![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Охрана природы, Экология, Природопользование
Круговорот кислорода, углерода, азота, фосфора и серы в биосфере |
Российский Государственный Университет нефти и газа имени И.М. Губкина РЕФЕРАТ На тему: «Круговорот кислорода, углерода, азота, фосфора и серы в биосфере» Выполнил: студент группы АИ-96-7 Гринберг Яков Москва, 1999 Содержание: 1. Круговорот кислорода 2. Круговорот углерода 3. Круговорот азота 4. Круговорот фосфора 5. Круговорот серы 6. Литература КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 85,82% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,93% по объему, а в земной коре 47,2% по весу. Такая концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза. В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород. Главная масса кислорода находится в связанном состоянии; количество молекулярного кислорода в атмосфере оценивается в 1,5 1015 m, что составляет всего лишь 0,01% от общего содержания кислорода в земной коре. В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов, из которых «построены» организмы; в человеческом организме, например, содержится около 65% кислорода. Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные горные выработки на поверхности уменьшают общую массу фотосинтеза и снижают круговорот на значительных территориях. Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца. Таким образом, в природе непрерывно совершается круговорот кислорода, поддерживающий постоянство состава атмосферного воздуха. Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды. Круговорот воды (H2O) заключается в испарении воды с поверхности суши и моря, переносе ее воздушными массами и ветрами, конденсации паров и последующее выпадение осадков в виде дождя, снега, града, тумана. КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА Углерод по распространенности на Земле занимает шестнадцатое место среди всех элементов и составляет приблизительно 0,027% массы земной коры. В несвязанном состоянии он встречается в виде алмазов (наибольшие месторождения в Южной Африке и Бразилии) и графита (наибольшие месторождения в ФРГ, Шри-Ланка и СССР). Каменный уголь содержит до 90% углерода. В связанном состоянии углерод входит также в разные горючие ископаемые, в карбонатные минералы, например кальцит и доломит, а также в состав всех биологических веществ. В форме доксида углерода он входит в состав земной атмосферы, в которой на его долю приходится 0,046% массы. Углерод имеет исключительное значение для живого вещества (живым веществом в геологии называют совокупность всех организмов, населяющих Землю).
Из углерода в биосфере создаются миллионы органических соединений. Углекислота из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, ассимилируется и превращается в разнообразные органические соединения растений. Растительные организмы, особенно низшие микроорганизмы, морской фитопланктон, благодаря исключительной скорости размножения, продуцируют в год около 1,5 1011m углерода в виде органической массы. Растения частично поедаются животными (при этом образуются пищевые цепи). В конечном счете, органическая масса в результате дыхания, гниения и горения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим другим соединениям – каменным углям, нефти. В процессах распада органических веществ, их минерализации, огромную роль играют бактерии (например, гнилостные), а также многие грибы (например, плесневые). В активном круговороте углекислый газ ( живое вещество участвует очень небольшая часть всей массы углерода. Огромное количество углекислоты законсервировано в виде ископаемых известняков и других пород. Между углекислым газом атмосферы и водой океана существует подвижное равновесие. Организмы поглощают углекислый кальций, создают свои скелеты, а затем из них образуются пласты известняков. Атмосфера пополняется углекислым газом благодаря процессам разложения органических веществ, карбонатов и т.д. Особенно мощным источником являются вулканы, газы которых состоят главным образом из паров воды и углекислого газа. КРУГОВОРОТ АЗОТА Азот входит в состав земной атмосферы в несвязанном виде в форме двухатомных молекул. Приблизительно 78% всего объема атмосферы приходится на долю азота. Кроме того, азот входит в состав растений и животных организмов в форме белков. Растения синтезируют белки, используя нитраты из почвы. Нитраты образуются там из атмосферного азота и аммонийных соединений, имеющихся в почве. Процесс превращения атмосферного азота в форму, усвояемую растениями и животными, называется связыванием (или фиксацией) азота. При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве нитрифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты: 2H 0з СаСОз = Са( Оз)2 СОС Н0Н Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде. Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота.
К таким процессам относятся, прежде всего, происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий — «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества. Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений. В основном используются нитрат кальция Ca( O3)2, нитрат аммония H4 O3, нитрат натрия A O3, и нитрат калия K O3. Например, в Таиланде используются листья лейкаены как органическое удобрение. Лейкаена принадлежит к бобовым растениям и, как и все они, содержит очень много азота. Поэтому ее можно использовать вместо химического удобрения. В последнее время наблюдается повышения содержания нитратов в питьевой воде, главным образом за счет усилившегося использования искусственных азотных удобрений в сельском хозяйстве. Хотя сами нитраты не так уж опасны для взрослых людей, в организме человека они могут превращаться в нитриты. Кроме того, нитраты и нитриты используются для обработки и консервирования многих пищевых продуктов, в том числе ветчины, бекона, солонины, а также некоторых сортов сыра и рыбы. Отдельные ученые полагают, что в организме человека нитраты могут превращаться в нитрозамины : Известно, что нитрозамины способны вызывать онкологические заболевания у животных. Большинство из нас уже подвержено воздействию нитрозаминов, которые в небольшом количестве находятся в загрязненном воздухе, сигаретном дыму и некоторых пестицидах. Полагают, что нитрозамины могут быть причиной 70-90% случаев онкологических заболеваний, возникновение которых приписывают действию факторов окружающей среды. КРУГОВОРОТ ФОСФОРА Источником фосфора биосферы является главным образом апатит, встречающийся во всех магматических породах. В превращениях фосфора большую роль играет живое вещество. Организмы извлекают фосфор из почв, водных растворов. Усвоение фосфора растениями во многом зависит от кислотности почвы. Фосфор входит в многочисленные соединения в организмах: белки, нуклеиновые кислоты, костная ткань, лецитины, фитин и другие соединения; особенно много фосфора входит в состав костей. Фосфор жизненно необходим животным в процессах обмена веществ для накопления энергии. С гибелью организмов фосфор возвращается в почву и в илы морей. Он концентрируется в виде морских фосфатных конкреций, отложений костей рыб, что создает условия для создания богатых фосфором пород, которые в свою очередь являются источником фосфора в биогенном цикле.
Схемы питателей: а — ленточный; б — пластинчатый; в — винтовой; г — качающийся; д — вибрационный; е — барабанный; ж — дисковый; з — цепной. Питательные смеси Пита'тельные сме'си, необходимые для питания растений смеси минеральных солей, применяемые в вегетационном методе. Опыты по подбору состава П. с. начаты в середине 19 в., когда было установлено, что для нормального развития растений в состав П. с. должны входить азот, фосфор, сера, магний, кальций, калий, железо. В 20 в. было выяснено, что в П. с. необходимо добавлять в ничтожно малых количествах так называемые микроэлементы: марганец, бор, медь, цинк, кобальт, никель и некоторые др. Одна из первых П. с. (1859), примененных для водных культур,— смесь Кнопа (по имени немецкого агрохимика В. Кнопа). Она содержит на 1 л воды: 1 г Ca (NO3)2, 0,25 г KH2PO4, 0,125 г KCl, 0,25 г MgSO4, следы FeCl3 или небольшое количество свежеосаждённого FePO4. Немецкий учёный Г. Гельригель предложил (1883) для П. с. те же соли, но в ином соотношении и в меньшей концентрации. Смесь Гельригеля содержит на 1 л воды или 1 кг песка: 0,492 г Ca (NO3)2, 0,136 г KH2PO4, 0,075 г KCl, 0,06 г MgSO4 и 0,025 г FeCI3; применяется главным образом для песчаных культур. Недостатком этих П. с. является неустойчивость реакции раствора, что связано с неравномерным поглощением катионов и анионов солей в процессе развития растений
1. Круговорот химических элементов в биосфере
2. Культурологическая проблематика в работе Л.Н.Гумилева "Этногенез и биосфера Земли"
3. Концепция Л.Н. Гумилева "Этногенез и биосфера земли" и ее значение в развитии философии истории
4. Влияние деятельности человека на биосферу. Проблемы городских отходов
5. Антропогенное воздействие на биосферу
11. Биосфера. Ноосфера. Человек
13. Биосфера и ноосфера В.И. Вернадского
15. Космические факторы развития биосферы
16. Биотический фактор развития биосферы
18. Биосфера - сфера жизнедеятельности людей
19. Влияние деятельности человека на биосферу. Проблема городских отходов
21. Антропогенные воздействия на биосферу и охрана природы
25. Проблемы загрязнения биосферы и ее экологическое значение
26. Роль геохимических циклов в биосфере
27. Учение В. И. Вернадского о биосфере
28. Этногенез и биосфера Земли
31. Человек как частица биосферы
32. Трансформация биосферы в ноосферу. Идеи В.И.Вернадского
33. Биосфера как область взаимодействия общества и природы
35. Основные этапы развития биосферы на Земле
36. Cодовые озера - природная модель древней биосферы континента
37. Влияние кислотных осадков на биосферу Земли
41. Биосфера
42. Биосфера и человечество. Основные проблемы охраны окружающей среды и пути их решения
44. Ноосфера как новое эволюционное состояние биосферы
48. Космологический смысл учения о биосфере и ноосфере В. И. Вернадского
49. Массовые вымирания организмов в истории биосферы
50. Биосфера земли
57. Химический состав земной коры как фактор биосферы
58. Антропогенное воздействие на биосферу
59. Биосфера
60. Биосфера и ее эволюция, атмосфера, почва и вода
61. Биосфера-2
63. Воздействие человеческой популяции на биосферу
65. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере
67. История развития экологии. Пестициды - токсический удар по биосфере и человеку
68. Источники техногенного загрязнения биосферы
69. Комплексный анализ состояния биосферы
73. Вечный круговорот материи во вселенной
74. Азот и фосфор
75. Биологический круговорот химических элементов в распространенных тропических сообществах
76. Круговорот углекислого газа. Парниковый эффект.
77. Круговорот ресурсов в организации, или очень краткий курс теории экономики
79. Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл
80. Круговороты подземных вод в земной коре
81. Роль живых организмов в биологическом круговороте
82. Круговорот речовин на Землі
83. Биогеохимические круговороты основных химических элементов
84. Круговорот воды: вода в атмосфере
85. Круговорот золота в природе
89. Расчёт и проектирование установки для получения жидкого кислорода
90. Азот
92. Творческая работа по химии: кислород
93. Фосфор в организме человека
95. Химический метод Винклера для определения растворенного кислорода
96. Оксид азота(II): новые возможности давно известной молекулы
97. Фотосинтетический кислород: роль H2O2
98. Расчёт и проектирование установки для получения жидкого кислорода.