Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
10.2 Круговорот фосфора.
Круговорот фосфора относится к осадочному типу, менее совершенному и менее саморегулируемому. Р – один из важнейших биофильных элементов. Без его участия не могут синтезироваться ни углеводы, ни белки. Р входит в состав АТФ и АДФ, носителей энергии. Фитомассса леса бореального пояса содержит: C – 45-50%, N – 0.3-0.5% P – 0.02-0.03%. Позвоночные животные, их мышцы содержат 0.2% Р, но самое большое содержание Р в скелете. В костях взрослого человека Са3 (РО4)2 составляет ≈60%, в зубах – 70%. Скелет средних размеров взрослого человека содержит 3.5 кг Са5(РО4)3ОН или 650 г чистого Р. Мы едим каждый день 1.5 г Р в основном в пище животного происхождения и выбрасываем ≈98% Р в виде NaNH4HPO4, который удаляется со сточными водами Путь вовлечения фосфора в круговорот начинается с растворения Р-содержащей горной породы Са5(РО4)3F (фтораппатит). В промышленности – кислотная переработка фосфатного сырья – один из самых распространенных способов вовлечения фосфора в современный биогеохимический круговорот. Фосфорные удобрения представляют собой конечный продукт переработки фосфатного сырья. Н3РО4 – производные: одно-, ди-, и трехзамещенные соли. Производят также и триполифосфат Na5P3O10, используемый в основном для производства детергентов. Внедрение в природный цикл Р синтетических воднорастворимых Р-соединений началось с середины 19-го века, когда в Англии впервые было начато производство суперфосфата из костей. В масштабе времени цивилизаций (1000 лет) основной цикл Р представляет собой однонаправленные потоки, с суши в океан. Возврат - очень малый (гуано, рыба). В геологическом масштабе времени первичные неорганические Р-потоки движутся ступенчато, с медленным распространением по морскому дну фосфорсодержащих осадков, имеющих в большей части эррозионное происхождение. Р-содержащие соединения могут возвращаться на сушу только после тектонических подъемов после 107-109 лет. Органические соединения фосфора в почве имеют очень короткое время оборота, порядка 0.1-1.0 год. После минерализации Р опять может очень быстро включаться в биологический круговорот. Короткий биологический круговорот фосфора имеет место и в водной среде. Обмен может осуществляться также между осадками и водной биотой. Человек не может изменить скорости геологического круговорота Р, но добыча полезных ископаемых также как и сведение лесов и лугов, распашка этих земель усиливает поток Р сторону моря. ПУЛЫ И ПОТОКИ ФОСФОРА В СОВРЕМЕННОМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ. Около 9/10 всех разведанных запасов Р-сырья находится в осадочных породах морского происхождения. Остальное (1/10) – в изверженных породах (аппатиты). США и Мароко – являются одними из основных производителей фосфатного сырья. Гуано – уже не имеет практического значения. Месторождения в России (Хибинские аппатиты, Егорьевские фосфориты). Разведанные резервы Р-сырья оцениваются не менее, чем в 20 Рg, общие запасы оцениваются в 90 Pg. Ежегодная добыча фосфатного сырья ≈ 150 Tg или 20 Tg Р, 80% этого сырья идет на удобрение. ФОСФОР В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Средние урожаи зерна выносят 15-35 кг Р/га . Овощные и плодовые – 5-15 кг Р/га. Общее содержание Р в продукции мира – 11.5 Тg/год. Единственный источник поступления Р в почвы – удобрения. Мировая потребность в Р-удобрениях – 18 Тg/год при коэффициенте утилизации фосфора не менее 65%. До начала применения Р-удобрений, производимых из фосфатного сырья, внедрение человека в фосфатный цикл было очень ограничено. Рециклирование Р при применении местных удобрений (навоз, компосты, зола) возможно не более 20% от общей потребности. Впервые коммерческое производство Р-удобр. началось в 1847 г. в Англии, затем путем экстракции Р из апатита в 1851 г в Норвегии. Сельскохозяйственное использование земель приводит к более сильной эрозии почвенного покрова и более интенсивному потоку Р в океан. Реки, незатронутые воздействием сельско-хозяйственного производства несут 30-300 г Р/л. Если 100 г Р/л принять как концентрацию Р в речных водах в прединдустриальный период, тогда общий сток Р был не более 4 ТgP/год. В период 1850-1980 гг онверсия лесов и лугов в пахотные земли составила 1млрд га. Это увеличило смыв Р с 0.1 до 0.5 кг/га. Общий смыв Р составляет 9Tg P/год или увеличение потока Р с водами 50%. Среднее ежегодное применение Р-удобрений в настоящее время составляет 10 кгР/га пахотной земли. Диапазон от 3 (Африка, Россия) до 25 кг/га (Зап. Европа). За 150 лет производства фосфорных удобрений почвы мира получили почти 300 Tg P или более 5-7% от общего содержания Р в пахотных почвах. Неизбежными последствиями такого большого поступления Р в почвы является интенсификация и усиление фосфорного цикла между обрабатываемыми почвами и растениями и более интенсивные потоки Р из почв в природные воды. В сравнении с N-удобр., Р-удобр. относительно менее растворимы и подвижны в почве. Растения могут обеспечивать себя фосфором, абсорбируя его из очень разбавленных растворов. Политика применения Р-удобрений в Западной Европе – обогащение почв фосфатами, зафосфачивание. В средней Азии – под хлопок давали так много, что даже появлялась токсичность Р. Вынос Р в настоящее время в мире оценивается в 11-12 Tg P. Применение удобрений 16 Tg P. Утилизация 70.