مقاله در مورد میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله در مورد میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف دارای ۸۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف :

میزان نقش گیاهان آبزی در تولید ومصرف گازهای مختلف

(بررسی کلی درباره فتوسنتز و عوامل موثر بر فتوسنتز)
اکثر مطالب از سایت Google گرفته شده است.
نام و نام خانوادگی: ویدا الیاسی تهرانی
استاد راهنما: دکتر مهدوی

منابع: فیزیولوژی گیاهی/ تألیف حسن ابراهیم زاده. تهران- دانشگاه تهران، ۱۳۶۶-۱۳۷۷
فیزیولوژی گیاهی (سلول، تنفس، فتوسنتز)/ تألیف رمضانعلی نادری، تهران: دانشگاه تربیت معلم ۱۳۷۵

چکیده:
در مطالب جمع آوری شده میزان نقش گیاهان آبزی در تولید و مصرف گازهای مختلف و به بیان دیگر فتوسنتز در گیاهان مورد بررسی قرار گرفته است. اکثر اکسیژن محلول اضافه شده با گیاهان از میلیون ها جلبک سبز میکروسکوپی ناشی می گردد.
جلبک ها و گیاهان کاملاً غوطه ور در خلال روز از طریق فتوسنتز (فرآیند شیمیایی که با آن گیاهان از خورشید انرژی بدست می آورند) اکسیژن به آب انتقال می دهد.

عموماً گیاهان غوطه ور در حدود ۵ برابر اکسیژن بیشتر نسبت به مقداری که مصرف می کنند به آب می دهند. اکسیژن محلول (Do) پارامتر کیفیت آب مهمی می باشد. اگر سطوح Do در بدنه آب به بیش از حد پایین افتد، ماهی ها و سایر ارگانیزم ها و گیاهان قادر به بقا نخواهند بود. گیاهان آبزی مختلف به روش های مختلف بر روی سطوح Do تأثیر گذارند.
Co2 Equilibrium 8
Co2 gas dissolved in water can take the from of bicar bonate or car bonate. These three forms are in chemical equilibrium which from is prese

nt in what amount dqpends on the pH.
Bicarbonate ion carbonate ion. Dissolved Co2
In the pH range favorablre to water plants , pH G. 4 7.2 /a percentage will be present as dissolved Co2 and the rest as bicarbonate ions.
From pH 8.0 to pH 8.8 there will be almost no dissolved Co2 , a large amount of bicarbonate and a small amount of carbonate.
Although they are named “water plants” most aquarium plants are really swamp plants that grow in their natural habitat with at least part of their levels above the water line. There fore, they have adapted to take up gaseous Co2 from the atmosphere in the aquarium , placed under water, they are only able to use dissolved Co2.
Several real water plants, meaning species, which are always under water in their

natural habitat, are capable of also using the bicarbonate ion if Co2 avail ability is limited. It is not however favorable to alou this to happens, firstly because many other plants in the aquarium will be unable to grow. Secondly with the use of bicarbonate ions the pH will rise to un acceptable levels for all plants.
Because of the Co2 equilibrium discussed, the maximum amount of dissolved Co2

present is dependent on the pH. The lower the pH the more Co2 present. Since plants Co2 in considerable amounts, they increase the pH at the same time. Thus the pH value and the Co2 concentration are interrelated.
Carbonate harness (kH), is yet another factor that effects the concentration of Co2 . Hard water , with a high kH can hold more Co2 than soft water. While it is essentially true that hard water, with a low pH holds the largest amount of Co2 in practice we can only use the values most suitable for plants, which are pH G.4-7 and 3-80 kH. The water plant enthusiast faces the task of maintaining both a stable pH and hardness in order to establish an optimum Co2 concentration.
photosynthesis and oxygen production 8.
Photosyn the sis is a chemical process that takes place in many forms of bacteria and virtually all plants, including aquatic plants and algae. Using just three simple ingredients carbon dioxide, water , and sunlight- plants and bacteria are able to make their own food.
For tunately for all animals, including humans and fish, oxygen is a by-product of this miraculous process. As long as photosyn the sis is occurring, oxygen is continuously being released in to the air and in to the word’s lakes, oceans, rivers, and ponds.

Early forms of algae and bacteria uere the first organisms to photosynthe size , more than three BILLLON years ago. After a while , sign ficant amounts of oxygen had accumulated in the atmosphere. scieritists estimate that it takes about 2000 years of photosynthetic activity to “turn over” or replenish all the oxygen in earth’s biosphere.
Dissolved Inorganic carbon (DIC) is fresh water occurs as four different species in equilibrium with one another. The four speices of DIC are; carbon dioxide (Co2) ,

Carbonic acid (H2Co3) , bicarbonate (Hco3-), and carbon. The total amount of DIC largely determines the determines the buffering capacity of fresh cater, and the vatio of these species with one another largely determines the pH.

Carbon dioxide dissolves, readily in water. An air equilibrium , the concentration of Co2 in air and water is approcimately equal at about 0.5 mg/L.
Unfortunately, Co2 diffuses about ten thousand times slower in water than in air. This problem is compounded by the relatively thick unstirred lager (or prandtl boundary) that surrounds aqutatic plant leares.
The unstirred layer in aquatic plants is a layer of still water through which gases and nutrients must diffuse to reach the plant leaf. If is about 0.5 mm thick, which is ten times thicker than in terrestrial plants. The result is that approximately 30 mg/L free Co2 is required to saturate photosynthesis in submerged aquatic plants.
The low diffusivity of Co2 in water, the relatively thick unstirred layer and the high. Co2 concentration needed to saturate photosynthesis have prompted one scientist plants, the naturally occurring DIC levels impose a major limitation on photosynthesis …
The DIC limitations on aquatic macrophytes and its corollary, the need to conserve carbon, are becoming increasingly apparent as important ecological features of aquatic environments (George Bowes, Inorganic carbon Uptake by Aquatic photosynthetic organisms, 1985)

Aquatic plants have adapted to Co2 limitation in several ways. They have thing often dissected leaves. This increases the surface to volume ratio and decreases the thickness of the unstirred layer. They have extensive air channels, called aerenchyma , that allow gases to move freely throughout the plants. This allows respired Co2 to be trapped inside the plant and in some species even allows Co2 from the sediment to diffuse into the lev

els finally, many species of aquatic plants are able to photosynthesize using bicarbonates as well as Co2. This is important , since at pH values betueen 6.4 and 10.4 the majority of DIC in fresh water exists in the from of bicarbonate for the aquarist, the supply of Co2 can be sugmented in two ways. Both methods work by first , the rate of water morement in the aquarium can be increases. This will decrease the thickness of the baindary layer and ensure that Co2 levels or at air equilibrium. This method is in expensive, easy to implement and will produce excellent growth of aquatic plants under most conditions.

Secondly , Co2 can be injected in to the aquarium. This method can be expensive, and if done improperly, can be lethal of fish. This latter method is only essential , however , if there is a significant daily pH fluctuation in the aquarium , or if the species of plants being cultured are completely unable to use bicarbonate (Such as cabom ba sp.)

تعادل :
گاز حل شده در آب می تواند بصورت بی کربنات یا کربنات درآید. این سه شکل در تعادل شیمیایی هستند که در آن وجود داشتن شکل موجود بستگی به pH دارد.

یون کربنات یون بی کربنات حل شده در دامنه‌ی مناسب برای گیاهان آبزی که دارای pH بین ۶/۴ تا ۷/۲ هستند. درصدی به عنوان حل شده و بقیه به عنوان یون های بی کربنات وجود خواهند داشت.
گرچه آن ها موسوم به گیاهان آبی (آبزی) هستند، اما گیاهان آکواریمی واقعاً گیاهان غوطه ور هستند که در زیستگاه طبیعی خودشان طوری زندگی می کنند که حداقل قسمتی از سطوحشان بالای خط آب قرار دارند. بنابراین، آن‌ها برای جذب کردن گازی از اتمسفر، خودشان را تطبیق داده اند. اگر زیر آب قرار گیرند. آن ها تنها قادر به استفاده کردن از حل شده در آکواریم هستند.
چندین گیاه آبی واقعی، یعنی گونه هایی که همشه در زیر آب در زیستگاهشان هستند نیز قادر به استفاده کردن از یون های بی کربنات می‌باشند. اگر وجود محدود باشد، شرایط مساعد نیست که این کار اتفاق افتد، اولاً به خاطر اینکه اکثر گیاهان دیگر در آکواریوم قادر به رشد کردن نخواهند بود، ثانیاً با استفاده از یون های بی کربنات، pH به سطوح غیر قابل قبول برای تمام گیاهان افزایش خواهد یافت.
به خاطر تعادل حل شده، مقدار حداکثر حل شده‌ی موجود بستگی به pH دارد. هر قدر pH پایین تر باشد به همان اندازه موجود بیشتر خواهد بود. از جایی که گیاهان را در مقادیر قابل ملاحظه ای بکار می برند، آن‌ها در عین حال pH را افزایش می دهند. بنابراین مقدار pH و غلظت به هم مرتبط می باشند.

کنترل کربنات نیز عامل دیگری است که غلظت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آب سخت دارای kH بالا می تواند بیشتری را نسبت به آب نرم نگاه دارد، در صورتی که اساساً صحیح می باشد که آب سخت دارای pH پایین بیشترین مقدار را در محل نگه می دارد، می توانیم تنها از مناسب‌ترین مقادیر pH و kH برای گیاهان استفاده کنیم که pH 6.44-7.2 و kH 3-80 هستند.
شخص علاقه مند به گیاه آبزی با وظیفه‌ی حفظ pH و سختی پایداری برای ایجاد غلظت مطلوب، روبرو می باشد.
فتوسنتز و تولید اکسیژن:

فتوسنتز فرآیند شیمیایی است که در اشکال زیاد باکتری ها و واقعاً تمام گیاهان از جمله گیاهان آبزی و جلبک ها با استفاده از سه تشکیل دهنده‌ی ساده (دی اکسید کربن، آب و نور آفتاب) انجام می شود. که گیاهان و باکتر‌ی‌ها بدین طریق قادر به ساختن غذای خودشان هستند.
خوشبختانه برای تمام حیوانات، از جمله انسان ها و ماهی ها اکسیژن محصول فرعی این فرآیند معجزه آسا می باشد، تا زمانی که فتوسنتز اتفاق می‌افتد، اکسیژن به طور مداوم در هوا، دریاچه ها و اقیانوس ها، رودها و آبگیرها رها می گردد.
اشکال اولیه جلبک ها و باکتری ارگانیزم های اول برای فتوسنتز به مدت بیش از سه میلیارد سال پیش بودند. بعد از مدتی مقادیر قابل توجهی اکسیژن در اتمسفر انباشته شده بودند. دانشمندان تخمین می زنند که در حدود ۲۰۰۰ سال فعالیت فتوسنتزی برای جایگزین کردن یا دوباره پر کردن تمام اکسیژن در زیست کوره‌ی زمین طول می کشد.
کربن غیرآلی حل شده (DIC) در آب شیرین به عنوان چهار گونه‌ی متفاوت در تعادل با یکدیگر وجود دارند. چهار گونه‌ی آن عبارتند از: دی اکسید کربن، اسید کربنیک، بی کربنات و کربنات.
مقدار کلی OIC عمدتاً ظرفیت تامپون سازی (buffering) آب های شیرین را معین می سازد و نسبت این گونه ها با یکدیگر عمدتاً pH را معین می نماید.
دی اکسید کربن به سرعت در آب حل می شود. تعادل هوایی، غلظت در هوا و آب تقریباً برابر با حدود ۰۵ mg/L است.
متأسفانه در حدود ۱۰ هزار بار در آب کندتر از هوا پخش می گردد. این مسأله با لایه‌ی نسبتاً ضخیم «لایه‌ی مرزی» که برگ های گیاه آبزی را احاطه می نماید پیچیده تر می گردد.
لایه‌ی مرزی در گیاهان آبزی، لایه‌ی آب را که (به هم نخورده) می باشد که از آن گازها و مواد غذایی باید برای رسیدن به برگ گیاه پخش شوند. ضخامتش در حدود mm 5/0 می باشد که ده برابر ضخیم تر است نسبت به گیاهان سرزمینی. نتیجه این است که تقریباً mg/L 30 ، آزاد برای اشباع کردن فتوسنتز در گیاهان آبزی غوطه ور لازم می باشد.

قابلیت پخش پایین در آب، لایه‌ی مرزی نسبتاً ضخیم و غلظت بالای لازم برای اشباع کردن فتوسنتز، دانشمندان را برانگیخته اند، که بگویند: برای گیاهان ماکروفیت آبزی غوطه ور در آب شیرین. سطوح OC که به طور طبیعی اتفاق می افتد محدودیت عمده ای را برای فتوسنتز به وجود می آورند.
محدودیت های OIC بر روی ماکروفیت های آبزی و پیامدهای آن ها، نیاز برای حفظ کردن کربن، به طور فزاینده به عنوان خصوصیات اکولوژیکی مهم محیط های آبزی آشکار می شود. (جرج ب

ود، جذب کربن غیرآلی با ارگانیز فتوسنتزی آبی، ۱۹۸۵)
گیاهان آبزی از طریق چند روش به محدودیت ، خودشان را تطبیق داده‌اند. آن ها دارای برگ های نازک اغلب شکافت می باشند این نسبت سطح به حجم را افزایش می دهد و ضخامت

لایه‌ی مرزی (لایه‌ی به هم نخورده) را کاهش می دهد.
آن ها کانال های هوایی گسترده‌ی موسوم به aerenchema دارند که به گازها امکان می دهند که به طور آزاد در داخل گیاهان حرکت نمایند. این باعث می گردد که تنفس شده در داخل گیاه محبوس گردد و در برخی گونه‌ها حتی به از رسوب امکان می دهد که به داخل سطوح پخش گردد.
نهایتاً اکثر گونه های گیاهان آبزی قادر به انجام فتوسنتز با استفاده از بی‌کربنات ها و نیز هستند. این امر مهم می باشد زیرا در مقادیر pH بین ۶۴ و ۱۰۴ ، اکثریت DIC در آب شیرین، به شکل بی کربنات موجود می‌باشد.
برای گیاهان آکواریمی فراهم کردن می تواند به دو روش صورت گیرد. هر دو روش با افزایش نرخ سرعت جذب به داخل گیاهان است. اول نرخ سرعت حرکت آب در داخل آکواریوم می تواند افزایش یابد. ضخامت لایه‌ی مرزی را کاهش خواهد داد و تضمین خواهد کرد که سطوح در تعادل با هوا باشند.
این روش برای اجرا کردن ارزان می باشد و رشد عالی گیاهان آبزی تحت اکثر شرایط را به وجود خواهد آورد.
ثانیاً می تواند به آکواریم تزریق گردد. این روش می تواند گران باشد و اگر بهطور نامناسب انجام شود می تواند باعث مرگ ماهی ها باشد. استفاده از این روش، تنها اگر نوساناتpH مضرانه‌ی مهمی در آکواریوم وجود داشته باشد یا اگر گونه های گیاهان مورد کشت کاملاً قادر به استفاده کردن از بی‌کربنات نباشند (مثل گونه‌ی کامبومبا) ضروری است.
اکسیژن حل شده:
اکسیژن حل شده به حجم اکسیژن که محتوی در آب است اشاره می‌کند. اکسیژن زمانی که گیاهان آبزی ریشه دارد جلبک ها دستخوش فتوسنتز می‌شوند و زمانی که اکسیژ

ن به سطح مشترک هوا – آب انتقال می یابد وارد آب می گردد. مقدار اکسیژنی که می تواند با آب نگاه داشته شود بستگی به دمای آب، شوری و فشار آب دارد. حلالیت گاز با کاهش دما افزایش می‌یابد (آب سردتر اکسیژن بیشتری نگاه می دارد).
حلالیت گاز با کاهش شوری افزایش می یابد. (آب شیرین اکسیژن بیشتری نسبت به آب نمک دار نگاه می دارد). فشار جزئی و درجه اشباع اکسیژن با ارتفاع تغییر خواهند نمود نهایتاً حلالیت گاز زمانی که فشار کاهش می‌یابد کاهش پیدا می کند. بنابراین، مقدار اکسیژن جذب شده در آب، زمانی که ارتفاع افزایش می یابد به خاطر کاهش در فشار نسبی کاهش پیدا می کند. زمانی که اکسیژن جذب می شود در سرتاسر آب از طریق جریان های داخلی در بر گرفته می شود یا از سیستم محو می گردد آب در حال جریان محتمل تر است که دارای سطوح اکسیژن حل شده‌ی بالا در مقایسه با آب راکد می‌باشد. زیرا حرکت آب در سطح مشترک هوا- آب مساحت سطح موجود برای جذب کردن اکسیژن را می افزاید. در آب در حال جریان، آب غنی از اکسیژن در سطح به طور مداوم با آب دارای اکسیژن کمتر، در نتیجه‌ی تلاطم، تعویض می‌شود و پتانسیل بزرگتر برای مبادله‌ی اکسیژن در میان سطح مشترک هوا – آب ایجاد می گردد. از اینکه آب راکد کمتر در معرض اختلاط داخلی قرار می گیرد، لایه‌ی بالایی آب غنی از اکسیژن، مایل است که در سطح بماند که سطوح اکسیژن حل شده‌ی پایین تر در سرتاسر ستون آب ببار می آید. زمانی که دمای آب بالا می‌رود اتلاف اکسیژن به راحتی رخ می دهد، زمانی که گیاهان و حیوانات تنفس می کنند و زمانی که میکروارگانیزم های هوازی ماده‌ی آلی را تجزیه می کنند.
اکسیژن محلول ممکن است نقش بزرگی در بقای حیات آبزی در دریاچه‌ها و دریاچه‌ی پشت سر معتدل در خلال ماه های تابستان به واسطه‌ی پدیده‌ای موسوم به لایه بندی (تشکیل لایه ها) ایفا می کند. لایه‌ای شدن فصلی در نتیجه‌ی چگالی بسته به دمای آب اتفاق می افتد، زمانی که

دمای آب افزایش می‌یابد، چگالی کاهش پیدا می کند. بنابراین آب گرم شده از خورشید در سطح بدنه‌ی آب باقی خواهد ماند با تشکیل epilim nion ، در حالی که آب سردتر، چگالتر به کف فرو می رود (هیپولیمنیون) لایه‌ی تغییر دمای شدید جدا کننده دولایه ترموکلین نامیده می شود. در شروع تابستان، هیپولیسنیون دریاچه دارای اکسیژن حل شده بیشتر خواهد بود زیرا آب سردتر اکسیژن بیشتر از آب گرمتر نگاه می دارد. زمانی که زمان پیش می رود، تعداد افزوده ارگانیزم‌های مرده از اپی لیمنیون به کف فرو می روند و با میکروارگانیزم ها تجزیه می گردند. تجزیه‌ی میکروبیل مداوم سرانجام هیپولیمنیون کم اکسیژن به بار می آورد.

اگر دریاچه دارای غلظت های بالای مغذی باشد، این فرآیند ممکن است تشدید گردد زمانی که نرخ رشد میکروارگانیزم ها با مغذی خاصی مثل فسفر محدود نمی گردد، اکسیژن محلول در دریاچه می تواند قبل از پایان تابستان تهی شود.
میکروب ها نقش کلیدی در اتلاف اکسیژن از آب های سطحی ایفا می‌کنند. میکروب ها اکسیژن را به عنوان انرژی برای تجزیه کردن مولکول های آلی حلقه‌ی طویل را به محصولات نهایی ساده تر، پایدارتر مثل دی اکسید کربن، آب، فسفات و نیترات استفاده می نمایند. زمانی که مولکول های آلی با میکروب‌ها تجزیه می شوند. اکسیژن از سیستم برداشته می شود و باید با مبادله در سطح مشترک هوا-آب جایگزین شود.
هر محله‌ی فوق مصرف اکسیژن محلول را حاصل می سازد. اگر سطوح بالای ماده ارگانیک در آب وجود داشته باشند، میکروب ها ممکن است از تمام اکسیژن موجود استفاده نمایند ولی این بدین معنی نیست که حذف میکروب‌ها از اکوسیستم این مسأله را حل خواهد کرد. گرچه میکروب ها مسئول کاهش سطوح اکسیژن محلول هستند، آن ها نقش خیلی مهمی را در اکوسیستم آبزی ایفا می نمایند. اگر ماده‌ای مرده تجزیه‌ی نگردد در آن ها انباشته خواهند شد، گو اینکه برگ ها انباشته می شوند اگر هر سال تجزیه نمی شدند.
وارد گشتن ماده‌ی آلی اضافی ممکن است تهی شدن اکسیژن از سیستم آبزی را به بار آورد. در معرض بودن طولانی به سطوح اکسیژن محلول پایین (کمتر از ۵ تا ۶ mg/L اکسیژن) ممکن است مستقیماً ارگانیزمی را نکشد ولی آسیب پذیری آن را به تنش های محیطی دیگر افزایش خواهد داد. در معرض بودن به کمتر از اشباع ۳۰ (کمتر از ۲ mg/L اکسیژن) برای یک تا چهار روز ممکن است اکثر حیات آبزی در سیستم را بکشد.
اگر تمام اکسیژن تهی گردد، تجزیه‌ی هوازی مصرف کننده‌ی اکسیژن متوقف می گردد و تجزیه‌ی ارگانیک (آلی) بیشتر دیگر به طور غیرهوازی انجام می شود. میکروارگانیزم های غیرهوازی انرژی را از اکسیژن پیوند خورده به مولکول های دیگر مثل نیترات ها و سولفات ها به دست می آورند. شرایط فارغ از اکسیژن تحرک اکثر ترکیبات حل نشدنی غیر از این ها را حاصل می‌سازند. زمانی که ترکیبات سولفاتی تجزیه می‌شود آب ممکن است بویی مثل تخم‌مرغ‌های گندیده بدهد.
سطوح اکسیژن محلول پایین ممکن است در خلال شرایط گرم و راکد اتفاق افتند که از اختلاط جلوگیری می کنند. به علاوه، سطوح آلی طبیعی بالا اغلب موجب تهی شدن اکسیژن محلول

خواهد شد.
استانداردهای کیفیت آب برای اکسیژن محلول:
قاعده‌ی ۶۴ استانداردهای کیفیت آب شیگان (قسمت ۴ قانون ۴۵۱) غلظت‌های اکسیژن محلول حداقل را که باید از آب های سطحی ایالت برآورده شود شامل می سازد. این قاعده بیان می کند که آب های سطحی تعیین شده به عنوان شیلات آب سرد باید استاندارد اکسیژن محلول حداقل mg/L7 را برآورده سازند، در حالیکه آب های سطحی حفا‌ظت شده برای حیات ماهی و آبزی آب گرم باید استاندارد اکسیژن محلول حداقل mg/L 5 را برآورد نمایند.

محدودیت های اکسیژن محلول در مجوزهای NPDES :
حدود اکسیژن محلول در اکثر مجوزهای NPDES برای تضمین کردن اینکه سطوح حداقل برآورد گردند قرار داده می شوند. این حدود همراه با حدود برای نیاز اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و نیتروژن آمونیاکی تدوین می شود.
BOD سنجش اکسیژن لازم برای تجزیه کردن مواد آلی در ستون آب می‌باشد. آمونیاک مورد توجه می باشد زیرا آن با باکتری ها در ستون آب به نتیرات تبدیل می شود. فرآیندی که موجب مصرف اکسیژن می شود، با تضمین کردن اینکه سطوح BOD و نیتروژن آمونیاکی به حد کافی پایین هستند و سطوح اکسیژن محلول به حد کافی بالا می باشند، این حدود با هم نقش مهمی را در حفاظت آب های سطحی، ایفا می نمایند.
حدود اکسیژن محلول معمولاً در مجوزها برای تخلیه هایی که دارای پتانسلی برای اعمال کردن نیاز اکسیژن می باشند قرار داده می شوند. این انواع تخلیه ها شامل فاضلاب از کارخانجات تصفیه‌ی فاضلاب عملیات های فرآوری و تولید غذا و مکان های دفع زباله می باشند. حدود اکسیژن محلول برای تمام مجوزها، مثل تخلیه های آب سرمایش غیرتماسی که سطوح اکسیژن محلول مورد انتظار هستند که بالا باشند ضروری نیستند.
کارخانجات تصفیه می توانند سطوح اکسیژن محلول در فاضلابشان را با هوادهی مناسب بالا نگاه دارند. این با افزودن حباب های اکسیژن، یا به جریان انداختن آب بر روی صخره‌ها یا پله ها برای افزایش دادن انتقال اکسیژن در سطح مشترک هوا-آب انجام می شود.
اطلاعات در خصوص مقدارهای اکسیژن موجود برای ارگانیزم های زنده:

۱ چند حقیقت اساسی
A . آب سرد سنگین تر از آب گرم است و به کف دریاچه ها فرو می‌نشیند، ولی، اگر آب زیاد سرد شود که تبدیل به یخ گردد، شناورخواهد شد.
B . آب سرد می تواند اکسیژن محلول بسیار بیشتر از آنچه که آب گرم می‌تواند نگاه دارد.
C . اکسیژن گاز است، مولکولی از اکسیژن از دو اتم پیوند خورده (متصل به هم) ساخته می شود. بنابراین، فرمول شیمیایی است.
D . اکسیژن همچنین محلول در آب دریاچه ها، برکه ها، نهرها و اقیانوس ها یافت می گردد. در واحد Black Earth Creek مسئله‌ی مورد توجه ما عمدتاً مقدار اکسیژن محلول در آب می باشد. این اکسیژن محلول غالباً مثل D.O اختصار می گردد.
۲ به هر حال، چگونه اکسیژن وارد آب می شود؟
A . اکثر اکسیژن در سطح دریاچه ها و نهرها وارد آب می شود و محلول می شود. بادها، امواج، تندآب و نواحی گرمای مسئول اکثر اکسیژن یافت شده در آب می باشند.
B . بقیه‌ی اکسیژن از طریق محصول فرعی فتوسنتز از گیاهان وارد آب می‌شود.
C . جلبک ها و سایر گیاهان در خلال ساعات روز اکسیژن به آب اضافه می‌نماین

د.
۳ فرآیند فتوسنتز:
A . اکثر اکسیژن محلول اضافه شده با گیاهان از میلیون ها جلبک سبز میکروسکوپی ناشی می گردد. گیاهان نوع جلبک دریایی بزرگتر اصلاً بیشتر اضافه نمی کنند.
B . در صفحه‌ی بعدی تصویر نشان دهنده شرح کمی فتوسنتز است.
۴ چرا اکسیژن مهم می باشد؟
A . تقریباً تمام ارگانیزم های زنده نیاز به اکسیژن برای انجام دادن فرآیندهای حیاتی دارند.
B . ارگانیز های خشکی معمولاً نگران درباره‌ی مقدار اکسیژن موجود نیستند، به نظر می رسد در اتمسفر ما اکسیژن فراوان وجود داشته باشد.
C . ارگانیزم های آبزی از آبشش ها و ; برای گرفتن منبع اکسیژنشان از میان اکسیژن حلول پیدا در آبی که در آن زندگی می کنند استفاده‌ می‌نمایند. این اکسیژن محلول می تواند منبع تدارک کم باشد و اغلب عامل محدود کننده‌ای برای جمعیت های ارگانیزم های آبزی است.
گیاهان دو ماده‌ی شیمیایی از محلیط جذب می نمایند:
آن ها همچنین اکسیژن برای حیات حیوانی برای استفاده کردن بیرون می‌دهند.
زمانی که خورشید می درخشد، آن ها غذا (قند) برای خودشان می سازند.
آب
دی اکسید کربن
۵ اکسیژن محلول چگونه استفاده می شود؟
A . باکتری های تجزیه کننده، تن ها اکسیژن محلول را در تجزیه‌ی گیاهان و حیوانات مرده استفاده می نمایند.
B . فاضلاب، فلزات و آلاینده های دیگر اکسیژن محلول را در فرآیند اکسیداسیون و تنفس استفاده می کنند.
F . ماهی ها و ارگانیزم های آبزی دیگر اکسیژن محلول را در فرآیند تنفس استفاده می نمایند.
D . حتی گیاهان آبزی از اکسیژن محلول در شب استفاده می کنند.
۶ عوامل فیزیکی چه تأثیراتی بر روی سطوح اکسیژن محلول دارند؟
A . دریاچه ها، برکه ها معمولاً پایین ترین سطوح اکسیژن خودشان را در اوایل صبح دارا می باشند. مقادیر بیشتر در شب با گیاهان و ماهی‌ها مصرف می شوند در حالیکه هیچ مقداری تولید نمی گردد.
B . بالاترین سطح اکسیژن در آب در اوایل شب، بعد از تولید دوز کامل می‌باشد.
C . پایین ترین سطح اکسیژن در اواخر زمستان زمانی که تولیدی برای زمان طولانی وجود نداشته است اما مقدار زیادی در تنفس و تجزیه استفاده شده است می باشد.
D . دمای آب در مقدار اکسیژن محلول در آب خیلی مهم می باشد. هر قدر

دمای آب سردتر باشد به همان اندازه اکسیژن محلول بیشتر می تواند در آب نگاه داشته شود.
زمانی که دمای آب افزایش می یابد توانایی آن ها برای نگه داشتن اکسیژن محلول کاهش می یابد. ورق موسوم به ورقه تغییرات در اکسیژن را برای دیدن اینکه چقدر اکسیژن هر سطح دما می تواند نگه دارد بازبینی کند.
۷ ارگانیزم های آبزی چقدر اکسیژن نیاز دارند؟
A . نمودار ذیل ایده آل مقادیری را که با آن ها حیات می تواند در برکه‌ها در سطوح اکسیژن مختلف ادامه یابد به شما ارائه می کند. نمودار ثانوی نیازهای اکسیژن ماه های خاص برای ادامه دادن به حیات را نشان می دهد.
قرائت های اکسیژن محلول (برحسب ppm)
حیات خیلی کم زیر ppm5
انواع بزرگی از حیات بالای ppm5

نوع پایین‌ترین سطوح اکسیژن برای حیات انواع ماهی
ماهی جدید
ماهی جدید
ماهی جدید
ماهی جدید
ماهی ماهی‌تابه
ماهی ناآرام قزل‌آلای دریاچه‌ای
خاردار و وال آتی
ماهی خاردار بزرگ و دهای کوچک
آفتاب ماهی، کراپی
کله گاوی ها، ماهی کپور، مکنده ها

اکسیژن محلول: سطح اکسیژن محلول خوب برای حیات آبزی مسأله‌ی حیاتی می باشد.
چرا اکسیژن محلول مهم می باشد؟

تجزیه‌ی اکسیژن محلول مقدار اکسیژن گازی محلول در محلول آبی را اندازه گیری می کند. اکسیژن با پخش از هوای اطراف، با هوادهی (حرکت سریع) و به عنوان محصول ضایعاتی فتوسنتز وارد آب می شود. زمان انجام تست اکسیژن محلول، تنها نمونه های تصادفی (درهم برهم) بایستی استفاده شوند و تجزیه بایستی فوراً انجام شود. بنابراین، این تست میدانی است که بایستی در محل انجام گردد.
تأثیر محیطی:
اگر بیش از حد زیاد باشد، غلظت های گاز محلول کلی در آب نبایستی از ۱۱۰% تجاوز نمایید. غلظت های بالای این سطح می توانند نسبت به حیات آبزی مضر باشند. ماهی ها در آب دارای گازهای محلول بیش از حد ممکن است قبلاً به بیماری حباب گازی شوند، ولی این اتفاق خیلی نادر می باشد حباب ها جریان خون از طریق رگ‌های خونی را مسدود می سازند و موجب مرگ می گردند. حباب های بیرونی می توانند همچنین اتفاق افتند و بر روی باله ها، بر روی پوست و بر روی بافت های دیگر دیده شوند. بی مهره داران آبزی نیز با بیماری حباب گازی تحت تأثیر قرار می گیرند. (اما در سطوح بالاتر از سطوح کشنده نسبت به ماهی ها) اگر بیش از حد کم باشد، برای کیفیت آب خوب اکسیژن محلول کافی لازم است.
اکسیژن عنصر ضروری برای تمام اشکال حیات می باشد. فرآیندهای تصفیه نهر طبیعی برای فراهم ساختن اشکال حیات آبزی به سطوح اکسیژن کافی احتیاج دارند. زمانی که سطوح اکسیژن محلول در آب زیر ppm 5 افت می کند، حیات آبزی تحت فشار قرار می گیرند.

هر قدر غلظت پایین تر باشد به همان مقدار تنش (فشار) بیشتر است. سطوح اکسیژنی که برای چند ساعت زیر ppm 102 باقی می ماند، می‌تواند موجب کشتارهای ماهی بزرگ گردند.
درک اکسیژن محلول در نهرها:
گیاهان آبزی چگونه اکسیژن محلول را تحت تأثیر قرار می دهند؟
اکسیژن محلول (DO) پارامتر کیفیت آب مهمی می باشد. اگر سطوح DO در بدنه‌ی آب به بیش از حد پایین افتد، ماهی ها و سایر ارگانیزم‌ها قادر به بقا نخواهند بود. گیاهان آبزی مختلف ممکن است بر روی سطوح DO به انواع روش ها تأثیر گذارند.

گیاهان آبزی غوطه ور:
جلبک ها و گیاهان کاملاً غوطه ور در خلال روز از طریق فتوسنتز (فرآیند شیمیایی که با آن گیاهان از خوشید انرژی به دست می آورند) اکسیژن به آب انتقال می دهند. در خلال شرایط روز کم (شب و روزهای ابری)، این گیاهان از طریق تنفس اکسیژن مصرف می کنند.
عموماً، گیاهان غوطه ور در حدود ۵ برابر اکسیژن بیشتر نسبت به مقداری که مصرف می کنند به آب می دهند.
کمک (مشارکت) اکسیژن گیاهان آبزی غوطه ور اغلب واقعاً برابر با مصرف اکسیژن کل بدنه‌ی آب با تنفس می گردد.
چون جلبک ها معمولاً همراه گیاهان آبزی دیگر در راه های آبی موجود هستند. ماده‌ی زیستی کلی جلبک ها می تواند با رشد گیاهان دیگر تحت تأثیر قرار گیرد این تبعات قابل ملاحظه ای برای DO دارد. سطوح مغذی بالا رفته یا عوامل دیگر ممکن است موجب شکوفایی های جلبکی متعاقب با نابودی جلبکی (رگ مقیاس بزرگ) گردند. BOD بالای جلبک های در حال تجزیه DO راستی می سازد.
گیاهای در حال ظهور متصل:
زمانی که گیاهان در حال ظهور نسبتاً تُنُک هستند. آن ها زیستگاه برای رشد جلبک هایی که با فتوسنتز به DO کمک می نمایند فراهم می‌سازند. ولی، زمانی که تراکم گیاه در حال ظهور افزایش می یابد، تأثیر سایه اندازی نور را مسدود می سازد و از فتوسنتز جلوگیری می‌نماید.
در آن موقع جلبک ها با میکروب ها جایگزین می شوند که مصرف کنندگان خالص ا

کسیژن هستند.
بنابراین در تراکم های بالا، گیاهان در حال ظهور مثل شبه علف، جگن ونی می توانند موجب تهی شدن DO قابل ملاحظه گردند.
گیاهان در حال ظهور متصل خودشان DO به بدنه های آبی کمک نمی کنند چون آن ها گاز با اتمسفر مبادله می کنند.
شبه علف و DO :
ماده‌ی زیستی بالا (زیاد) و مساحت سطح شبه علف می توانند جمعیت‌های کثیر میکرو

ب را که نیاز اکسیژن خیلی بالا را اعمال می‌کنند تأمین نمایند.
شبه علف مایل است که گیاه شناور را به هم متصل کند که از برداشت آن در خلال سیلاب ها جلوگیری می گردد. این تأثیر گیاه شناور را بر روی سطوح اکسیژن نهر طولانی می سازد.
شبه علف همچنین رسوب در نهرها را محبوس می سازد اگر این سیلت غنی از مغذی باشد، رشد جلبک ها، میکروب ها و سایر گیاهان ممکن است افزایش یابد.
گیاهان آبزی شناور ماکروفیت ها:
سطوح DO خیلی پایین (زیر اشباع ۱%) زیر فرش های علف های آبزی شناور که کاملاً بدنه های آب را می پوشانند معمول هستند.
به عنوان جرم شناور، گیاهان مثل سالوینیا و کاهوی آبی به طور فیزیکی انتقال اکسیژن از هوا به سطح آب را مسدود می سازد. این گیاهان شناور آزاد مستقیماً به DO در آب کمک نمی کنند زیرا آن ها با اتمسفر، نه بدنه‌ی آب گاز مبادله می نمایند.
گیاهان شناور همچنین نور را مسدود می سازند و فتوسنتز را با گیاهان غوطه ور جلوگیری می کنند، زمانی که مصرف اکسیژن در عمق ادامه می یابد. تهی شدن DO به بار می آید.
سیستم های ریشه گسترده از طریق ستون آب مساحت سطح بزرگی را برای رشد میکروب ها فراهم می سازند که به طور سریع اکسیژن موجود را به کار می برند. ماده‌ی آلی بیرون ریخته شده از سیستم های ریشه‌ی گیاهان شناور بیشتر به بارهای BOD کمک می‌کند.
DO پایین زیر فرش های گیاه شناور رها شدن اضافی مغذی ها از رسوبات را به بار می آورد. سپس این مغذی ها بر گیاهان شناور مهیا می گردند که ماده‌ی زیستی گیاه را می افزایند و DO را بیشتر تهی می‌کنند.
گیاهان بومی و سوسن های آب:
گونه های بومی آبزی مثل سوسن های آبی مایل هستند که در تراکم های نسبتاً بالا بدون تأثیرات نامطلوب قابل ملاحظه بر روی DO وجود داشته باشند. آن ها ظاهراً دارای تأثیر منفی

مشابه بر روی سطوح DO مثل فرش های علف های شناور نمی باشند. زیرا آن ها در مسدودسازی انتقال اکسیژن از اتمسفر کمتر موثر هستند. سوسن‌های آبی متصل به کف هستند و تنها در عمق های خاص ساکن می شوند که اغلب آن ها را از سکنی گزینی تمام بدنه های آب ممانعت می کنند.
فتوسنتز: بررسی کلی
احیای گاز کربنیک و تبدیل آن به مواد کربن دار به دریافت انرژی نیاز دارد که در گیاهان سبز و عده ای از باکتریها با مصرف انرژی نوری تأمین می شود. رنگیزه های عهده دار این فتوسنتز

کلروفیلها هستند و از آنجاست که واژه جذب کلروفیلی به عنوان کلمه مترادف فتوسنتز به کار می رود. باکتریهای دیگری انرژی لازم را از فعل و انفعال شیمیایی انرژی زا به دست می آورند: چنانکه قبلاً این شیمیوسنتز را در مورد باکتریهای نیتریفیانت (شوره ساز) تذکر دادیم (بخش ۸-۱ ،ب ) که وینوگرادسکی در مورد آنها شیمیوسنتز را کشف کرد؛ و اهمیت آن را در چرخه کربن خواهیم دید ولی بیش از آن به مطالعه این قسمت نخواهیم پرداخت. غیراز چند اشاره به فتوسنتز باکتریایی، بحث را به گفتگو درباره گیاهان به معنای اخص، یعنی کورموفیتها (= گیاهان عالی) و جلبکها محدود می کنیم.
اختصاصات
الف) تاریخچه
اگرچه پدیده اساسی فتوسنتز جذب است، ولی ابتدا تصاعد اکسیژن که همزمان با جذب صورت می گیرد کشف شد. پریستلی در انگلستان (به سال ۱۷۷۱-۱۷۷۳) نشان داد که اگر گیاهی در زیر سرپوشی قرار داده شود، برخلاف یک جانور، می تواند بدون تجدید هوای زیر سرپوش ماهها به زندگی ادامه دهد، همچنین گیاه می‌تواند هوایی را که با سوختن شمعی آلوده شده تصفیه کند و به موشی که در زیر همان سرپوش واجد گیاه قرا داده شده امکان ادامه زندگی دهد به طوری که موش خفه نشود. ولی پریستلی اهمیت نور را در این پدیده درک نکرد.
اینگن هوس فیزیکدان هلندی (به سال ۱۷۷۹)، نشان داد که خروج هوای تصفیه شده (یعنی اکسیژن) فقط به وسیله اندامهای سبز و در نور حاصل می شود؛ بالاخره، سنه بیه (به سال ۱۷۸۲-۱۷۸۳) نشان داد که گاز کربنیک (که به آن «هوای بیحرکت» می گفتند) همزمان با تصاعد اکسیژن جذب می شود.
سالها بعد، به سال ۱۸۴۵ ، و پس از اینکه پدیده فوق به وسیله پژوهندگان مختلف مشخص شد، میر فیزیکدان تأیید کرد که نور به عنوان منبع انرژی وارد عمل می شود. سرانجام ساکس ، به سال ۱۸۶۴ ، نشان داد که کلروپلاستها در روشنایی، دانه های نشاسته می‌سازند. در این صورت معادله کلی فتوسنتز به شکل مشخص زیر درآمد:
گلوسیدها انرژی نوری +
معادله ای که می توان آن را دقیقاً چنین نوشت:
(۱)

ب) تبادلات گازی
تبادلات گازی را که در فتوسنتز صورت می گیرند می توان بسهولت نشان داد. مثلاً می توان از گیاهان آبزی مانند الودئا و یا هزاربرگ، که ساقه آنها به علت وجود حفره های بزرگ هوایی توخالی است، استفاده کرد. شاخه‌های گیاه را در آب واجد گاز کربنیک گذاشته آنها را در معرض نور قرار می دهند (شکل )؛ اکسیژن متصاعد شده، که نسبت به بمراتب کمتر قابل حل است، به وسیله فضاهای خالی به مقطع رفته به خارج متصاعد می شود. می توان گاز را در استوانه ای جمع آوری کرد و نشان داد که این گاز کبریت نیمه افروخته را دوباره شعله ور می سازد.