Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Круговороты кислорода, углерода, азота, фосфора. Роль кальция и магния в круговоротах.



Кислород атмосферы имеет биогенное происхождение и его циркуляция в биосфере осуществляется путем пополнения запасов в атмосфере в результате фотосинтеза растений и поглощения при дыхании организмов и сжигании топлива в хозяйстве человека (рис. 37). Кроме того, некоторое количество кислорода образуется в верхних слоях атмосферы при диссоциации воды и разрушении озона под действием ультрафиолетового излучения; часть кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при вулканических извержениях и др.

Этот круговорот очень сложный, так как кислород вступает в разнообразные реакции и входит в состав очень большого числа органических и неорганических соединений, и замедленный. Для полного обновления всего кислорода атмосферы требуется около 2 тысяч лет (для сравнения: ежегодно обновляется около 1/3 диоксида углерода атмосферы).

В настоящее время поддерживается равновесный круговорот кислорода, хотя в крупных густонаселенных городах с большим количеством транспорта и промышленных предприятий возникают локальные нарушения.

Углерод участвует в большом и малом круговоротах вещества. Его соединения в биосфере постоянно возникают, испытывают превращения и разлагаются. Основной путь миграции углерода — от углекислого газа атмосферы в живое вещество и из живого вещества в углекислый газ атмосферы. При этом часть его выходит из круговорота, оставаясь в почве или откладываясь в осадочных породах.

В биологическом круговороте углерода (рис. 1) выделяются три стадии: 1) зеленые растения, поглощая углекислый газ из воздуха, создают органическое вещество; 2) животные, питаясь растениями, из содержащихся в них соединений углерода продуцируют другие соединения; 3) микроорганизмы разрушают вещество мертвых растений и животных и освобождают углерод, который снова попадает в атмосферу в составе углекислого газа. Источником углерода является также углекислый газ, поступающий в атмосферу при дыхании растений в темное время суток. Часть углерода накапливается в виде мертвых органических веществ там, где отсутствуют условия для их разложения, и переходит в ископаемое состояние (торф, каменный уголь, нефть и др.). Учитывая довольно интенсивное захоронение отмерших остатков растений и животных в болотах, лагунах, морских бассейнах и пресноводных водоемах, следует признать, что изъятие углерода из биологического круговорота этим путем в течение всей биологической эволюции биосферы шло довольно интенсивными темпами. . По расчетам М.И. Будыко, весь запас углекислого газа в атмосфере, если бы он не возобновлялся, был бы исчерпан растениями за восемь лет

Азот, как и углерод и большинство других химических элементов, участвует в большом и малом круговоротах веществ. Его круговорот ) — один из наиболее сложных в биосфере.

Источник азота в биологическом круговороте — нитраты и нитриты, которые поглощаются растениями из почвы и воды. У растений нет способности извлекать азот непосредственно из воздушной среды, хотя в атмосфере его содержится около 80 %. Животные, поедая растения, создают из аминокислот растительных белков протоплазму своих клеток. Гнилостные бактерии переводят соединения азота в отмерших остатках растений и животных в аммиак. Затем нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в нитриты и нитраты. Часть азота благодаря денитрифицирующим бактериям вновь поступает в атмосферу. Если бы не было постоянного дополнительного источника пополнения запасов азота в почве, в конечном итоге наступило бы азотное голодание растений и, как следствие, разрушение биосферы, поскольку образующийся в процессе денитрификации свободный азот выводится из биологического круговорота.

Существуют два пути вовлечения азота атмосферы в биологический круговорот: первый из них связан с атмосферными осадками, второй – с биологической фиксацией азота прокариотами.

В результате извержения вулканов, а также электрического (при грозовых разрядах и ионизации) и фотохимического окисления азота в атмосфере всегда присутствуют его оксиды, растворенные в дождевой воде и вместе с ней попадающие в почву. Кроме того, в 1 м3 воздуха содержится от 0,02 до 0,04 мг аммиака, количество которого возрастает при грозовых разрядах и который также выпадает на землю с осадками. Суммарное ежегодное поступление азота в почву этим путем составляет 10-15 кг/га.

Как углерод и азот, фосфор участвует в биологическом и геологическом круговороте вещества (рис. 4).

Резервуаром фосфора в биологическом круговор служит не атмосфера, а литосфера, точнее фосфорсодержащие горные породы, прежде всего апатиты. В процессе их выветривания фосфаты попадают в почвы, в большом количестве выносятся в моря, откладываясь в мелководных осадках и рассеиваясь на больших глубинах.

Из почвы фосфор извлекается в виде растворимых фосфатов. Растения с почвенным раствором поглощают ионы фосфата Р03- 4. Причем усвоение элемента растениями в значительной степени зависит от кислотности почвенного раствора. В щелочной среде фосфаты кальция и натрия практически нерастворимы, в нейтральной и близкой к ней — малорастворимы. По мере повышения кислотности они превращаются в хорошо растворимую фосфорную кислоту. С растительной пищей фосфор потребляют животные.

В результате бактериальных преобразований в почве органический фосфор растительного опада, отмерших животных и их выделений трансформируется в фосфаты Фосфатразрушающие бактерии продолжают биологический круговорот фосфора, в итоге приводя к поступлению ионов фосфата в водную среду.

Круговорот фосфора не замкнут в биосфере, часть его теряется при геологических процессах. Несмотря на низкую растворимость большинства соединений фосфора, главное направление их большого круговорота — озера, устья рек, моря и шельф океанов. С речным стоком в океан поступает около 3-4 млн т фосфата, который выключается из круговорота на суше (Ковда, 1976).

В XX веке круговорот фосфора в биосфере оказался резко нарушенным. Причины этого следующие: производство фосфорных удобрений и их широкое применение в сельском хозяйстве; получение в промышленных масштабах многочисленных фосфорсодержащих препаратов, используемых в быту, земледелии и т.д.; производство огромных ресурсов продовольствия и кормов, развитие рыбного промысла, добыча морских моллюсков и водорослей.

Вместе с оксидами серы и азота в воздушный бассейн от источников загрязнения поступают в значительном количестве и другие вещества, в том числе щелочные элементы кальций и магний. Вступая в химические реакции с аэрозолями серной, азотной и других кислот, они в значительной мере нейтрализуют "кислые дожди".

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.