流动的河水为什么那么干净?

流动的河水为什么那么干净?

起个名字吧,分子生物学仪器

河水比死水干净,主要归功于大自然中缺磷少钾

地表水自我净化的方法很多,再下举几个例子。

1 日洁月清~~质本洁来还洁去

地表水不断循环,离不开的环节是蒸发和降雨。

大气中的水蒸气,成云化雨,以干净的姿态降落人间;滋润万物后蒸发,它抛弃了灰分、有机质等浊物,重新变回洁净的气体;可谓质本洁来还洁去。

每一个循环周期,水都这样自我净化。让我们简单粗暴的假设,地表水循环周期是 1 年;那么 1 年后,新的雨水把河流的“脏”稀释了 50%吗?

不对,地表水每天循环 1/365;河流的“脏”每天减少 1/365。一年后,河流的“脏”的剩余量恰好是 1/e(e 是自然对数 2.718)。

假设河流不产生新的“脏”,那么 7 年后,河流的“脏”只剩下原来的 0.1%。

2 河道驯化~~也曾污淖陷沟渠

雨水来到地面,接触到灰尘、盐碱、粪便、动植物的尸体,就变脏了。

任何水系的样貌,就像一棵参天大树。大江大河是树的主干;汇入的支流、小河、小溪是树的主根、须根、毛细根。毛细根的分布区域,就是大江大河的集雨地

尔曹身与名俱灭,不废江河万古流。大河小河的河道相对稳定,千年万年下来,早已被驯服,水土平衡,生态稳定。因此就算没有水泥砌衬、混凝土加固,河水也能比较清澈。

3 沉淀吸附~~出淤泥为何不染?

河流中的泥沙,随着重力作用逐渐沉淀。沉淀的规律是先重后轻(密度),先大后小。理论上,一条长河的河沙的粒度将越来越小,这是最早的色谱有没有?

除了沉淀,还有吸附。河床河滩的沙石土壤植物、河水里面凝结的胶团,都有很好的吸附作用。既能通过孔径结构吸附,也能通过络合吸附。

土壤是最有德行的物质,它成分复杂,结构交联,络合吸附的能力极强。它不断的吸附杂质,钝化重金属离子;在水流过密林、草地、沙石、土壤的时候,水当然会越变越干净。

4 流水不腐~为源头有活水来

人们说流水不腐,为什么流动的河水比“死水”要干净?第 1 条里说过,活水得到了雨水的洗涤稀释,因而比较干净。

这里要问:流动的江河湖泊中,被洗涤、稀释掉了什么,让它变干净了呢?

答案是:盐分

死水并不是脏,古人见到的“死水”,实际上是承载了更多生物的水。

从生物承载量开始讲:一个良好的生态,必然包含完整的食物链;食物链中有三种角色:生产者~消费者~分解者。

其中生产者,就是能进行光合作用的植物和藻类。

植物、藻类生长量越大,能养活的其它角色越多,水越“死”。

植物生长需要很多条件:阳光、温度、水、二氧化碳、必需的矿物元素。

植物生长必须的矿物元素有 16 种;根据需求量,可以分为:

大量元素(碳、氢、氧、氮、磷、钾);
中量元素(钙、镁、硫);
微量元素(铁、锌、硼、锰、钼等);
另外还有一些重金属有害,常见的有砷、铅、铬、镉、汞等。

以上这些物质,统称盐分。

必需元素中,缺一不可。根据木桶短板理论,相对最缺乏的元素,最影响植物的生长,它就叫做限制元素。

几百万年的雨水冲刷,绝大部分易溶盐分,都被冲走了(氯化钠、碳酸钙、镁、钠这些不算,它们储量太大了)。

  • 比如钾盐本来就少,又易溶(背诵:钾钠铵盐均可溶);
  • 再比如磷酸盐,基本都很难溶,只有少部分枸溶。

所以,在流动的河水中,由于磷钾的缺乏,限制植物生长,因而生物总量并不多。

  • 这里必须指出:生物对磷钾的需求量不大,但是由于磷钾的缺乏,造成生物总量不多,又造成氮素积累有限。从而结果是:由于缺乏磷钾,真正的限制元素是氮。

南方温度高一些,有“春来江水绿如蓝”的景象,当然“死水”更蓝。这是因为水中的磷钾虽然少,并不是没有。死水中元素流失慢,氮素积累多,因而生物量大,植物多藻类多,鱼多虾多,细菌也多。

至于现代的,因为污染而富磷钾的水,变臭是因为生物量太大了。水中溶解氧不多,生产者需要(呼吸作用),消费者更需要,分解者也需要(好氧细菌)。溶解氧不够了,大家齐刷刷死一波。如此往复,水一直腥臭下去了。

这就是流水不腐的道理。

而其实,河流中的生物,本身也是水质自净能力的重要部分,这里就不再展开了。