무산소수

Anoxic waters

무산소수용해된 산소가 고갈되어 저산소증 상태인 해수, 담수 또는 지하수영역입니다.미국 지질조사국은 무독성 지하수를 용존 산소 농도가 리터당 0.5mg 미만인 지하수로 [1]정의한다.이 상태는 일반적으로 물 교환이 제한된 지역에서 발견됩니다.

대부분의 경우 산소는 물리적 [2]장벽뿐만 아니라 예를 들어 더 무거운 과염수 물이 분지의 바닥에 있는 현저한 밀도 층화에 의해 깊은 수위에 도달하는 것을 방지한다.박테리아에 의한 유기물의 산화율용존산소 공급량보다 높을 경우 무산소 상태가 발생한다.

무산소 물은 자연현상으로 [3]지질역사 전반에 걸쳐 발생해왔다.사실, 어떤 사람들은[who?] 페름기-트리아스기 대멸종, 즉 전 세계 해양에서 멸종된 종의 대멸종이 광범위한 무독성 상태 때문에 일어났다고 가정한다.예를 들어 현재 무독성 분지는 발트해[4]다른 곳에 존재한다.2012년에는 부영양화가 발트해,[5] 멕시코만, 워싱턴주[6]후드 운하를 포함한 지역의 무독성 수역을 증가시켰다는 징후가 있었다.

원인과 결과

무산소 상태는 정체 상태, 밀도 계층화,[7] 유기 물질의 투입 및 강력한 열전선과 같은 여러 요인에 의해 발생합니다.그 예로는 피오르(입구의 얕은 실이 순환을 방해하는 곳)와 특히 순환이 적은 반면 상층부의 생산량은 유난히 [citation needed]높은 심해 서부 경계가 있다.폐수 처리에서는 산소만의 부재를 나타내며 혐기성이라는 용어는 질산염, 황산염 또는 산소와 같은 일반적인 전자수용체의 부재를 나타내는데 사용된다.

대야에서 산소가 고갈되면 박테리아는 먼저 두 번째로 좋은 전자수용체인 질산염으로 변한다.탈질작용이 일어나 질산염은 상당히 빠르게 소비될 것이다.다른 몇 가지 사소한 요소들을 줄인 후, 박테리아는 황산염을 줄이는 으로 방향을 바꿀 것이다.그 결과 대부분의 생물에게 유독하고 특유의 "썩은 달걀" 냄새와 어두운 검은색 침전물 [8][9]색상의 원인이 되는 화학 물질인 황화수소(HS2)의 부산물이 발생한다.

22 CHO + SO2−
4
→ 2 HCO
3
+ HS2 + 화학 에너지

이러한 황화물은 대부분 [9]산소가 풍부한 물에서 황산염(~90%)으로 산화되거나 침전되어 황산염(~10%)으로 변환됩니다.

  1. HS2HS + H+
    HS + 22 O → HSO
    4
  2. HS2 † HS + H+
    Fe2+ + HSFeS + H+
    FeS + HS2 → FeS2 + H2

일부 화학석영동물은 또한 다음과 같은 [10]화학 방정식에 따라 황화수소를 원소 황으로 산화시키는 것을 촉진할 수 있다.

HS2 + O2 → S + HO22

무산화물은 유기물이 많고 침전물을 통한 산소수 유입이 적은 진흙 해저에서 매우 흔하다.표면에서 몇 센티미터 아래에 있는 간질수(침전물 사이의 물)는 산소가 없다.

무산화물은 유기물을 분해하는 과정에서 해양 생물이 사용하는 산소량인 생화학적 산소요구량(BOD)에 의해 더욱 영향을 받는다.BOD는 존재하는 유기체의 유형, 물의 pH, 온도 및 해당 지역에 존재하는 유기물의 유형에 의해 영향을 받습니다.BOD는 특히 강이나 하천과 같은 작은 수역에서 이용 가능한 용존 산소의 양과 직접적으로 관련이 있습니다.BOD가 증가하면 사용 가능한 산소가 감소합니다.이것은 더 큰 유기체에 스트레스를 일으킨다.BOD는 죽은 유기체, 비료, 폐수,[11] 도시 유출을 포함한 자연 및 인위적인 공급원에서 나온다.

사람이 원인이 되어 무산소 상태

부영양화, 종종 농업 유출과 하수 배출의 부산물인 영양소의 유입은 크고 단명한 조류의 개화를 야기할 수 있습니다.꽃이 피는 순간, 죽은 조류는 바닥으로 가라앉고 모든 산소가 소진될 때까지 분해된다.허리케인이나 열대 대류와 같은 기상 패턴에 의해 교란될 수 있는 계절적 데드 존이 발생하는 멕시코만이 그러한 경우이다.하수 배출, 특히 영양분이 농축된 "쓰러지"의 배출은 생태계의 다양성을 해칠 수 있습니다.무독성 조건에 민감한 종은 더 적은 경질 종으로 대체되어 영향을 받는 [8]지역의 전반적인 변동성을 감소시킨다.

부영양화 또는 지구 온난화를 통한 점진적인 환경 변화는 주요한 산독성 정권 교체를 야기할 수 있다.모델 연구에 따르면 이는 시아노박테리아가 지배하는 산소 상태와 황산염 환원균 및 광영양 황세균[12]있는 무산소 상태 사이에서 갑자기 발생할 수 있다.

일일 및 계절 주기

수역의 온도는 수용 가능한 용존 산소의 양에 직접적인 영향을 미칩니다.헨리의 법칙에 따라 물이 따뜻해지면 산소는 물에 덜 녹는다.이러한 특성은 작은 지리적 규모에서는 일일 무독성 주기를, 큰 규모에서는 계절적 무독성 주기를 초래한다.따라서, 수역은 하루 중 가장 따뜻한 기간과 여름 동안 무독성 상태에 더 취약하다.이 문제는 기계를 냉각하는 데 사용되는 따뜻한 물이 배출되는 분지보다 산소를 보유할 수 없는 산업용 방류 근처에서 더욱 악화될 수 있다.

매일의 순환은 광합성 유기체의 활동에도 영향을 받는다.빛이 없는 밤 시간 동안 광합성이 부족하면 해가 [13]뜬 직후에 최대치를 기록하며 밤새도록 무독성 상태가 심해질 수 있습니다.

생물학적 적응

부영양화에 대한 각 종들의 반응은 매우 다양할 수 있다.예를 들어, 1차 생산자와 같은 일부 유기체는 매우 빠르게 적응할 수 있고 심지어 무독성 조건에서도 번성할 수 있습니다.그러나 대부분의 유기체는 수생 산소 수준의 미세한 변화에 매우 민감하다.간단히 말해서, 만약 호흡하는 유기체에 산소가 거의 또는 전혀 없다면, 그것의 생존 가능성은 줄어들 것이다.그러므로 물의 부영양화와 무독성 상태는 생물 다양성의 감소로 이어진다.

예를 들어, 연성 산호 Xenia umbellata는 짧은 시간 동안 일부 무독성 조건에 저항할 수 있지만, 약 3주 후 평균 생존율은 약 81%로 감소하며 생존 종의 약 40%는 크기 감소, 발색 감소, 날개 구조 손상 등을 경험한다(Simancas-Giraldo et al., 2021).감수성 유기체의 또 다른 예는 시드니 코클, 아나다라 사다리꼴과 함께 관찰된다.농축 퇴적물은 이 코클에 치명적 및 치사적 영향을 미치며, [Vadillo Gonzalez et al., 2021]에서 언급된 바와 같이 "코클의 이동은 자연 처리와 비교하여 농축 퇴적물에서 감소하였다."이것들은 존재하는 수 십만 종의 수생 생물 중 몇 가지 예에 불과하지만, 이것들과 다른 예들은 중요한 결과를 보여준다.

850개 이상의 실험을 수집한 한 연구는 "저변 메타조아목의 [14]전체 분류학적 범위에 걸쳐 총 206종의 산소 임계값 및/또는 치사 시간을 보고한다"고 발표했다.

각각의 종들은 그들의 생물학적 구성과 서식지의 조건에 따라 각기 다른 적응적 반응을 보일 것이다.어떤 것들은 더 높은 수위에서 침전물로 산소를 퍼올릴 수 있는 반면, 다른 적응들은 낮은 산소 환경을 위한 특정한 헤모글로빈, 신진대사 속도를 줄이기 위한 느린 움직임, 그리고 혐기성 박테리아와의 공생 관계를 포함합니다.모든 경우에, 과도한 영양소의 확산은 그 지역이 정상적으로 [8]무독성이 아니라면 낮은 수준의 생물학적 활동과 낮은 수준의 종의 다양성을 초래한다.

무산소 분지

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Volatile Organic Compounds in the Nation's Ground Water and Drinking-Water Supply Wells: Supporting Information: Glossary". US Geological Survey. Retrieved 3 December 2013.
  2. ^ Bjork, Mats; Short, Fred; McLeod, Elizabeth; Beer, Sven (2008). Managing Sea-grasses for Resilience to Climate Change. Volume 3 of IUCN Resilience Science Group Working Papers. Gland, Switzerland: International Union for Conservation of Nature (IUCN). p. 24. ISBN 978-2-8317-1089-1.
  3. ^ 리처드, 1965; 사르미엔토 1988-B
  4. ^ Jerbo, 1972;홀버그, 1974년
  5. ^ "Streamflow and Nutrient Delivery to the Gulf of Mexico for October 2009 to May 2010 (Preliminary)". Archived from the original on 2012-11-29. Retrieved 2011-02-09.
  6. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-09-27. Retrieved 2013-03-05.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  7. ^ 게라크, 1994년
  8. ^ a b c Castro, Peter; Huber, Michael E. (2005). Marine Biology (5th ed.). McGraw Hill. ISBN 978-0-07-250934-2.
  9. ^ a b Rickard, David (2012), "Sedimentary Sulfides", Sulfidic Sediments and Sedimentary Rocks, Developments in Sedimentology, vol. 65, Elsevier, pp. 543–604, doi:10.1016/B978-0-444-52989-3.00014-3, ISBN 9780444529893, retrieved 2021-09-18
  10. ^ Luther, George W.; Findlay, Alyssa J.; MacDonald, Daniel J.; Owings, Shannon M.; Hanson, Thomas E.; Beinart, Roxanne A.; Girguis, Peter R. (2011). "Thermodynamics and Kinetics of Sulfide Oxidation by Oxygen: A Look at Inorganically Controlled Reactions and Biologically Mediated Processes in the Environment". Frontiers in Microbiology. 2: 62. doi:10.3389/fmicb.2011.00062. ISSN 1664-302X. PMC 3153037. PMID 21833317.
  11. ^ "5.2 Dissolved Oxygen and Biochemical Oxygen Demand". Water: Monitoring & Assessment. US Environmental Protection Agency. Retrieved 3 December 2013.
  12. ^ Bush; et al. (2017). "Oxic-anoxic regime shifts mediated by feedbacks between biogeochemical processes and microbial community dynamics". Nature Communications. 8 (1): 789. Bibcode:2017NatCo...8..789B. doi:10.1038/s41467-017-00912-x. PMC 5630580. PMID 28986518.
  13. ^ "Dissolved Oxygen Depletion in Lake Erie". Great Lakes Monitoring. US Environmental Protection Agency. Retrieved 3 December 2013.
  14. ^ Vaquer-Sunyer, Raquel; Duarte, Carlos M. (2008). "Thresholds of hypoxia for marine biodiversity". PNAS. 105 (40): 15452–15457. Bibcode:2008PNAS..10515452V. doi:10.1073/pnas.0803833105. PMC 2556360. PMID 18824689.