Солёная вода и полив растений
Солёная вода и полив растений
Вопрос:
Ситуация последующая: Мы с супругом живойём в Арабских эмиратах у нас большой сад, где мы выращиваем тропические деревья : манго, банановые, финиковые и другие пальмы. С недавнешних пор начали заниматься продажей саженцев. Вопрос 1-го из клиентов поставил меня в тупик. Местность наша — на берегу океана, потому даже пресная подземная вода из скважин содержит соли. Какая допустимая концентрация соли в воде должна быть для полива таких деревьев? Можете ли вы мне посодействовать с этим вопросом либо Вы можете дать подсказку, где я могу отыскать такового рода информацию? Спасибо заблаговременно. Ира.
Ответ:
Почетаемая, Ира!
Вода — красивый растворитель; потому в природе нет вод, которые не содержали бы некого количества каких-то веществ. Даже кристально незапятнанный ручеёк — и тот содержит в собственной воде какие-нибудь растворённые вещества. От растворённых веществ и зависит вкус воды различных источников.
Солёность воды — это количество твёрдых солей (в главном хлорида натрия NaCl) в граммах, растворённое в 1 кг морской воды.
Измерить солёность воды можно несколькими методами: по плотности при помощи специального прибора ариометра, по водородному показателю среды при помощи рН-метра (лучшая кислотность — 8,0 — 8,5 pH), либо по электропроводности, определённой прибором солемером при данной температуре.
Вода для полива растений не обязана иметь высшую концентрацию солей. Ниже приводится оценка воды по электропроводности по Зонневельду:
1. ниже 0,75 мСм/см — отменная,
2. 0,75 – 1,5 мСм/см — применимая,
3. 1,5 – 2.25 мСм/см — концентрация солей высочайшая,
4. выше 2,25 мСм/см — концентрация солей очень высочайшая.
Для полива растений лучше использовать воду с ЕС 0,75-1,5 мСм/см. Если вы обязаны работать с водой, ЕС которой находится в границах 1,5-2.25 мСм/см, то очень верно нужно подойти к вопросу выбора субстрата. Основное требование, которое нужно при всем этом учитывать – возможность его промывки в случае скопления солей. В данном случае предпочтение лучше дать инертным субстратам, таким как минеральная вата, кокос, перлит. Если предпочтение отдается торфяным субстратам, то нужно предугадать добавление до 50% перлита. Вода с высочайшей и очень высочайшей концентрацией солей не может быть применена в теплицах без подготовительной чистки от солей. Беря во внимание значимость свойства поливной воды при поливе, растет необходимость повторяющихся анализов поливной воды и корректировки ее характеристик.
В природных критериях вода всегда содержит растворенные соли, газы и органические вещества. Их количество и состав могут изменяться в очень широких границах. При концентрации солей до 1 г/кг воду считают пресной, до 25 г/кг — солоноватой, выше — соленой. Соленость воды в Океане колеблется около 35 г/кг. Соленость морской воды может быть как ниже, так и выше этой величины. Наибольшие концентрации солей наблюдаются в соляных озерах (до 300 г/кг) и в глубокозалегающих подземных водах (до 600 г/кг).
Обычно на 1000 граммов океанской воды приходится 35 граммов растворённых веществ — разных солей. Солёность морской воды принято считать не в процентах, т. е. в сотых толиках, а в промиллях, т. е. в тысячных толиках. Таким макаром, солёность океанской воды будет равна 35 промиллям, и обозначается это так: 35 %. Состав солей воды океанов всюду практически схож. Таким макаром, лучшая соленость морской воды составляет в пересчёте на твёрдый хлорид натрия NaCl 35 гр соли на 1 л. пресной воды, что соответствует концентрации соли приблизительно 35 ppt (35 частей на одну тыщу).
Морская вода на вкус горьковато-солёная, противная для питья. Солёный вкус морской воде придаёт входящая в её состав поваренная соль (хлористый натрий) —та соль, которую мы употребляем для пищи. Она составляет 78 процентов всех веществ, растворённых в водах океанов. Если б мы могли выпарить все океаны, то дно их покрылось бы слоем соли шириной в 60 метров. В почти всех странах нередко добывают соль на берегу моря, выпаривая морскую воду в маленьких бассейнах. Горький противный вкус морской воды разъясняется, приемущественно, присутствием в ней так именуемых солей магния.
Океанская и пресная воды по составу растворённых в их веществ совсем различны. В морях и океанах главную часть составляют хлориды — соли соляной кислоты (к примеру, поваренная соль и др.), а в водах рек — карбонаты — соли угольной кислоты (к примеру, мел, известняк и др.). В составе солей океанской воды хлориды составляют около 90 процентов, а карбонаты всего 0,3 процента. В речной воде солевой состав совершенно другой: карбонаты тут составляют 60 процентов, а хлориды только 5 процентов. Не считая этих веществ, морская и пресная воды содержат ещё в огромных количествах соли серной кислоты — сульфаты (к примеру, гипс, алебастр, глауберову соль и др.).
Соли попали в воду океана сразу с появлением самих океанов. Образование земной коры происходило при больших температурах. Разные вещества в виде газов выделялись из земли и носились тогда в атмосфере. Следующее остывание земной коры вызвало обильные дождики. Они захватывали с собой те вещества, которые носились в атмосфере. Таким макаром, «очистилась» атмосфера юный Земли, а воды, заполнившие большие котловины на её поверхности, оказались солёными. Солёность вод мирового океана такая же старая, как и сам океан. И вправду, все самые древнейшие ископаемые водные животные являются морскими организмами, жившими в солёной воде.
Опресняющая же роль современных рек, которые заносят воду с континентов в моря и океаны, ничтожна. Реки дают только 30 000 кубических км пресной воды в год. Это ничтожно не достаточно по сопоставлению с общим объёмом океанов и морей. Солёность морской воды приносит много проблем. Потому в островных странах, к примеру, на Кипре морскую воду опресняют особыми опреснителями. В их морскую воду выпаривают, а собираемый пар, охлаждаясь, даёт вожделенную пресную воду. Придуманы также хим опреснители и особые фильтры. Но они пока довольно дорогие.
Вода — матрица жизни всех живых созданий, база обмена веществ, изменяя свою структуру, свои физико-химические характеристики, она регулирует актуальные процессы. Без воды невозможны любые формы жизни. С водой связаны и синтез веществ, и процессы дыхания, и разложения сложных соединений, которые проходят в клеточках всех живых организмов. В процессе жизнедеятельности повсевременно расходуются одни вещества и образуются другие. Часть вновь образовавшихся молекул остается в клеточке, часть транспортируется в другие клеточки либо выводится в окружающую среду. Для обеспечения процесса жизнедеятельности нужен неизменный подвод начальных составляющих и отвод из клеточки побочных товаров, образовавшихся в процессе биохимических реакций.
Транспорт молекул воды осуществляется по специально организованным передающим тканям. Перед тем, как попасть в клеточку либо выйти из нее, все вещества должны пройти через клеточную мембрану, отделяющую клеточку от наружной среды. Процессы обмена веществ на мембранах плотно сплетены с хим составом воды. Содержание разных солей влияет на то, какие вещества и в каких количествах будут поступать в клеточку либо выходить из нее. Продукты, нужные для жизнедеятельности организма, обычно транспортируются через мембрану в виде заряженных ионов. Транспорт может осуществляться интенсивно — с внедрением богатых энергией соединений либо пассивно, за счет своей кинетической энергии ионов. Пассивный транспорт — диффузия разных ионов через мембрану — осуществляется с разной скоростью. Относительная способность различных ионов диффундировать через мембрану определяет коэффициент проницаемости Р. Легче других просачивается через мембраны ион К+, потому значение Р для К+ условно принимают за 1,0. У водные растения Nitella коэффициент проницаемости для ионов Na+ и Cl? равны 0,18 и 0,033 соответственно. Скорость проникания ионов через мембрану также зависит от разности концентраций данного иона по обе стороны мембраны. Чем больше разность концентраций, тем больше ионов диффундирует в сторону наименьшего их содержания. Не считая диффузии, идущей за счет различия концентраций, существует активный транспорт ионов, при котором движение осуществляется за счет разности химических потенциалов через особые участки мембраны. Это движение может осуществляться и от наименьшей концентрации к большей. Движущей силой процесса в данном случае является припас энергии в форме молекул АТФ.
Упрощенно структура живой клеточки смотрится последующим образом: снутри клеточной стены (сравнимо жесткого образования) размещается протопласт (жива часть клеточки), в каком заключены все клеточные организмы, находящиеся в сложном растворе — цитоплазме. Клеточки простых микробов (прокариот), животных (эукариот) и растений представлены на рисунках ниже.
Клеточка бактерий
Клеточка животных (эукариот)
Клеточка растений
Клеточная стена имеет избирательную проницаемость для разных ионов, другими словами разные вещества попадают через мембрану с различными скоростями. Это определяется их различной растворимостью отдельных составляющих мембраны и разными скоростями перекачивания при активном транспорте. В итоге появляется неравномерное рассредотачивание ряда веществ по обе стороны мембраны. Клеточки растений интенсивно накачивают калий, а близкий к нему натрий, напротив, выталкивается в окружающую среду. Из-за более больших концентраций неких ионов снутри клеточки создается осмотическое (диффузное) давление, характеризующее рвение раствора, отторгнутого мембраной, к понижению концентрации (разбавлению). Осмотическое давление может достигнуть 10-ов атмосфер. Это давление делает напряженное состояние клеточной оболочки.
Напряжение мембраны также зависит от наружного раствора. Зависимо от дела осмотического давления наружного раствора к давлению в клеточке смеси разделяются на три группы. Изотонические — в их разница давлений невелика (наименее 0,5—1,0 атм); гипертонические — их давление выше, чем в клеточке; обратные им — гипотонические. Если клеточка находится в гипертоническом растворе, то из нее происходит откачка воды, что приводит к уменьшению размера клеточки и сжатию мембраны. Из гипотонических смесей вода поступает в клеточки, что приводит к их набуханию (прямо до разрыва мембраны) и потере части активных веществ.
Совокупа процессов регулирования осмотического давления жидкостей организма носит заглавие осморегуляция. Этот процесс найден практически у всех организмов. У пресноводных рыб вода совместно с содержащимися в ней солями интенсивно поступает в клеточки через кожа и жабры и выводится из организма через почки. У солоноводных рыб попавшая в организм вода выводится через кожные покровы, a NaCl выводится приемущественно через жабры за счет особых желез. Водоросли и пресноводные рыбы удовлетворяют потребность организма в ионах, поглощая их конкретно из воды. Если она не содержит нужные элементы, то при обычном соотношении осмотических давлений происходит изменение содержания отдельных частей, другими словами изменение дела ионов в организме. В ряде всевозможных случаев это приводит к нарушению биохимических процессов.
В процессе тестов с пресноводными рыбами найдено, что они хорошо переносят изотонические смеси, приобретенные разбавлением морской воды, в то время как гипотонические смеси одной из солей — калия, магния, натрия либо кальция — действовали смертельно. Был получен ряд токсичности ионов главных металлов:
Na+ < Ca2+, Mg2+ < K+
Опыты проявили, что воздействие на рыб оказывает содержание Na+ в крови. При повышении концентрации Na+ в воде соответственно возрастает его содержание в крови, а содержание К+ миниатюризируется. При повышении концентрации калия происходит обогащение организма натрием. Так что калий оказывает косвенное токсическое воздействие. Обогащение рыб натрием дифференцировано зависимо от пола рыбы. Кровь самок резвее обогащается натрием (может быть за счет реакции яичников).
При поглощении Na+ требуется огромное количество энергии. При ассимиляции Na+ организмом происходит его замещение на NH4+. Аммоний может выделяться организмом из органических азотсодержащих соединений. Таким макаром, завышенное потребление натрия приводит к нарушению белкового обмена. У растений увеличение концентрации натрия приводит к блокаде поступления ионов калия через мембраны клеток. Растение может испытывать калийное голодание даже при довольно высочайшем абсолютном содержании калия.
Анионы также имеют различное воздействие на жителей. Так, нитраты для рыб существенно более ядовиты, чем хлориды. Для растений более токсичны хлорид-ионы Cl?, потом следуют сульфати карбонат-ионы (SO42? и СO32?).
Не считая осмотического давления и абсолютного содержания того либо другого иона в воде огромное физиологическое значение имеет соотношение ионов, растворенных в воде. Сначала это относится к четырем ионам: K+ и Na+, Mg2+ и Са2+. Эти ионы попарно близки по хим свойствам, и потому относительно транспорта через мембраны клеток являются антагонистами. Увеличение относительной концентрации 1-го из ионов приводит к понижению поступления в клеточку другого. Большая часть природных вод имеет примерно равное суммарное содержание одновалентных и двухвалентных ионов. К такому соотношению адаптированы процессы жизнедеятельности аква организмов. Естественно, в разных регионах земного шара состав воды различен, но организмы имеют возможность адаптироваться к неким изменениям хим состава.
Различные виды флоры и фауны чувствительны к разным концентрациям соли в среде обитания. Есть морские, солоноватые и пресноводные виды растений и животных, а некие мельчайшие организмы – галофильные бактерии, обитающие в тёплых водах Мёртвого моря способны жить и плодиться при 30 %-ной концентрации соли в среде.
Неувязка адаптации организмов к солёной воде связана с осморегуляцией. Соленость внутриклеточной среды организма, лучшая для его жизнедеятельности, более либо наименее постоянна, при этом невелика (7-10 % либо около 1 %). Практически во всех случаях жизни соленость организма другая, чем у среды. В пресной воде животное более соленое, чем вода (гиперосмотично), в морской – наименее соленое (гипоосмотично). Появляется осмотическое давление и связанные с ним трудности. В пресной воде через покровы животного повсевременно проникает вода, и оно распухает. А если ее активно удалять, совместно с ней выводятся растворенные ионы, а добыть новые тяжело. Напротив, в морской воде вода уходит через покровы, и тело ежится, а глотание воды приводит к поглощению огромного количества солей, и с ними нужно что-то делать. Если гласить проще, то пресная вода стремится организм опреснить, а соленая – засолить. И все морские организмы эту делему обязаны решать разными методами. 1-ый, более логичный — сделать покровы непроницаемыми. Это именуется осмоизоляция, что на практике недостижимо. Еще лучше и эффективнее — внедрение активного транспорта ионов для конфигурации солености. Живы клеточки могут это делать, хотя и с энергозатратой. Более того: специально обученные белки могут захватывать и перемещать через мембрану избранные ионы (к примеру, Na), при этом даже против градиента их концентрации. И вот этот инструмент оказывается основным. Вот несколько более всераспространенных типов ферментов, обеспечивающих направленный транспорт и скопление ионов в живых клеточках.
Фермент Na-K-ATPаза обеспечивает перемещение Na+ из клеток в обмен на K+, поступающий в клеточку. Этот фермент в особенности активен в клеточках жабер, почек, кишечном тракте, ректальной и солевой железах. В обмен на три выведенных иона Na+ в клеточку обеспечивает поступление 2-ух ионов K+, при всем этом гидролизуется одна молекула АТФ. В итоге соотношение калия и натрия в клеточке может достигать 10:1.
H-K-ATPаза обычно заходит в кислый секрет желудочно-кишечного тракта и обеспечивает транспорт H+ из клеток в обмен на K+, поступающий в клеточки (другими словами обеспечивает завышенную кислотность внеклеточной среды.
Ca-ATPаза обеспечивает вынос Ca++ из клеточки. Ее работа поддерживает малый уровень кальция в цитоплазме, что позволяет использовать кальций в качестве сигнального элемента. Внутриклеточное содержание кальция составляет в среднем 10-7 – 10-6 М, притом что внеклеточное может достигать 10-3 М.
В пресной и морской воде должны работать различные системы водно-солевой регуляции. В таблице приведена способность к осморегуляции для разных организмов. Для кишечнополостных, иглокожих и полихет разница меж наружной и внутренней солёностью составляет обычно 0.2-0.5 %, для моллюсков 1-3 %, для раков и личинок насекомых с аква дыханием 3-10%, для морских рыб – добивается 20-25‰ (у пресноводных рыб находится в границах 5-10 %). Лучшая для жизнедеятельности внутренняя соленость – 7-10 %. Потому пресноводным животным (с наружной соленостью 0) достигнуть ее приметно легче, чем морским (с наружной соленостью 33).
Таблица. Возможности к осморегуляции у различных организмов.
морские виды
общая соленость, г/л
разница наружной и внутренней солености, г/л
Морская вода
34,0
Медуза Aurelia
33,2
0,7
Морской еж Echinus
33,7
0,2
Пескожил Arenicola
33,7
0,2
Мидия Mytilus
37,2
3,2
Креветка Palaemon
25,5
8,5
Акула Raja
15,4
18,6
Мурена
11,8
22,2
Скумбрия
10,6
23,4
пресноводные виды
общая соленость, г/л
разница наружной и внутренней солености, г/л
Пресная вода
0,15
Беззубка Anodonta
1,2
1,1
Водяной ослик Asellus
7,8
7,7
Мотыль Chironomus
3,2
3,1
Личинка комара Aedes
4,2
4,1
Лосось Salmo
8,5
8,4
Рекордсмены по стойкости к солёности посреди животных – это листоногие раки – жаброноги Artemia salina. Массивные системы прокачки ионов на жабрах позволяют им жить при фактически хоть какой солености – от 0 до 100%. При этом даже в критериях стремительно меняющейся солености. Несколько наименее известные, но также продвинутые осморегуляторы – личинки комаров Chironomus salinarius и Aedes caspius (они выносят от 0 до 60-70‰). В конце концов, в соленых озерах (и даже лужах) поселяются взрослые водные жуки и клопы – достаточно много видов, обитающих конкретно в таких водоемам. Но им, с их воздушным дыханием, перестроиться проще.
Насекомые и раки вообщем достигнули больших фурроров в разработке покровов, через которые проходит кислород и углекислота (другими словами можно дышать), но не проходит все другое. Это, если поразмыслить, превосходный путь приспособолений не только лишь для осморегуляции – еще для наземного обезвоживания, а заодно защиты от токсикантов. К примеру, личинки слепней часами расслабленно живут в формалине фактически хоть какой концентрации; только 96-й этанол фиксирует их.
Еще одна адаптация к солёности посреди организмов – так именуемый солевой анабиоз, наступающий при сильном, но временном повышении солености (к примеру, в тех же соленых озерах во время засухи). Некие маленькие беспозвоночные могут при всем этом, утратив до половины внутренней воды, скукожиться и вроде бы окуклиться на некоторое количество дней либо даже недель. Такое понятно для ряда простых, нескольких коловраток, даже полихет (Nereis diversicolor, Fabricia sabella) и гарпактицид (Harpacticus fulvus).
Относительно растений, то это солончаковые растения и микроводоросли, способные выдерживать концентрации хлорида натрия от 30% и выше.
Ниже на диаграмме показана обобщенная картина конфигурации контраста жизни при различном градиенте солености. Есть два пика контраста – острый пресноводный, при солености 0-5 %, и несколько более размазанный морской, при солености 20-40 %. Меж ними – провал, заполненный узенькой прослойкой солоноватоводных видов). Справа от морского пика наблюдается резвый спад, а далее весь оставшийся спектр солености принадлежит немногим видам пресноводного происхождения.
Диаграмма конфигурации контраста жизни при различном градиенте солености.
Верхним пределом распространения животных считается соленость около 20 %, микробов – около 30 %.
Таким макаром, суммируя вышеупомянутое, в качестве питьевой воды и воды для полива растений применима вода с концентрацией солей от 100 мг/кг до 1000 мг/кг. Хорошим значением соли является концентрация 500 мг/кг при значении кислотно-щелочного баланса pH=6-8. Чтоб очень обессолить и сделать более применимым воду для полива растений можно удалить присутствующие в ней соли способом замораживания-оттаивания воды, о чём уже не один раз сообщалось на нашем веб-сайте. Либо можно испытать последующую легкую функцию. Налейте воду в огромную ёмкость и прокипятите её. Потом остудите её лучше при низкой температуре (при всем этом часть солей выпадет в осадок) и берите для полива только верхнюю третья часть воды, другие две третьих слейте в сточную канаву. Там осталась предельная концентрация солей, не нужных вашим растениям. При малозначительной жесткости довольно прокипятить воду в течение 5-10 минут. Соли выпадут в осадок и останутся накипью на посуде. Но будьте осторожны при поливе таковой водой растений, так как при кипячении содержание кислорода в воде миниатюризируется.
Более тщательно про то, какую воду лучше использовать для полива растений смотрите на нашем веб-сайте по этой ссылке: /article/answer/voda_dla_poliva_ractenii.htm
С почтением,
к.х.н. О.В. Мосин