لخّصلي

صفات البيئات المائية The characteristics of aquatic habitats

يوجد الماء على سطح الأرض في صورة مياه مالحة أو مياه عذبه، فالمياه التي تحتوي على كمية أملاح أقل من 1000 جزء في المليون تعتبر مياه عذبه أما المياه المالحة تشكل نسبة % 97.5 من نسبة الماء في الطبيعة أي أن نسبة المياه العذبة حوالي 2.5 ) شكل (1-1) والماء في صورته النقية سائل عديم اللون والرائحة، يستوي في ذلك الماء المالح والماء العذب إلا أن طعم الماء يختلف في الماء العذب عنه في الماء المالح . فبينما يكون الماء العذب عديم الطعم فإن الماء المالح يكتسب طعماً مالحاً؛ نتيجة ذوبان العديد من الأملاح به وأقصى كثافة للماء في صورته السائلة هي 1 جرام / سم م عند 4 م وهو مذيب ممتاز مما يجعله ناقل جيد للمغذيات في الأوساط المختلفة و يشكل الماء نسبة كبيرة من المواد الغذائية ومن الكائنات الحية فهو يشكل %75% من الخلية النباتية و %67% من الخلية الحيوانية ومن فوائد الماء أنه يعمل على توفير الطاقة الضرورية للإنسان والحيوان، ويعمل وسيطاً لنقل المواد الضرورية لحياة النبات والإنسان والحيوان. )1-1 جدول( يعتبر الماء ملوثاً إذا ما احتوى على مواد غريبة مثل المواد الصلبة الذائبة ومنها الأملاح والمعادن الثقيلة مثل الرصاص الزئبق والكادميوم والزرنيخ وغيرها من العناصر الثقيلة في المياه بنسبة تفوق الحد

الأقصى المسموح به طبقا لنشرات منظمة الصحة العالمية مما يؤدى إلى ما يسمى بالتسمم المعدني والذي

يسبب عسر الهضم والامساك وسرطان الكلى والمثانة وغيرها من الأمراض. ومن الملوثات كذلك المبيدات

Pesticides وهي مواد عضوية غير سهلة التحلل البيولوجي كالمبيدات الحشرية Insecticides
ومبيدات الأعشاب Herbicides وتلوث المسطحات المائية بهذه المبيدات له تأثير كبير على قدرة الكائنات النباتية الموجودة بالمياه على القيام بعملية التمثيل الضوئي وهذا له انعكاسه السيئ على الأسماك والرخويات والأصداف وغيرها من الكائنات الحية المائية ، كما أن وجود مثل هذه المبيدات في الماء يؤثر على صلاحيته للاستخدام في كافة الأنشطة. ومن الملوثات أيضاً المواد العالقة أو المواد العضوية أو غير العضوية الذائبة أو الكائنات الدقيقة مثل البكتريا والفطريات والطحالب والتى يؤدى وجودها في الماء إلى تغير في خواصه الطبيعية أو الكيميائية أو البيولوجية فيصبح غير مناسب للشرب أو للاستهلاك المنزلي أو في الزراعة أو في الصناعة. ومن المعلوم أن معظم المياه المستهلكة في الصناعة والزراعة والأنشطة الأخرى تصب في الأنهار والبحار والبحيرات . ويتم تحليل المياه للتأكد من صلاحيتها للاستخدام في كافة الأنشطة المنزلية والزراعية والصحية والصناعية وغيرها وأيضاً للحكم على كفاءة عمليات معالجة المياه سواء في محطات مياه الشرب ومحطات معالجة مياه المجارى. وتستخدم مصر حوالي 88% من المياه المتاحة في النشاط الزراعى كما هو واضح من جدول (1-2) الذي يوضح نسب استخدام المياه في مصر والعالم.

ومن المعروف أن عملية الاستزراع السمكي تعتمد أساسا على المياه والموقع

أولاً: صفات مياه الاستزراع السمكي

يتم تقدير بعض الصفات الهامة في مياه الاستزراع السمكي منها : درجة حرارة الماء - مستوى الأكسجين الذائب في الماء تركيز الأملاح الذائبة في الماء مستوى ثاني أكسيد الكربون - ال pH قلوية الماء العكارة غازات الأمونيا وكبرتيد الهيدروجين وثاني أوكسيد الكربون درجة عسر الماء تركيزات النترات والنتريت والأمونيوم - تركيزات العناصر الثقيلة مثل الرصاص والكادميوم والنحاس والزئبق وغيرها المبيدات بعض الميكروبات المرضية الطحالب وغيرها من الصفات الكيميائية والفيزيائية والحيوية للمياه للحكم على جودة المياه ومدى مطابقتها للمعايير الدولية الخاصة بمياه الاستزراع السمكى. ويتم قياس وتقدير

هذه الصفات معمليا أو في المزرعة.

توجد المياه السطحية surface water أساسا في الأنهار والبحيرات وتقسم البحيرات إلى : 1 - البحيرات الفقيرة في المغذيات Oligotrophic lakes وتمتاز هذه البحيرات بأنها عميقة وفقيرة في

المغذيات وصافية والنشاط البيولوجي بها قليل . 2 البحيرات الغنية بالمغذيات Eutrophic lakes وتمتاز هذه البحيرات باحتوائها على مواد غذائية

وحياة وعكارة أكثر من النوع الأول. 3- البحيرات الضحلة Dystrophic lakes وهذه البحيرات ضحلة ومليئة بالنباتات وتحتوى ماء ملونا وذات pH منخفض.

ينتج عن العلاقة الفريدة بين كثافة الماء ودرجة حرارته (جدول) (1-1) تكوين طبقات مائية محددة داخل المسطحات المائية الساكنة كما هو موضح في الأشكال (1-2) إلى (1-4) ، ففى فصل الصيف ترتفع درجة حرارة الطبقة السطحية Epilimnion نتيجة تعرضها لأشعة الشمس وبسبب كثافتها الأقل تطفو فوق الطبقة السفلى Hypolimnion ويطلق على هذه الظاهرة التطبق الحراري Thermal stratification وحينما يوجد اختلاف كبير بين درجتى حرارة الطبقتين فإنهما لا تختلطان ولكن تكون كل طبقة مستقلة عن الأخرى تماما ولها خواصها الكيماوية والبيولوجية الخاصة بها .

تمتاز الطبقة السطحية Epilimnion بالنمو الطحلبي الكثيف بسبب تعرضها للضوء وهذا يؤدى إلى وجود تركيزات عالية من الأكسجين الذائب وعادة ما تكون هوائية حيث أنها معرضة للهواء الجوى و تسود المركبات الكيماوية المؤكسدة في هذه الطبقة مثل النترات NO والكبريتات SO والفوسفات PO وغيرها. أما الطبقة السفلى Hypolimnion فهي لاهوائية تقريبا بسبب التحلل البيولوجي للمادة العضوية بفعل البكتريا في القاع Sediments وبالتالي تسود المركبات الكيماوية المختزلة في هذه الطبقة مثل الأمونيا NH أو الأمونيوم NH و كبرتيد الهيدروجين HS وقد يتكون الميثان CH. ويطلق على الحد الفاصل بين الطبقتين السابقتين طبقة الإنحدار الحراري Thermocline أو Metalimnion وفي هذه الطبقة تنخفض درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية لكل متر عمق تحت الطبقة السطحية وعمق هذه الطبقة يتذبذب متوقفا على ظروف الطقس. وحينما تنخفض درجة الحرارة في الطبقة السطحية إلى درجة تتساوى عندها مع درجة الحرارة في الطبقة السفلي يختفى التطبق الحراري ويصبح الماء كله وحدة هيدرولوجية واحدة ويحدث ذلك في فصل الخريف في معظم البحيرات الكبرى حيث تنشط الرياح وتكون قادرة على خلط الطبقات ويعرف ذلك بالانقلاب Overturn ونتيجة

العملية الخلط هذه تتغير الصفات الكيماوية والفيزيائية والبيولوجية وتصبح أكثر تماثلا و يزداد النشاط

البيولوجى نتيجة خلط المغذيات. هذا وتؤثر الكائنات الحية الدقيقة على الصفات الكيماوية للمسطحات المائية ففي الطبقة السطحية Epilimnion تقوم الطحالب بعملية التمثيل الضوئي مستخدمة CO ومنتجة الأكسجين والمواد العضوية طبقا للمعادلة : CH2O + 2 CO2 + H2O (مادة عضوية كما أن المواد العضوية الناتجة تتحلل بفعل البكتريا الهوائية منتجة CO . أما في الطبقة السفلي Hypolimnion فتقوم البكتريا بتحلل الطحالب الميتة في غياب الأكسجين ويتم اختزال النترات والكبريتات . وبالنسبة للتطبق الحراري في البرك الدافئة المستخدمة كمزارع سمكية وهي أكثر ضحالة وعكارة ومحمية أكثر من الرياح ومساحتها اقل بالمقارنة بالبحيرات الكبيرة ونادراً ما يزيد عمقها عن 2 متر ومساحتها أقل كثيرا من الهكتار الهكتار = 10000م ) فغالبا ما يتكون تطبق حراري في هذه البرك في فصل الصيف بسبب ظروف العكارة التي تتسبب في التسخين السريع لسطح الماء إلا أن انخفاض درجة الحرارة يزداد عن درجة واحدة مئوية لكل متر عمق وفى هذه الحالة تكون طبقة Thermocline هي أكثر الطبقات وضوحاً في اختلاف درجات الحرارة شكل (1-3) وعملية التطبق الحراري ليست ثابتة في البرك الصغيرة الضحلة مثل البحيرات كبيرة المساحة فمثلاً البرك البالغ مساحتها 4000 متر مربع وعمقها المتوسط واحد متر يمكن أن تتكون بها الطبقات خلال ساعات النهار المضيئة في الشهور الدافئة فقط وتختفى ليلا حينما تبرد الطبقات العليا بها والبرك الأكثر مساحة وعمقا ( 5000 متر مربع أو أكثر وعمق 1.5 -- (متر) يمكن أن تظل طبقاتها ثابتة خلال الشهور الدافئة وفى حالات معينة قد تزال الطبقات ويصبح الماء كتلة واحدة شبه متجانسة بسبب الرياح القوية التي قد تهب على هذه المناطق

وتخلط الطبقات ببعضها

الكائنات الحية الموجودة في البيئات المائية يمكن تقسيم الكائنات الحية الموجودة في البيئات المائية إلى : 1 كائنات ذاتية التغذية Autotrophic organisms

.2 كائنات مختلطة التغذية Heterotrophic organisms

يستخدم النوع الأول الطاقة من التفاعلات الكيماوية أو من الشمس لتحويل العناصر الغير عضوية مثل النتروجين والكربون إلى مادة عضوية معقدة تكون الكائنات الحية التي تعيش في هذه البيئات، ومن أمثلة الكائنات ذاتية التغذية المائية الطحالب ( شكل 1 (5) الطحالب الخضراء المزرقة Blue green algae وعادة ما تحصل هذه الكائنات على حاجتها من الكربون والنيتروجين والفوسفور من NO CO2 PO على الترتيب هذا ويطلق على الكائنات الحية التي تستخدم الطاقة الشمسية لبناء المادة العضوية من مواد غير عضوية منتجات Producers أما النوع الثاني وهو الكائنات مختلطة التغذية فهي تستخدم المواد العضوية الناتجة من الكائنات ذاتية التغذية كمصدر للطاقة وكمواد خام أصلية لبناء كتلتها الحيوية. والكائنات المحللة للمادة العضوية Decomposers أو المختزلة لها Reducers هي تحت مجموعة أو تحت نوع من الكائنات الحية مختلطة التغذية، وتتكون بصفة أساسية من البكتريا والفطريات وتحلل المواد العضوية ذات الأصل البيولوجي إلى مركبات بسيطة ثبتت أصلا بالكائنات الحية ذاتية التغذية ومن أمثلة البكتريا الهيتيروتروفية بكتريا Azospirillum, Aquaspirillum (شكل 1- 6) وهي توجد في منطقة

جذور بعض النباتات المائية مثل البوص ( شكل (71) والبردى وتثبت النتروجين الجوى. مقدرة مسطح الماء على إنتاج مادة حية يعرف بقدرته الإنتاجية وتنتج هذه المقدرة من اتحاد عوامل فيزيائية وكيماوية، والماء قليل الإنتاجية مرغوب بصفة عامة في الاستخدامات المختلفة، أما الماء عالى الإنتاجية نسبيا فإنه يعتبر بيئة مطلوبة لنمو الأسماك . وينتج عن القدرة الإنتاجية العالية للماء مشاكل كثيرة منها الرائحة غير المرغوبة والنمو الكثيف للحشائش والطحالب ( شكل (81) وتحت هذه الظروف تنخفض كمية الأكسجين الذائب في الماء بدرجة كبيرة نتيجة استهلاكه في التحلل المستمر للطحالب الميتة والمواد العضوية الأخرى ويطلق على هذه المجموعة من الظروف الإثراء الغذائي Eutrophication. هذا و تمثل الكائنات الحية الأكبر من الطحالب والبكتريا مثل الأسماك جزءاً قليلاً نسبياً من الكتلة الحية في معظم النظم المائية، لهذا فإن تأثير هذه الكائنات الكبيرة على كيمياء الماء قليل للغاية وعموما فإن الكائنات الحية المائية تتأثر بدرجة كبيرة بالصفات الكيماوية والفيزيائية لمسطح الماء

الذي تعيش فيه. هذا وتموت الأسماك نتيجة استهلاك الأكسوجين وتراكم الأمونيا وغيرها من نواتج التحلل السامة تحت ظروف التلوث العالية بالمسطحات المائية ( شكل 1-9)

نفوق الأسماك نتيجة لظروف الإثراء الغذائي Eutrophication والتي أدت إلى نقص الأكسوجين إلى المستوى المميت للأسماك نتيجة تحلل المواد العضوية الموجودة بكميات كبيرة وانتاج

الأمونيا بتركيزات عالية تحت الظروف اللاهوائية .

Solubility of Gases in Waterذوبان الغازات في الماء

تؤثر الغازات الذائبة في الماء تأثيراً كبيرا على الكائنات الحية التي تعيش في هذا الماء . فمثلا تحتاج الأسماك الأكسجين وتعطى ثاني أكسيد الكربون بعكس الطحالب التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي وتحتاج ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين . كما أن النيتروجين الذائب يسبب مشاكل كبيرة في البيئة المائية ويعتبر من أهم أسباب موت الأسماك .

یبین قانون هنری Henry's Law حالة الاتزان بين جزيئات الغاز في الهواء الجوى ومثيلتها لنفس الغاز في الماء

الغاز في الهواء الجوى ) و الغاز في الماء (G(aq هذا وينص قانون هنرى على أن ذائبية الغاز في الماء تتناسب تناسبا طرديا مع ضغطة الجزيئي الملامس

للماء

ويجب الإشارة إلى أن قانون هنرى لا يأخذ في الاعتبار التفاعلات الكيماوية الأخرى للغاز في الماء مثل : CO₂ + H₂O H° +HCO₃

SO2 + H2O II + HSO3

وبسبب هذه الحقيقة فإن الكمية الحقيقية الذائبة في الماء من غاز معين يمكن أن تكون أكبر كثيراً من تلك المحسوبة من قانون هنرى وذوبان الغاز 6 في الماء يمكن أن يعبر عنه بمعادلة الاتزان التالية :

G (aq) =K X PG حيث K هو ثابت لغاز معين عند درجة حرارة معينة أى عدد جزيئات الغاز الذائبة في لتر من الماء عند

1 ضغط جوى و هو الضغط الجزيئي للغاز .

هذا ويبين جدول (1-3) ثوابت قانون هنرى لبعض الغازات في الماء عند 25 م، وحيث أن لبخار الماء ضغطاً جزيئيا فإنه يجب إدخال تعديل له عند حساب ذائبية الغازات . ويبين جدول (1-4) الضغط الجزيئي

للماء عند درجات حرارة مختلفة.

جدول (1-3) ثوابت قانون هنری Henry's Law constants لبعض الغازات الذائبة في الماء عند 25 )From Manahan 1984 درجة

العوامل الأساسية التي تؤثر على صفات البيئات المائية و ذوبان الغازات بها :

1 - درجة الحرارة :

درجة الحرارة المثلى لنمو العوامل أسماك المياه الدافئة من 20 - 28م. وتكون طريقة قياس درجة الحرارة في المياه في أبسط حالتها باستخدام ترمومتر، أو عن طريقة إلكترودات قياس الأكسجين أو الملوحة أو ال pH حيث يكون بها حساس للحرارة ودرجة الحرارة من أهم العوامل المؤثرة على حياة الأسماك في المياه، فهى تؤثر على معدل التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر حيث يزداد التمثيل الغذائي للأسماك بزيادة درجة الحرارة، وكذلك ترتبط بعض عوامل جودة المياه ارتباطاً وثيقاً بدرجة الحرارة فمثلاً تزداد سمية الأمونيا ويقل ذوبان الأكسجين فى الماء بارتفاع درجة الحرارة. ومن الأخطاء الشائعة عند بعض المزارعين انه كلما زادت درجة الحرارة تزداد كمية الأعلاف التي تقدم للأسماك، حيث انه يوجد حد الدرجة الحرارة عنده يجب تقليل كمية الأعلاف المقدمة للأسماك حيث يقل معدل التحويل ويكون عبء على الأسماك فتزداد حركتها ويزداد معدل استهلاكها للأكسجين ويرتفع تمثيلها الغذائي فتزداد الإخراجات وبالتالي تقل نسبة الأكسجين الذائب وترتفع نسبة الأمونيا مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يسبب خطورة على حياة الأسماك وهذا ما يحدث في فصل الصيف. فمثلاً يجب تقليل كمية الأعلاف المقدمة لأسماك البلطى إلى النصف عندما ترتفع درجة الحرارة فى المياه عن 30 م. إن معدلات نمو الأسماك في درجة الحرارة المثلى تصل فيه معدلات نموها إلى أقصاها، أما إذا وجدت الأسماك عند درجة حرارة أقل أو أعلى فإنها لا تنمو بشكل طبيعي وتلعب الحرارة دوراً مؤثراً في العمليات الحيوية التي تقوم بها الأسماك مثل عمليات التمثيل الغذائي والتكاثر وتعيش الأسماك في مدى معين من درجات الحرارة وذلك بحسب نوعها وأيضاً مراحل النمو التي توجد فيها ويحفز ارتفاع درجة الحرارة ذوبان المواد الكيميائية في الماء وهو ما يؤثر سلبياً على حيوية الأسماك وعلى العكس من ذلك يقل معدل ذوبان الأكسجين في الماء ويمكن محاولة التخفيف من التذبذب في درجات الحرارة وذلك بزيادة منسوب الماء بالحوض حتى يمكن للأسماك أن تتجه إلى القاع في حالة اختلاف درجة الحرارة عند السطح وزيادة درجة الحرارة تخفض من ذوبان الأكسجين فى الماء وتزيد من معدل الانتشار خلال كل من الغاز والسائل فمعدل انتشار الأكسجين خلال

الماء يزداد بمقدار 3-4 لكل درجة مئوية بينما ينخفض ذوبانه بمقدار 1.6% لكل درجة مئوية .

تتسبب درجات الحرارة المنخفضة جدا في عمليات بيولوجية بطيئة جدا بينما تؤدى درجات الحرارة العالية جدا إلى موت معظم الكائنات الحية ، وتؤدى الاختلافات البسيطة في درجات الحرارة إلى اختلافات كبيرة في أنواع الكائنات الحية الموجودة . هذا وتتراوح درجة حرارة المسطحات المائية على مدار العام بين صفر 25 درجة مئوية وهى نفس درجة الحرارة الخاصة بالمناطق المعتدلة وتحت هذا المدى الحراري يزداد نشاط أنواع كثيرة من الكائنات الحية الدقيقة بزيادة درجة الحرارة. وقد ترتفع درجة الحرارة إلى حوالي

30 درجة مئوية في بعض المسطحات التي تصلها مياه ساخنة من بعض المصانع ويمكن تقسيم البكتريا

في المياه من حيث درجة الحرارة إلى: )0-10 °C) Cryophiles 1- بكتريا المياه الباردة

)10-40 °C) Mesophiles 2 بكتريا المياه ذات درجات الحرارة المتوسطة )40-70 °C) Thermophiles 3 بكتريا المياه الدافئة-

:)0-10 °C) Cryophiles بكتريا المياه الباردة

تتصف كائنات المياه الباردة بالانخفاض النسبي في نموها ونشاطها الأيضي وهي المسئولة عن تحول وتحلل المادة العضوية في كل المياه فى فصل الشتاء وفى الطبقات السفلى لبحيرات التطبق الحراري lake stratification وفى الكثير من المياه الجوفية ground water أيضاً في فصل الصيف و باعتبار أن درجة الحرارة في الجزء الأكبر من مياه المحيط غالباً 4 ، فإن هذه البكتريا تعيش في أكثر من 90% من كل المياه على سطح الأرض. وغالباً ما يكون حجم طبقات المياه السطحية الدافئة في المحيطات الاستوائية قليل الأهمية مقارنة بالحجم الكلى للمياه حيث أن متوسط عمق المحيط 4000 متر. هذا ويحدث العديد من التفاعلات فى المياه الباردة مثل تكون الميثان نتيجة تحلل المواد العضوية في قاع البحيرات وفي المياه الباردة أيضاً يكون انخفاض أعداد البكتريا نتيجة افتراسها بالبروتوزوا والحيوانات الأخرى قليل للغاية ولهذا السبب تظل أعداد البكتريا عالية وتحدث تحللاً مقارباً للمياه الدافئة. ومن ناحية أخرى هناك

بعض التفاعلات الخاصة التي لا تتم فى المياه الباردة مثل تحلل الفينولات وأكسدة الأمونيا .

يتضاعف المعدل الأيضى فى طين القاع بمقدار 64 مرات عند 20 بالمقارنة ب ) وذلك طبقاً درجة الحرارة T to الزمن المطلوب للتحلل عند درجة

t=to exp c(T-T( للمعادلة حيث أن 1 هي الزمن المطلوب للتحلل عند

الحرارة 1 ثابت فمثلاً بفرض أن to 5d فإن قيمة : عند 5 = T يمكن حسابها من المعادلة السابقة على النحو التالي: c=0.06 To 20 °C

Exp=exponential function, exp (x)=e, exp (0.9) =e 0.9 shift ex t=5 exp (0.06 x 15) =5 exp (0.9) = 5 x 2.4596 =12.3d

تستطيع أنواع محددة فقط من البكتريا والفطريات والطحالب النمو عند درجات حرارة عالية جداً . وتستطيع أنواع أكثر التأقلم مع ظروف حرارة المياه في موسم الربيع الدافيء ومياه النظم الباردة . وعموما يكون معدل تحلل المواد العضوية في المدى الحرارى المرتفع عالياً . وعادة ما تموت الخلايا الخضرية من الأنواع القليلة من البكتريا التى تستطيع أن تقاوم درجات حرارة تصل إلى 100 C عند حوالي 85 . ومن ناحية أخرى تكون الكائنات المتجرثمة spores أكثر مقاومة ، وللتخلص منها يتم التعقيم الجاف sterilization of liquids 170 لمدة أكثر من ساعة أو بتعقيم السوائل°C dry sterilization عند 121 عند 1 ضغط جوى. ويقصد بالتعقيم بالحرارة قتل جميع الكائنات الحية الدقيقة الحية أما pathogenic

التطهير ( الحراری) disinfection فيقصد به قتل الكائنات الحية المرضية

فقط organisms

القاء مخلفات المصانع الساخنة في المسطحات المائية Artificial heating of water :

إن إلقاء المخلفات الساخنة من المصانع المختلفة بصفة مستمرة في المسطحات المائية يؤدى إلى قتل الأسماك الحساسة لدرجة الحرارة بينما يزيد من نمو أنواع أخرى يلائمها درجات الحرارة العالية. وعموماً يؤدى لإلقاء مخلفات المصانع ومحطات الطاقة في المسطحات المائية بعض العيوب منها مايلي:

أخفض الأكسوجين الذائب وبالتالي عدم ثبات اتزان الأكسوجين. ب زيادة معدل التحلل والتنفس وبالتالي احتمال كبير لخفض الأكسوجين الذائب إلى أقل من القيم القياسية.

ج زيادة السمية بالمواد الضارة أو الخطرة في المياه. د خفض التنوع في الكائنات الحية.

ر زيادة درجة حرارة المياه الجوفية والتي تتسبب فى زيادة الأنشطة الأيضية مثل استهلاك الأكسوجين

وزيادة ذائبية الحديد والمنجنيز. وعلى الرغم من العيوب السابقة ، الا أنه توجد بعض المميزات لالقاء هذه المياه في المسطحات المائية

مثل:

أخفض الزمن الازم لعملية التنقية الذاتية وبالتالي ظروف أفضل لاستخدام المياه. ب خفض الزوجة viscosity المياه وهذا مرغوب في عمليات معالجة معينة للمياه. ج خفض تراكم الوحل أو الطين mud الناتج من التصاعد المتزايد للميثان من الرواسب.

د لا يتكون ثلج بالمياه.

و تعتبر درجات الحرارة من أهم العوامل المؤثرة على ذوبان الغازات في الماء خاصة الأكسجين حيث ينخفض ذوبان الغاز مع ارتفاع درجة الحرارة ويوضح هذا التأثير معادلة كلاوسيس كلابيرون

: التالية Clausius Clapeyron equation

حيث أن C و C2 هما تركيزا الغاز في الماء عند درجتى الحرارة المطلقة TT على الترتيب ، AH هي حرارة المحلول بالسعر مول ، R هو ثابت الغاز ويساوى

1.987 Cal x deg 'x mole¹

ويبين جدول (1-5) : ذوبان الأكسجين في الماء النقى عند الاتزان مع الهواء الرطب عند درجات حرارة

مختلفة فمثلا ينخفض تركيز الأكسجين الذائب في الماء من 14.16 ملليجرام لتر عند صفرم إلى 7.53 ملليجرام / لتر عند 30م وبالتالي توجد علاقة عكسية بين ذوبان الغاز ودرجة الحرارة ( شكل 1-

(10) فإذا أردنا الحصول على محلول مائي خال من الأكسجين فإنه يمكننا تحقيق ذلك بغليان ذلك المحلول

وعموما فإن الفقد الأكبر للأكسجين الذائب فى الماء يحدث في فترة الربيع والصيف نتيجة ارتفاع درجة

الحرارة وقد تصل كمية الفقد إلى 50% من كمية الأكسجين الذائبة في الماء البارد

Effect of salinity 2 تأثير الملوحة

يعتبر الماء نقيا حينما تكون ملوحته صفر ، ويؤدى وجود المعادن المختلفة في المحلول إلى خفض ذوبان الغاز ، وقد وجد أن ماء البحر الذي تصل ملوحته إلى 3.5% أو 35000 ملليجرام / لتر ( جزء في المليون ) يحتوى على كميات أقل من الغاز الذائب بالمقارنة بالماء العذب حيث تنخفض قيمة التشبع بالغاز به بمقدار 20% ويزداد تأثير الملوحة على ذوبان الغازات في المناطق الجافة حيث تحتوى البحيرات المالحة في هذه المناطق على 6-5 أضعاف قيمة المعادن الذائبة فى ماء البحر. وعموما يمكن القول أن الملوحة لها تأثير قليل على تركيز الأكسجين الذائب حيث أن الأملاح الذائبة في الماء تقلل من الفراغات بين الجزيئات مما يؤدى إلى خفض ذوبان الغاز وبالتالي فإذا لم تكن الملوحة عالية جدا فإن تأثيرها يكون قليلا للغاية بالمقارنة بالعوامل الأخرى المؤثرة على الذوبان ويبين الجدول التالي (1-5) تأثير الملوحة على ذائبية الأكسوجين عند درجات حرارة مختلفة وكما هو مبين في الجدول أن ذوبان الأكسوجين في المياه ينخفض مع زيادة درجة الحرارة وأن الأكسوجين الذائب عند أي درجة حرارة يكون أقل في المياه المالحة مقارنة بالمياه العذبة وهذا يبين تأثير الأملاح الذائبة على ذوبان الأكسوجين.

3- تأثير الارتفاعات Effect of altitude : ينخفض الضغط مع زيادة الارتفاع عن سطح البحر وحيث أن قيمة الضغط الجزيئي P تتناسب طرديا مع كمية الغاز الذائبة ) كما سبق أن ذكرنا في قانون هنری ( C = .P ) . لذا يمكن القول أن ذوبان الغاز معبرا عنه بكمية الغاز الذائبة والموجودة في حالة اتزان مع الهواء تتناقص مع زيادة الارتفاع عن سطح البحر. وقد وجد أن الضغط الجوي ينخفض بمقدار 6-9 مم زئبق كل ارتفاع قدره 100م عن سطح البحر وتنخفض كمية الغاز الذائبة عند مستوى التشبع بمقدار 1.4% وعموما يمكن القول أن انخفاض الضغط مع زيادة الارتفاع ليس بنفس السهولة التي ذكرت ولكن في الواقع يحدث انخفاض في الضغط قدره %4% حتى ارتفاع 600م عن سطح البحر لكل 300 م وينخفض هذا المعدل إلى حوالى 3% لكل 300م من ارتفاع 600م وحتى ارتفاع 1500م ومن هذا

الارتفاع إلى 3050م يكون الانخفاض في المتوسط 2.5% لكل 300م .

-4- تأثير الكائنات الحية Effect of organisms : تستهلك عملية التنفس الأكسجين وينتج ثاني

أكسيد الكربون و تنمو الطحالب بكميات كبيرة في الأماكن الغنية بالعناصر الغذائية أثناء النهار وينطلق الأكسجين وخلال ساعات الظلام فإن عملية التنفس وكذلك تحلل المادة العضوية يؤديان إلى استهلاك الأكسجين وقد تصل تركيزاته إلى مستويات ضارة أو مميتة للعديد من الكائنات الحية المائية سواء كانت معلقة في عامود الماء أو في الرواسب. ويمكن أن نجمع بين عمليتي التمثيل الضوئي والتنفس في المعادلة :

حيث أن قيمة هى 3، 6، 12 )