri szén-dioxid kölcsönhatásának eredményeképp alakul és változik. Ennek során a fizikai-kémiai folyamatok mellett a biokémiai folyamatoknak is jelentős szerep jut. A vizet élő közegnek tekintjük, hiszen élettere a biológiai folyamatoknak. Az élő mikroorganizmusok a kőzetek mállási folyamataiban és a szerves vegyületek lebontásában is szerepet játszanak, a szerves vegyületek (esetleg elhalt mikroorganizmusok bomlástermékei, anyagcsere végtermé-kei) energiaszegény vegyületeket (szervetlen oxidált vegyületformákat) eredményeznek az átalakulás során. A mállási folyamatokban a levegő szén-dioxidja mellett így a szerves anya-gokból keletkező szén-dioxidnak is szerep jut.

A természetes vizek állapotát a pH-érték és pufferkapacitás mellett erősen befolyásolja az

A természetes vizek állapotát a pH-érték és pufferkapacitás mellett erősen befolyásolja az

In document Környezetkémia (Pldal 144-165)