Okysličování vzduchu v přírodě a procesy s tím spojené

Na malých vodních dílech, zejména pokud v minulosti pracovala s vodními koly, docházelo ke značnému čeření vody a v důsledku toho i k rozpouštění kyslíku v ní. Tento proces se odehrával jak při nečinnosti díla, kdy voda bez energetického využití přepadala na jezu nebo jalovém přepadě, tak i při provozu - rozstřikem vody na lopatkách vodního kola. Největší okysličení nastávalo u kol primitivních (střikový hřebenáč, belík) a u kol s předčasným výtokem vody (korečník s horním dopadem).

V současnosti je trend vyloučit veškeré energetické ztráty, a proto je záměrem všech projektantů přivádět vodu k vodním motorům klidně a bez víření. Tím se okysličovací funkce vodního díla částečně snižuje. U turbín, jako je Bánkiho turbína, dochází k výraznému okysličení vody právě v turbíně.

Jednak neustále se opakujícím vstupem nové vody do zavzdušněného prostoru lopatek a potom také přisáváním nového vzduchu zavzdušňovacími otvory na odtokové straně lopatky (Bánki, Girardova, Schwamkrugova), pokud je jimi turbína vybavena. Nezanedbatelné je i okysličení vody, které vzniká při pádu vody z oběžného kola na hladinu ve vývařišti pod turbínou.

Pokud je turbínová stanice vybavena turbínou přetlakovou (Kaplan, Francis, vrtulová), je situace jiná. Pokud se jedná o starší typ Francisovy nebo Kaplanovy turbíny, která nemá zcela hermeticky utěsněn průchod hřídele do tělesa, je možno se domnívat, že vzduch, který proniknul ucpávkou je ve vodě lopatkami rozšlehán a rozpuštěn. Tím však trpí účinnost turbíny a proto je zájem všech provozovatelů těchto turbín, aby k tomuto efektu nedocházelo.

Vlastní hermeticky uzavřená přetlaková turbína naopak množství rozpuštěných plynů ve vodě snižuje! Z laického pohledu se to jeví jako nesmysl, vždyť pod savkou turbíny jsou zřetelně vidět unikající bublinky. Ano. Ale jedná se o vzduch, který se právě z vody uvolnil.

Čtěte také: Zvlhčování vzduchu v bytě

K tomuto uvolňování dochází zejména u rychloběžných turbín s dlouhou savkou, které mají oběžné kolo vysoko nad spodní hladinou a mají za oběžným kolem velmi výrazný podtlak. Mezi typické představitele těchto turbín patří turbíny násoskové. Vzduch obsažený ve vodě se v prostoru s nízkým tlakem a při prudkém víření z vody uvolní, expanduje a vytvoří bublinky. Ty jsou pak z turbíny vyplaveny ven. Vyšumí a ve vodě se již nerozpustí.

Proto bublinky unikající ze savky turbíny ukazují právě to množství vzduchu, o které byla voda po průchodu strojem ochuzena. Proto bych se přimlouval za větší rozšíření přímotlakých turbín.

Jak vodu okysličit:

Z hlediska doplnění životodárného množství vzduchu vyhoví obyčejný jez. Čím prudčeji a z větší výšky padá voda do vývařiště, tím lépe. Velmi vydatně působí kolmý jez s širokou převislou korunou. Přepadající paprsek je tenký, plochý a po dopadu na hladinu vývařiště vytváří množství malých bublinek, které strhává hluboko pod hladinu.

Mírně skloněné splavy se "šlajsnami" okysličují méně. Naprosto nevyhovující jsou soustavy různých rádo-by regulačních stupňů. rybím přechodem.

Oxid uhličitý a jeho koloběh v přírodě

O oxidu uhličitém jsme většinou slyšeli poprvé na základní škole. Z přírodopisu si zřejmě pamatujeme, že vzniká při hoření a při dýchání. V souvislosti s klimatickou změnou se o CO2 mluví jako o skleníkovém plynu a řeší se snižování emisí CO2.

Čtěte také: Tipy pro svěží odpadkový koš

Produkce CO2 člověkem

Kolik oxidu uhličitého člověk vydechne za den? Jak moc tedy přispívá 7 miliard lidí svým dýcháním k růstu koncentrací CO2? Při klidném dýchání projde plícemi průměrného člověka asi 5-8 litrů vzduchu za minutu. Zatímco koncentrace CO2 ve vdechovaném vzduchu je 0,04 %, ve vydechovaném je to stokrát více, tedy asi 4-5 %. Hrubými výpočty tak můžeme odhadnout, že člověk dýcháním vyprodukuje okolo 900 g oxidu uhličitého za den, tedy asi 300 kg za rok. V uzavřené místnosti dokáže člověk dýcháním zvýšit koncentraci CO2 až na 2000 ppm, tedy na 0,2 %.

Nicméně, možná překvapivě, v dlouhodobém měřítku lidské dýchání nepřispívá ke zvyšování koncentrací CO2 v atmosféře, protože cyklus uhlíku je při dýchání uzavřený. Aby člověk mohl vydechovat oxid uhličitý, musí ke vdechovanému kyslíku přidávat uhlík a tak se uhlík „ztrácí“ z lidského těla. To samozřejmě nejde dlouho, po nějaké době by v lidském těle žádný uhlík nezbyl.

Člověk a ostatní živočichové dostávají do svého těla uhlík skrze potravu ve formě sacharidů, tuků a bílkovin - ty všechny obsahují uhlíkové řetězce. Veškerý uhlík, který pak živočichové vydechují ve formě CO2, se do jejich těl dostal z rostlin. CO2, který živočichové vydechují, předtím ze vzduchu odčerpaly rostliny, které tito živočichové snědli. Člověk ani žádní další živočichové svým dýcháním nedokáže do atmosféry přidat oxid uhličitý, který předtím z atmosféry neodčerpaly rostliny.

Fotosyntéza

Ve dne, kdy svítí slunce, probíhá v listech fotosyntéza a rostliny z oxidu uhličitého a vody vyrábí kyslík a sacharidy. Kyslík vypouští do atmosféry a sacharidy si nechávají v buňkách jako zdroj energie nebo jako stavební materiál pro další části rostliny. Je důležité si uvědomit, že list salátu nebo kmen starého dubu jsou tvořeny převážně uhlíkem, který rostlina navázala ze vzduchu.

Jinak řečeno, rostliny dokáží oxid uhličitý z atmosféry odebírat a ukládat jej do svých těl. Rozdíl mezi dnem a nocí, tedy fotosyntézou a buněčným dýcháním, se projevuje na místních koncentracích CO2, které by měly ve dne klesat a v noci růst.

Čtěte také: Jak na nepříjemný zápach z odpadu?

Skutečnost je o trošku složitější, jak poznal při svých prvních měřeních Charles Keeling v roce 1956. …vzduch během slunných odpolední měl koncentrace CO2 blízké 310 ppm, ale během nocí ukazovaly měření překvapivě různé hodnoty. Pro vysvětlení bylo potřeba vzít v úvahu dynamiku atmosféry.

Během jasných dní slunce ohřívalo vzduch poblíž povrchu, který stoupal a tím se dobře promíchával s vyššími vrstvami atmosféry, což způsobovalo téměř konstantní výsledky měření blízké 310 ppm. Během nocí, zejména když nefoukal vítr, se blízko zemského povrchu vytvářela vrstva chladnějšího a stabilního vzduchu, ve které se během noci hromadil oxid uhličitý, který produkovaly rostliny při dýchání.

Aby mohl měřit koncentrace bez těchto vlivů přesunul Charles Keeling svá měření doprostřed Tichého oceánu, na vrchol hory Mauna Loa na Havaji, 3400 metrů nad mořem. Další kolísání koncentrací způsobují rostliny během roku. Na jaře a v létě, kdy je dostatek slunečního svitu, převažuje fotosyntéza a rostliny zabudovávají oxid uhličitý ze vzduchu do svých listů a kmenů. Na podzim a v zimě je slunečního svitu méně, převažuje dýchání a rostliny oxid uhličitý do atmosféru uvolňují. K tomu přispívá také třeba rozklad listů, které opadavé stromy na podzim shazují.

Protože mnohem více lesů je na severní polokouli, celosvětové koncentrace klesají od května do září, tedy v době, kdy je léto na severní polokouli a od října do dubna znovu rostou.

Okysličování vody v akváriích

Jedním z nejčastěji diskutovaných témat na webech i sociálních sítích je otázka vypínání CO2 na noc. Přesněji řečeno na dobu, kdy nejsou zapnutá světla. Akvaristé se přou o tom, zda je lepší nechat CO2 dávkování kontinuálně zapnuté nebo jej na noc vypínat. Jak je to s použitím pH metru? Jaká metoda je vhodnější? Je vhodné v noci naopak vzduchovat?

Všechny rostliny vyžadují pro svůj růst uhlík. Hlavním zdrojem tohoto prvku pro rostliny je oxid uhličitý. CO2 je pro rostliny natolik důležitý, že některé druhy jej dokáží složitě získávat i z uhličitanů. Méně náročné rostliny si v akváriu vystačí s oxidem uhličitým, který je součástí vzduchu a dostává se do akvarijní vody prostou difuzí. Jejich růst je tímto však limitován. Pro pěstování náročnějších rostlin je již potřeba do akvária CO2 dostat ve zvýšeném množství, nejlépe pomocí tlakové lahve.

Zarytí odpůrci „chemie“ často tvrdí, že v přírodě také nikdo nedodává do vody oxid uhličitý. Zde je však potřeba si uvědomit, že akvárium jako uzavřený systém není možné v tomto směru s přírodním biotopem srovnávat.

Rostliny využívají oxid uhličitý při biochemickém procesu, který nazýváme fotosyntéza. Ta probíhá výhradně za světla a je klíčová pro růst rostlin. Zatímco dodávání oxidu uhličitého do vody způsobuje pokles pH ve vodě (okyselování vody), tak při fotosyntéze je oxid uhličitý spotřebováván a to způsobuje zvyšování pH ve vodě (alkalizování vody). Oxid uhličitý byl dříve mylně považován za zdroj kyslíku, který fotosyntézou také vzniká. CO2 je ale fixován do molekul sacharidů např.

Z toho pohledu, že je CO2 spotřebováván pouze v průběhu fotosyntézy by se mohlo zdát, že dávkování oxidu uhličitého pouze v době zapnutého osvětlení je jasnou volbou. Existuje však skupina akvaristů, kteří jsou zastánci dodávání oxidu uhličitého nepřetržitě, tedy i v noci.

Z hlediska využití rostlinami je na místě zapínat CO2 pouze v dobu, kdy na rostliny svítíme, protože probíhá fotosyntéza, během které je oxidu uhličitý rostlinami přijímán. V noci naopak probíhá u rostliny tzv. respirace (dýchání), kdy je oxid uhličitý do vody rostlinami vylučován a rostliny spotřebovávají kyslík (tedy opačný proces než ve dne). Díky tomu může v noci dojít jednoduše ke stavu, kdy se ryby začnou dusit, a to především v akváriích s vysokou obsádkou ryb, kde nedochází k aktivnímu čeření hladiny (např. vyústěním trubice z filtru).

Na množství kyslíku potažmo oxidu uhličitého jsou citlivé některé druhy ryb a pak také samozřejmě prospěšné bakterie.

Argumenty pro to, nechávat oxid uhličitý proudit do akvária i v noci jsou menší variabilita pH a nižší kolísání hodnoty CO2. Podle některých autorů totiž vede kolísání hodnoty oxidu uhličitého k tvorbě řas (především pak té štětičkové). Zde je však nutno si připomenout, že kolísání hladiny CO2 vzhledem k rozvoji řasy je relevantní pouze v době, kdy řasy CO2 přijímají, tedy za světla. V noci ani štětičkové řasy oxid uhličitý nepřijímají, takže vliv na jejich růst je v tuto dobu minimální.

Pokud v akváriu zapínáte CO2 např. společně s osvětlením a máte silné osvětlení, může dojít krátkodobě k tomu, že na akvárium silně svítíte, ale je v něm nedostatek CO2, a to do té doby, než jeho koncentrace stoupne na požadovanou úroveň. Tento krátký interval je příležitost pro štětičkovou řasu. Proto mnoho akvaristů zapíná oxid uhličitý např.

Dobrým řešením se zdá být využití pH metru, který je schopen na základě změny pH vody dodávat s pomocí elektromagnetického ventilu oxid uhličitý do nádrže a tím držet hodnotu CO2 ve stejném rozmezí po celý den (i noc) a zároveň v noci plynem akvárium nepředávkovat. Dávkování CO2 se spíná pouze tehdy, vzrosteli pH nad určitou nastavenou hodnotu.

Akvaristé při hnojení oxidem uhličitým myslí na rostliny, a to je správně, je ale třeba myslet i na ryby a rozhodně ne v poslední řadě také na bakterie, které jsou podstatné pro chod akvária. Jak již bylo napsáno výše, pro bakterie je extrémně důležitý kyslík a ten je v noci spotřebováván. Podobně to platí pro ryby nebo krevety.

Častým omylem je myšlenka, že O2 a CO2 jsou ve vodě v přímém vztahu, což by znamenalo, že čím více je jednoho tím méně je druhého. Není to pravda. Čili ryba se může udusit ve vodě s dostatkem kyslíku (např. z fotosyntézy) pokud je v ní příliš mnoho CO2. Doporučujeme použít v noci vzduchování pro odstranění přebytečného CO2, které zbylo po hnojení a je navíc produkováno respirací rostlin.

Takashi Amano (zakladatel značky ADA): „Oxid uhličitý je potřeba vypínat v momentě, kdy je vypnuté osvětlení akvária, aby nedošlo k tomu, že krevety a ryby budou trpět nedostatkem kyslíku. V době, kdy je světlo zhasnuto, rostliny nefotosyntetizují a provádějí tzv. aerobní respiraci, jejíž výsledkem je snížené množství kyslíku ve vodě. Z tohoto důvodu je důležité vodu, v době kdy se na akvárium nesvítí, okysličovat.

tags: #okyslicovani #vzduchu #v #prirode #procesy

Oblíbené příspěvky:

• Horní Slavkov: Historický vývoj
• Krásný Dvůr – STK a motoristé
• Ekologický dopad recyklace EFB
• Problémy s odpady Mexico City: Přehled
• Stanoviště šťavelu růžového