저산소증(환경)
산소 고갈은 용존 산소(할;물 속에 용해 된 분자 산소)가 시스템에 사는 수생 생물에 해로운 지점으로 농도가 감소함에 따라 수생 환경에서 발생하는 현상입니다. 용존 산소는 일반적으로 일반적인 온도와 염분(둘 다 물 속의 산소의 용해도에 영향을 미침;산소 포화도 및 수중 참조)에서 물 속에 용해되는 산소의 백분율로 표시됩니다. 용존 산소(0%포화)가 부족한 수생 시스템은 혐기성,환원 또는 무산소 성;1~30%포화 범위의 농도가 낮은 시스템을 저산소 성 또는 이산 성이라고합니다. 대부분의 물고기는 30%채도 이하로 살 수 없습니다. 저산소증은 내분비 교란을 통해 잔여 물고기의 손상한 재생산으로 이끌어 냅니다. “건강한”수생 환경은 거의 80%미만을 경험하지 않아야합니다. 외공 성 구역은 무산소 및 저산소 구역의 경계에서 발견됩니다.
저산소증은 물 기둥 전체와 높은 고도와 바닥의 퇴적물 근처에서 발생할 수 있습니다. 그것은 일반적으로 물 기둥의 20-50%에 걸쳐 확장되지만,물 깊이와 피크노클린의 위치에 따라 다릅니다(물 밀도의 깊이가 급격히 변화 함). 그것은 물 기둥의 10-80%에서 발생할 수 있습니다. 예를 들어,10 미터 물 기둥에서는 표면 아래 최대 2 미터까지 도달 할 수 있습니다. 20 미터의 물 기둥에서는 표면 아래 최대 8 미터까지 확장 할 수 있습니다.
계절적 킬레 디트
저산소 산소 고갈은 여름과 겨울의”사망”으로 이어질 수 있습니다. 여름 성층화 동안,1 차 생산자의 투입 또는 유기물 및 침전은 저음에서의 호흡 속도를 증가시킬 수 있습니다. 산소 고갈이 너무 극단적이되면 물고기와 같은 호기성 유기체가 죽을 수있어”여름 죽이기”로 알려져 있습니다. 같은 현상이 겨울에 발생할 수 있지만 다른 이유로 발생할 수 있습니다. 겨울 동안 얼음과 눈 덮음은 빛을 약화시켜 광합성 속도를 감소시킬 수 있습니다. 호수의 동결은 또한 산소 교환을 허용하는 공기-물 상호 작용을 방지합니다. 이것은 호흡이 계속하는 동안 산소 부족을 만듭니다. 산소가 심하게 고갈되면 혐기성 유기체가 죽어”겨울 죽이기”가 발생할 수 있습니다.
저산소증의 원인편집
산소 고갈은 자연 요인의 숫자에서 발생할 수 있습니다,하지만 가장 자주 오염의 결과로 우려와 부영양화는 식물 영양분이 강,호수,또는 바다를 입력,식물성 플랑크톤 꽃이 권장된다. 식물성 플랑크톤 동안,광합성을 통해,낮 시간 동안 채도를 올릴 것이다,꽃의 조밀 한 인구는 호흡에 의해 밤 동안 채도를 감소. 식물성 플랑크톤 세포가 죽을 때,그들은 바닥으로 가라 앉고 박테리아에 의해 분해됩니다.이 과정은 물 기둥에서 더욱 감소합니다. 산소 고갈이 저산소증에 점진하는 경우에,물고기 죽이기는 생길 수 있고 바닥에 벌레 그리고 조개 같이 무척추 동물은 또한 죽을 수 있습니다.
저산소증은 또한 오염 물질이 없을 때 발생할 수 있습니다. 강어귀에서는,예를 들어,강에서 바다로 흐르는 담수가 물보다 밀도가 낮기 때문에,물 기둥의 층화가 발생할 수 있습니다. 물 몸 사이 수직 혼합 따라서 감소,더 염 수 바닥 물 표면 물 산소의 공급을 제한. 밑바닥 층에 있는 산소 농도는 일어나기 위하여 저산소증을 위해 그 때 충분히 낮게 될 수 있습니다. 특히 이런 경향이 있는 지역은 와덴제나 멕시코만과 같은 반 밀폐된 수역의 얕은 물이며,이 물에서는 토지가 상당하다. 이 영역에서는 소위”데드 존”을 만들 수 있습니다. 워싱턴 주에서 후드 운하 및 퓨젯 사운드 지역의 경우와 같이 낮은 용존 산소 조건은 종종 계절적입니다. 세계 자원 연구소는 서유럽,미국 동부 및 남부 해안,동아시아,특히 일본의 해안 지역에 집중된 전 세계 375 개의 저산소 연안 지역을 확인했습니다.
저산소증은 또한 물 생활이 갑자기 아마도 산소가 고갈 된 물을 탈출하려고 얕은 러시 모바일 베이 축제,같은주기적인 현상에 대한 설명이 될 수 있습니다. 최근 광범위 한 조개 죽 일 오 레 곤과 워싱턴의 해안 근처 또한 주기적 데드 존 생태에 비난.
식물성 플랑크톤 고장편집
과학자들은 고농도의 미네랄이 물 속에 버려져 식물성 플랑크톤의 꽃이 크게 성장한다고 판단했다. 이 꽃은 박테리아 및 파네로카에테 크리스포리움과 같은 다른 분류군에 의해 분해되기 때문에 산소는 이들 유기체의 효소에 의해 고갈됩니다.
리그닌 분해편집
식물성 플랑크톤은 주로 리그닌과 셀룰로오스로 구성되어 있으며,이는 흰 썩음으로 알려진 크리 스포리움과 같은 유기체에 존재하는 효소에 의해 분해됩니다. 셀루로스의 고장은 물,그러나 리그닌의 고장에 있는 산소 농도를 고갈시키지 않습니다. 이 리그닌의 분해는 산화 메커니즘을 포함하며 리그닌 퍼 옥시 다제와 같은 효소에 의해 용존 산소의 존재가 필요합니다. 갈색 썩음 연약하 썩음 및 파란 얼룩 균류와 같은 그밖 균류는 또한 리그닌 전이에 필요합니다. 이 산화가 일어나는 때,이산화탄소는 그것의 장소에서 형성됩니다
리그닌 퍼 옥시 다제(립)는 이러한 유기체에서 리그닌을 분해하는 데 가장 적합하기 때문에 가장 수입 효소 역할을합니다. 립은 리그닌의 3 차원 구조 내에서 씨-씨 결합과 씨-오 결합을 방해하여 분해됩니다. 입술은 테트라 피롤 링이라고 불리는 헴 그룹뿐만 아니라 10 개의 알파 나선,2 개의 칼슘 2+구조 이온으로 구성됩니다. 산소는 테트라피롤 링의 페 2+이온에 이중 결합을 형성하기 위해 입술의 촉매 순환에 중요한 역할을합니다. 물 속에 이원자 산소가 없으면 페린-립이 옥시 페로 헴으로 환원되지 않기 때문에 이러한 분해가 일어날 수 없습니다. 산소 가스는 페린 립을 옥시 페로 헴 립으로 감소시키는 데 사용됩니다. 옥시 페로 헴과 베라 알콜은 산소 라디칼과 페리 립을 만들기 위해 결합하여 리그닌을 분해하는 데 사용할 수 있습니다. 산소 라디칼은 환경에서 사용할 수 없으며 환경에서 높은 존재 하에서 유해합니다.
리그닌퍼옥시다아제에 페리립이 존재하게 되면,레트 메카니즘 또는 매개체 메카니즘을 통해 한 번에 하나의 페닐 프로판기를 제거함으로써 리그닌 분자를 분해하는데 사용될 수 있다. 레트 메커니즘(장거리 전자 전달 메커니즘)은 테트라 피롤 링에서 리그닌의 페닐 프로판 분자로 전자를 전달합니다. 이 전자는 씨-씨 또는 씨-오 결합으로 이동하여 리그닌에서 하나의 페닐 프로판 분자를 분해하고 한 번에 하나의 페닐 프로판을 제거하여 분해합니다.
매개체 메커니즘에서 입술 효소는 과산화수소를 첨가하여 입술을 라디칼로 만들고,베라 알콜과 같은 매개체를 첨가하여 활성화시켜 베라 알콜 라디칼을 만듭니다. 베라 트 알코올 라디칼은 리그닌에서 페닐 프로판을 활성화하기 위해 하나의 전자를 전달하고,전자는 리그닌에서 하나의 페닐 프로판을 방출하기 위해 씨씨 또는 씨-오 결합을 분해합니다. 리그닌 분자의 크기가 증가함에 따라,이 씨-씨 또는 씨-오 결합을 끊는 것이 더 어렵다. 페닐 프로판 고리의 세 가지 유형에는 침엽수 알코올,시나필 알코올 및 쿠마릴 알코올이 포함됩니다.
립은 몰독 점수가 매우 낮기 때문에,이 효소를 형성하고 반응을 수행하기 위해 안정화시키는 데 필요한 에너지가 거의 없습니다. 입술은 -156.03 킬로 칼로리/몰의 몰독 점수를 가지고있다. 이것은 그것의 부정적인 자유 에너지 요구 때문에 정력적으로 호의를 베풉니다,그러므로 입술에 의해 촉매 작용을 미친 이 반응은 자발적으로 일어나기 위하여 확률이 높습니다. 프로판올과 석탄산의 고장은 물 녹기 둘 다 이기 때문에 환경에서 자연적으로 일어납니다.
환경 요인편집
환경에서 식물성 플랑크톤의 분해는 산소의 존재에 달려 있으며,산소가 더 이상 물 속에 없으면 리그닌 퍼 옥시 다제는 리그닌을 계속 분해 할 수 없습니다. 물 속에 산소가 없으면 식물성 플랑크톤의 분해가 10.7 일에서 총 160 일로 바뀝니다.
식물성 플랑크톤 분해 속도는이 방정식을 사용하여 나타낼 수 있습니다:
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이 방정식에서 지(티)는 주어진 시간에 전체적으로 미립자 유기 탄소(포)의 양이고,티.지(0)는 고장이 발생하기 전에 포의 농도입니다. 케이 이다 비율 상수 에 연도-1,및 티 이다 시간 에 연도. 대부분의 식물성 플랑크톤의 경우 케이는 약 12.8 년-1,또는 거의 96%의 탄소가 이러한 시스템에서 분해되는 데 약 28 일입니다. 무산소 시스템의 경우 4 배 이상 125 일이 소요됩니다. 환경에서는 1 밀리그램의 산소를 분해하기 위해서는 약 1 밀리그램의 산소가 필요하며,따라서 저산소증은 산소가 빨리 소모되어 소화되기 때문에 빠르게 발생합니다. 식물성 플랑크톤의 약 9%는 하루에 18 에서 분해 될 수 있으므로 전체 식물성 플랑크톤을 완전히 분해하는 데 약 11 일이 걸립니다.
이 미립자 물질은 분해 된 후 이산화탄소,중탄산염 이온 및 탄산염과 같은 다른 용존 유기 탄소로 전환 될 수 있습니다. 식물성 플랑크톤의 30%는 용해 된 유기 탄소로 분해 될 수 있습니다. 이 미립자 유기 탄소가 350 나노 미터의 자외선과 상호 작용할 때,용해 된 유기 탄소가 형성되어 이산화탄소,중탄산염 이온 및 탄산염의 형태로 환경에서 더 많은 산소를 제거합니다. 용존 무기 탄소는 2.3-6.5 의 비율로 만들어집니다.
식물성 플랑크톤 분해로 환경에서 유리 인과 질소를 사용할 수있게되어 저산소 상태를 촉진합니다. 이 식물성 플랑크톤의 분해가 일어나면 더 많은 인이 인산염으로 변하고 질산염은 질산염으로 변합니다. 이것은 더 높은 양에 있는 저산소 지역을 창조하는 환경에서 산소를 더군다나 고갈시킵니다. 인 및 질소와 같은 더 많은 미네랄이 이러한 수생 시스템으로 옮겨짐에 따라 식물성 플랑크톤의 성장이 크게 증가하고 사망 후 저산소 구역이 형성됩니다.
솔루션편집
저산소증에 대처하기 위해,그것은 유출에 하천에 도달 토지 파생 영양소의 양을 줄이기 위해 필수적이다. 이것은 하수 처리를 개선하고 강으로 침출되는 비료의 양을 줄임으로써 수행 할 수 있습니다. 교대로,이것은 강을 따라 자연 환경을 복원하여 수행 할 수 있습니다;습지는 물 속의 인과 질소(영양소)의 양을 줄이는 데 특히 효과적입니다. 다른 자연 서식지 기반 솔루션에는 굴과 같은 조개 개체군의 복원이 포함됩니다. 굴 암초는 물 기둥에서 질소를 제거하고 부유 고형물을 걸러내어 유해한 조류 꽃 또는 무산소 조건의 가능성 또는 범위를 줄입니다. 조개 재배를 통해 해양 물 품질을 개선 하는 아이디어를 향해 기초 작업 홀수 린달 외에도에 의해 실시 되었다.,스웨덴에서 홍합을 사용합니다. 단일 종 조개류 재배보다 더 많은 참여,통합 된 다중 영양 양식업은 해양 물 품질을 향상시키기 위해 다종 문화에 의존하는 자연 해양 생태계를 모방합니다.
기술 솔루션도 가능하다,이러한 영국의 맨체스터 선박 운하의 재개발 샐 포드 부두 지역에서 사용되는 것과,하수도와 도로에서 유출의 년은 느린 실행 물 축적했다 곳. 2001 년에는 압축 공기 주입 시스템이 도입되어 물 속의 산소 수준을 최대 300%까지 끌어 올렸습니다. 그 결과 물 품질이 개선되어 민물 새우와 같은 무척추 동물 종의 수가 30 종 이상으로 증가했습니다. 산란 및 바퀴벌레와 농 어 등 물고기 종의 성장 속도 또한 그들은 지금 영국에서 가장 높은 사이 같은 정도로 증가.
매우 짧은 시간에 산소포화도는 물 밖으로 표면 물 드라이브 및 무산소 깊이 물 상승 0 으로 떨어질 수 있습니다. 동시에 온도 감소와 염분 상승이 관찰됩니다(독일 킬 피요르드 바다의 장기 생태 관측소에서). 바다에서 산소 정권의 장기 모니터링의 새로운 접근 방식은 온라인으로 감소 된 산소 포화도(에코 스코프)와 이미 매우 낮은 수준의 물 오염에 따라 크게 변화하는 어류 및 동물성 플랑크톤의 행동을 관찰합니다.