水侦探手册的大脑

溶解氧

溶解氧
溶解氧
美国国家海洋和大气管理局


我们都知道喜欢陆地的动物需要氧气,但大多数水栖动物或水生动物也需要氧气。鲤鱼、小龙虾和蛤蜊都需要氧气才能生存。氧气可以通过两种方式进入水中:来自空气和来自水下植物产生的氧气。当氧气溶解在水中并且可以被水生生物用来呼吸时。我们称其为溶解氧(或简称为 DO)。溶解氧对于水生生态系统的健康极为重要——它是确定河流或湖泊是否适合维持生命的最佳方法之一。溶解氧含量较高的水体可以支持许多不同种类的水生生物。当 DO 水平低时,生物更难生存,而当 DO 极低时,植物和动物可能会死亡。


自然如何影响溶解氧水平

需氧量
需氧量
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一天中的时间:溶解氧水平随季节变化。由于水生植物,溶解氧水平也会在 24 小时内发生变化。植物通过称为光合作用的过程将阳光和气体二氧化碳 (CO2) 转化为能量。光合作用的副产品之一是氧气。因此,在白天,当水生植物进行光合作用以产生能量时,它们也会向水中释放氧气。到了晚上,植物实际上会吸入一些氧气。这就是为什么 DO 水平通常在白天最高而在晚上较低的原因。

温度:水的温度也会改变它可以容纳的氧气量。有没有注意到冷流行比热流行更起泡?那是因为液体的温度决定了其中可以溶解多少气体。这意味着较冷的水可以容纳 更多的 dissolved oxygen.

风循环
风循环
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盐:盐也会影响溶解氧。水越咸,可容纳的溶解氧越少。这就是为什么在其他条件相同的情况下,盐水的溶解氧含量往往低于淡水。

% 饱和度:要了解水体的健康程度,重要的是要测量 DO 和温度。这允许您计算称为百分比 (%) 饱和度的内容。这是一种表达 DO 水含量的奇特方式。

请记住,较高的百分比通常被认为是好的。


人类如何影响溶解氧水平

溶解氧
溶解氧
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工厂、发电厂甚至农场等都会影响溶解氧水平。他们通过改变水体的温度或咸度来做到这一点。它们还会影响水中有助于产生氧气的植物。

影响水温的因素:
城市径流:城市街道被称为沥青的材料覆盖。沥青比自然表面温暖,因此落在城市街道上并流入河流或湖泊的水可能比正常情况下温暖。这会加热水体,损害其保持溶解氧的能力。

缺乏树木覆盖:  
树木通过在岸边提供遮荫来帮助冷却水体。当树木很少或没有树木时,水体会更快地升温,从而损害其保持 DO 的能力。另一方面,如果树木太多,可能没有足够的光线照射到水面上,水生植物可能会遇到麻烦。

侵蚀:
山坡和河岸随着时间的推移而崩塌。当它们这样做时,一些污垢、碎屑和植物颗粒会碎裂并掉入水体中。我们称之为自然过程侵蚀。如果侵蚀太快,水会因所有这些碎片而变得混浊,这可能会减少到达水生植物的光线。当水生植物无法获得光照时,它们就无法进行光合作用,也无法为周围的水生生物制造氧气。

盐:
冬天,人们在道路上撒盐来帮助融化冰雪。然而,这种盐通常最终也会进入水道,这会增加水体的咸度或盐度。水体越咸,它所能容纳的溶解氧就越少。

营养素过多:
植物需要的不仅仅是阳光和二氧化碳气体才能生存。他们还需要氮和磷之类的东西。这些是称为营养素的化学元素。这些通常天然存在于土壤中。然而,有时人类在耕作时会使用大量这些营养素。随着时间的推移,这些额外的营养物质会被冲入水体。起初,这可能通过喂养植物来帮助植物,从而增加溶解氧的量。然而,这也可能导致在特定区域生长太多植物。这会干扰其他动物并扰乱溶解氧水平。

还有其他方式使大量营养物质最终进入水中。有时工厂会产生富含营养的废物,最终流入湖泊或溪流。宠物排泄物也充满了氮和磷,以及暴雨过后所有可以带入水中的物质。此外,宠物粪便有时含有对人体有害的大肠杆菌等细菌。所以不要让它进入我们的水中,一定要在你的宠物之后捡起来!

我的阅读意味着什么?

如果您的 DO 读数很高,那么您就清楚了!您的水体可以支持多种水生生物。环顾四周,试着看看哪些自然特征可能有助于保持水的健康。

如果您的 DO 读数较低,则水不太可能支持多种水生生物。看看上面列出的因素,看看是否有任何因素可能对你的阅读有帮助。

  1. 温度

温度对生活在水体中的植物和动物有很大的影响。想想我们人类。虽然我们非常擅长适应温度的波动,但我们在某些特定范围内发挥最佳作用。想象一下,必须在 -10 ̊ F 的寒冷中打一场冠军足球比赛,或者如果超过 100 ̊ F,就必须参加一项重要的学校考试。 我们就是不工作。对于水生生物来说也是如此。有些生物比其他生物更敏感。例如,鳟鱼在 55-65 ̊ F 的水域中茁壮成长,但高于 78 ̊ F 的温度是致命的。但是像蓝鳃太阳鱼这样的鱼可以在90°F的温暖水域中生存!

水的温度也会影响溶解氧的水平。水越冷,它所能容纳的溶解氧就越多。如果水变得太热,植物生长可能会激增,最终也会导致水体出现问题。温度的快速变化也会使鱼和昆虫更容易受到寄生虫、疾病和污染物的有害影响。

水温
水温
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自然如何影响水温

影响水温的自然因素有很​​多。来自大气的阳光和热量会影响水的温度。因此,在阳光充足、温暖的地方,例如地球赤道附近,水通常比在寒冷、多云的地方(例如北极和南极)温暖。

水体的大小和深度也会影响其温度。更大、更深的水体往往比更小、更浅的水体更冷。流动的水,如溪流或河流,也往往比静止的水更冷。

由于水温变化如此之大,因此没有一刀切的温度太热、太冷或恰到好处。那么你怎么知道你附近的水体温度是否合适呢?好吧,您可以测量温度,与 XXX 分享您的数据,并查看它与附近其他地点的对比情况。

人类如何影响水温

径流:有时水体升温是因为添加了一些额外的热源。这就是所谓的“热污染”。热污染的最大来源之一称为径流。这是从工厂或城市等地方排入湖泊或河流的水。工厂有时会加热水以帮助他们制造东西,然后在完成后将这些水倒回湖泊或河流中。有点像你如何加热一壶水来煮意大利面,然后在面条变软后把它倒掉。温暖的雨水径流也可能来自城市街道,这些街道通常比自然地面温暖。当雨水降落时,它会吸收热量并将其带到附近的湖泊或河流中。

水坝:水坝也会导致水温升高。那是因为大坝阻塞或减缓了水流。如果水不流动,它更容易加热。

侵蚀:热污染的另一个来源是侵蚀。侵蚀是水体周围土地逐渐崩溃或崩溃。侵蚀产生的污垢和碎屑最终会进入我们的水道。所有这些额外的东西都会增加水的浊度 - 或混浊度。越浑浊,吸收太阳能量和加热水的物质就越多。

缺乏树木覆盖:砍伐树木,被称为“森林砍伐”,也会导致温度升高。树木和其他植被的自然遮荫有助于保持水域凉爽。如果树木被清除,这可能会导致水更多地暴露在太阳温暖的光线下。

  1. 浊度

当您观察水时,您首先注意到的一件事就是它的清澈程度。水质清澈度是最容易识别的水质标志之一。一般来说,清水比浑水更健康。水质专家有一个特殊的词来描述水体的清澈程度——浊度。浊度是衡量有多少水被粘土、淤泥、藻类或污水等漂浮颗粒混浊的指标。更多的漂浮颗粒等于更大的浊度。这种漂浮的材料减少了可以穿透水的光量。

浊度
浊度
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水生植物需要阳光来制造能量。这是一个叫做光合作用的过程。因此,如果水非常混浊或多云,它会削弱水生植物,从而减少它们产生的溶解氧量。更糟糕的是,所有这些漂浮的颗粒都可以通过吸收阳光轻松升温,从而导致水体变暖。华纳水的氧气含量不如冷水,植物和动物需要充足的氧气才能生存。

此外,浑浊的水会使鱼类和其他水生生物的生活变得艰难,因为额外的物质会遮蔽它们的视力或扰乱它们的嗅觉。想象一下,为了在厨房里找到零食而不得不趟过一堆垃圾是多么烦人!极高的浊度甚至会损害鱼的鳃功能。鳃是帮助鱼呼吸的特殊器官,所以它们非常重要。

在暴雨之前、之中和之后立即测量浊度也可以提供非常有用的信息。如果您在雨后看到浊度大幅增加,则表明可能存在径流问题。

自然如何影响水的浊度

并非所有的水都是自然 100% 清澈的。快速流动的溪流或河流可能会产生更多的沉积物,使它们自然变得更浑浊。正常的侵蚀也会导致浑浊。

人类如何影响浊度

侵蚀:水中污垢和植物颗粒的主要来源来自土壤侵蚀。那是一些污垢、碎屑和植物物质松动的时候。这些小碎片可以冲入河流和湖泊,导致水浑浊。

随着时间的推移,某种程度的侵蚀是自然的,但人类活动可以加速这一过程。例如,农场和建筑工地通常会产生大量额外的污垢和碎屑。此外,当人类在湖泊或河流周围砍伐树木时,他们正在移除有助于保持土壤团结的植物。没有这些植物和它们的根,在暴雨期间土壤更容易被冲刷到水中。

城市径流:现代生活会产生很多小东西,可以通过雨水或融雪带入自然水道。

藻类开花:藻类是一种简单的非开花植物,可以在水中生长。来自农场的营养物质会流入水体并喂养藻类,导致这些物质过度生长。当池塘或湖泊上生长过多藻类时,会使水浑浊并导致问题。

干扰:当水体中有太多“底层饲养”动物(如鲤鱼或鲶鱼)时,可能会导致问题。那是因为这些鱼在河流或湖底搅动沉积物。船可以做同样的事情。在这两种情况下,结果都是浑浊的水。

  1. pH 值

您是否获得了高浊度值?环顾四周 - 附近是否有大型建筑项目或农场?您的水体是否受到树木等周围植物的保护,还是裸露的泥土或人行道?水是什么颜色的?是绿色的吗?这可能表明藻类过度生长。或者它是褐色的脏,表明沉积物径流?或者可能是茶色,这可能表明单宁来自腐烂的有机物?

pH 值是衡量溶液酸性或碱性程度的指标。酸性水含有额外的氢离子 (H+),碱性水含有额外的“羟基”离子 (OH-)。 pH 在 0-14 的范围内进行测量。 1 是非常酸性的,14 是非常碱性的。 7在中间,表示物质不是酸性或碱性,而是中性。

酸碱度
酸碱度
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柠檬汁的酸度非常高,pH 值为 3。您的胃液也非常酸,pH 值为 1。另一方面,还有漂白剂和氨水等非常碱性的物质。纯水的 pH 值应约为 7,这意味着它是中性的。海水的碱性比饮用水略强,而雨雪的酸性略强。

pH 标度上 1 个单位的变化看起来很小,但 pH 标度是对数标度。这意味着 1 个单位的变化代表 pH 值的 10 倍或 10 倍大/小变化。 pH 值为 6 的水的酸度是 pH 值为 7 的水的 10 倍,而 pH 值为 5 的水的酸度是 pH 值为 7 的水的 100 倍。

就像动物和植物适应特定的温度范围一样,它们也适应特定的 pH 值范围。 pH 值低于 4 或高于 10 会杀死大多数鱼,很少有动物可以忍受 pH 值低于 3 或高于 11 的水。如果水变得比植物或动物习惯的酸性更强,则会以多种方式伤害它们.它可能会扰乱它们的卵的发育方式,或损害它们的鳃,或损害它们的皮肤。两栖动物特别敏感,因为它们的皮肤多孔,或者很容易从环境中吸收东西。 pH 值的变化通常是一个很好的指标,表明有害物质可能已进入水体。

水的 pH 值也会影响水中其他物质对动物的危害程度。例如,如果水的酸性更强,重金属就会变得更有毒。 pH 值也会影响某些化学物质在水中溶解的难易程度。

酸碱度
酸碱度
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最低 pH 值
最低 pH 值
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大自然如何影响 pH 值

pH 值会因水所处的环境而自然变化。沙质土壤的酸性更强,而白垩土壤的碱性更强。如果你的水被松树包围,针会渗入水中,使其酸性更强。雨雪也是微酸性的,所以最近的降雨或融雪会暂时改变水的 pH 值。

人类如何影响水的 pH 值

径流:采矿可以产生流入水道的酸性径流。工厂有时也会释放 pH 值高或低的径流。来自废水管道或农业来源的污染会进入水道并影响 pH 值。涉及大量肥皂或清洁剂的工业过程会导致 pH 值升高,而使用酸的工业过程会降低 pH 值。

酸雨:某些空气污染会使大气中的水蒸气更加酸性,导致所谓的酸雨下降并降低水道的 pH 值。

盐:下雪时,人们经常用盐来帮助融化。然而,这种盐最终会进入我们的水道。盐往往会增加 pH 值。

去除自然防御:湿地、沼泽和沼泽有助于保护附近的水体免受 pH 值的巨大变化。即使是水体周围的树木和植物缓冲区也可以产生很大的不同

如果您的 pH 值在 5-8 范围内,则您的水很正常。如果小于 5 或​​大于 8,则您的水可能有问题。考虑上述因素,以及其中之一是否有助于您的阅读。