Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2014 в 11:34, реферат
Фосфор играет важную роль в жизнедеятельности растений и животных, его избыток или недостаток отражается на сельском хозяйстве любой страны и определяет многие жизненные функции человеческого организма. Этот химический элемент является наряду с углеродом, азотом и кислородом характерной элементарной частицей жизни, одним из составляющих биосферы. Фосфор в природе встречается во множестве форм и выполняет безграничное число сложных функций. В настоящее время окружающая среда активно исследуется в самых разных областях научной и профессиональной деятельности: агрономии, астрономии, бактериологии, биологии, экологии, ботанике, геологии, зоологии, вирусологии, ихтиологии, медицине, минералогии, океанологии и многих других. Большое число исследований посвящено изучению характеристик и свойств фосфора.
Введение 3
1. Значение человеческого фактора в решении проблем экологии 4
2. Схема круговорота и перемещения фосфора в окружающей среде 10
Заключение 16
Список использованной литературы 17
Фосфор - это один из необходимых компонентов нуклеиновых кислот, белков, АТФ и иных жизненно значимых органических веществ. Фосфат также содержится в составе эмали зубов и фосфолипидов мембран. Это относительно мало распространённый элемент, и, аналогично азоту и калию, фосфор довольно часто становится фактором, который лимитирует продуктивность экосистем. Форма, находясь в которой фосфор употребляется растениями - это фосфат РО43- и ортофосфат Н2РО4-.
Рис. 1 Круговорот фосфора в природе
Круговорот фосфора изображен на рис.1, он достаточно прост, потому что в природе нет газообразных соединений фосфора.
Резервы фосфора, которые доступны живым организмам, целиком сконцентрированы в литосфере. Главными источниками неорганического фосфора являются породы, образовавшиеся вследствие извержений вулканов (например, апатиты), или осадочные породы (например, фосфориты). Минеральный фосфор - это редкий элемент в биосфере, в земной коре содержится около 1 %, это является важнейшим фактором, который лимитирует продуктивность многих экосистем.
Неорганический фосфор, находящийся в породах земной коры, входит в циркуляцию выщелачиванием и растворением в континентальных водах. Фосфор поступает в экосистемы суши и потребляется растениями, синтезирующими при участии фосфора разнообразные органические соединения, и следовательно включается в трофические цепи. Далее органические фосфаты из с трупов, отходов и выделений живых организмов попадают в почву, где заново подвергаются действию микроорганизмов и обращаются в минеральные ортофосфаты, которые становятся готовыми к использованию растениями и иными автотрофами. [1]
В водные экосистемы фосфор доставляется текучими водами. Реки постоянно обогащают океаны фосфатами, это содействует формированию фитопланктона и живых существ, которые расположены на разных уровнях пищевых цепей пресноводных или морских вод. В любых водных экосистемах фосфор имеется в четырёх нерастворимых и растворимых формах.
В водоемах умеренных широт в зимнее время повышается содержание растворённых минеральных соединений, содержащих фосфор. Наибольшего значения концентрация доходит в весеннее время, когда биосфера в особенности весьма в них нуждается. Фосфор, скопленный в отложениях на мелководьях, к примеру, в иле, освобождается, когда зимой среда становится анаэробной (практически полная остановка процесса синтеза). Следовательно, естественные природные условия, которые способствуют удалению серы из круговорота при её восстановлении в присутствии железа, способствуют высвобождение фосфатов.
При прослеживании всего превращения фосфора в масштабе биосферы, оказывается, что его круговорот не замыкается.
Если на суше в экосистемах круговорот фосфора протекает в оптимальных естественных природных условиях с минимумом потерь на выщелачивание, то в океане дело обстоит совсем по-другому. Это связано с беспрестанной седиментацией органического вещества и, в частности, обогащенных фосфором трупов рыб, фрагменты которых, не употребленные в пищу детритофагами и деструкторами, устойчиво скапливаются на дне морей. Органический фосфор, который осел на малой глубине приливно-отливных и не критических зон, возвращается в круговорот после минерализации, тем не менее, это не идет на отложения на дне глубоководных зон, занимающих около 85 % от общей площади дна океанов. Фосфаты, которые откладываются на значительных морских глубинах, исключаются из биосферы и не могут более участвовать в круговороте. Несомненно, элементы биогеохимического осадочного круговорота не смогут скапливаться до бесконечности на дне океана. Тектонические движения содействуют неторопливому подъему к поверхности осадочных пород, скопленных на дне геосинклиналей. Следовательно, замкнутый цикл осадочных элементов обладает продолжительностью, которая измеряется геологическими периодами, то есть десятками и сотнями миллионов лет.[4]
Анализируя круговорот фосфора в масштабе биосферы за относительно недолгий период, можно подметить, что он полностью не замкнут. В самом деле, протекает лишь частичное попадание фосфора из океана на сушу, которое реализовывается основным образом птицами, которые питаются рыбой. Перуанские залежи гуано удостоверяют о крупных масштабах этого явления в отдельных районах земного шара. Вылавливая морских животных, люди тоже участвуют в этом процессе. При всем при том количество фосфора, который ежегодно поступает на сушу благодаря рыболовству, довольно невелико, около 60 000 т, и, несомненно, уступает выносу фосфора в гидросферу при выщелачивании растворимых фосфатных удобрений, поступающих в агрономические экосистемы, который доходит до многих миллионов тонн в год.
Таким образом, в природных условиях механизм возврата фосфора из океанов на сушу окончательно не способен компенсировать расходы этого элемента на седиментацию. При всем при этом человек форсирует эту естественную тенденцию, путем вноса в обрабатываемые земли удобрений, богатых фосфором.
Потому что на Земле запасы фосфора - элемента, существенного для функционирования экосистем, невелики, то любые действия человека на биогеохимический круговорот фосфора обладает рядом отрицательных результатов.[6]
Действия человека в современном мире направлены на повышение содержания фосфора в окружающей природной среде. Этому явлению В.А. Ковда дал название - фосфатизация суши. Она протекает из-за вылова продуктов моря, которые богаты фосфором, и преимущественно по причине извлечения фосфора из агроруд для производства фосфорных минеральных удобрений, разнообразных фосфорсодержащих препаратов. Фосфатизация суши совершается неравномерно. Наиболее сильно она выявляется в промышленно-развитых районах, которые характеризуются значительной плотностью населения. В противоположность от них выделяются районы, где протекает, наоборот, дефосфатизация.
Существенное значение в биосфере фосфор приобретает не по содержанию, а вследствие того, что без него синтез белков невозможен.
В отличие от азота резервуаром фосфора предназначается не атмосфера, а горные породы и иные отложения, которые образовались в минувшие геологические эпохи.
Круговорот фосфора - это достаточно простой пример осадочного цикла. Фосфор, как и азот, значительно активнее принимает участие в биологическом круговороте в океане, чем на суше.
Рис. 2 Поступление фосфора в биосферу в результате антропогенной деятельности
Попадание фосфора в океан происходит с континентальным стоком, в котором фосфор входит в состав комплексных анионов, дисперсного органического вещества и минеральных взвесей. Количество фосфора, которое выносится с взвешенными твердыми частицами, превосходит массу растворенных форм фосфора. Но эта масса является прочносвязанным фосфором. Только малая часть может быть высвобождена и втянута в биологический круговорот.
Свойственная особенность глобального цикла фосфора - это отсутствие устойчиво действующего геохимического потока, который возвращает крупные массы фосфора на сушу.
Перенос фосфора через атмосферу невелик и не может компенсировать вынос фосфора с водным стоком с суши в океан. Неторопливое осаждение фосфора в океане исключает его из миграционных циклов.
Глобальный цикл фосфора наименее замкнут в сравнении с другими элементами.
Антропогенная деятельность человека приводит к увеличенной потере фосфора:
- из-за постоянного рыболовства на сушу возвращается около 6000 т/год элементарного фосфора;
- осуществляется добыча на удобрения ежегодно 1-2 млн т фосфорсодержащих пород, причем значительная часть этого фосфора смывается и исключается из круговорота.
Глобальная система циклической миграции химических элементов имеет высокую способность к саморегуляции. Немаловажная особенность миграционных циклов в биосфере - это вероятность свободного перехода мигрирующих масс из одного цикла в другой или частичного вывода и накопления в природном резервуаре.
Сочетание незамкнутых циклов объясняет уникальное свойство постоянства биосферы. Нарушение в ту или другую сторону баланса масс одного цикла возмещается за счет других, сопряженных с ним.
Вмешательство человека в круговорот фосфора:
Добыча значительных количеств фосфатных руд для производства минеральных удобрений и моющих средств.
Рост избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при поступлении в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков.
Избыток фосфора содействует «взрывному» росту сине-зелёных водорослей и иных водных растений, что приводит к нарушению жизненного равновесия в водных экосистемах.
Заключение
Фосфаты - одни из наиболее безопасных веществ, известных человеку. Они играют существенную роль в питании. Они используются в пище, напитках, в медицине, в зубной пасте и т.д.
Основная роль фосфора в окружающей среде состоит в том, что он является одним из питательных веществ для водорослей.
Пресные воды на Земле должны оберегаться. Так как численность населения на Земле непрерывно увеличивается, становится труднее охранять качество поверхностных вод. В районах с чрезмерным содержанием фосфора обезвреживание стоков промышленных предприятий - это проблема первостепенной важности.
Поскольку фосфаты считаются ответственными за многие проблемы, связанные с эвтрофностью озер, особенно положительное значение приобретает то, что фосфаты в сточных водах легко поддаются контролю.
Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. По пищевым цепям P переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы. Океанические отложения фосфата с течением времени поднимаются над поверхностью воды вследствие геологических процессов, однако это проистекает в течение миллионов лет.
Список использованной литературы