Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1451


Благодаря динамическому равновесию между углекислым газом атмосферы и анионами [НСО3]- и [СО3]2- океанической воды в океане содержится огромная масса растворенных катионов кальция. Средняя концентрация кальция в океане 408 мг/л, общая, масса 559 • 1012 т. Эта масса на четыре математических порядка превышает количество элемента, связанного в живом и мертвом органическом веществе планеты.

Для процесса глобального массообмена кальция главное значение имеют биологический круговорот и водная миграция ионов в системе суша—океан. В биологический круговорот на суше вовлекается (1,5 — 3,1)×109 т/год кальция, в среднем 2,3×109 т/год; в первичной биологической продукции океана в 2 раза меньше — 1,1×109 т/год. Таким образом, кальций — характерный элемент живого вещества суши. Масса вовлеченного в годовой биологический круговорот кальция составляет 3,4×109 т/год. С континентальным стоком выносится в форме катионов Са2+ нескольким более 0,5×109 т/год. Меньшее количество удаляется с твердым стоком — 0,471×109 т/год. Кроме того, с поверхности суши в океан с ветровой пылью выносится 0,048×109 т/год кальция.

Средняя концентрация кальция в океанических атмосферных осадках, согласно В. С. Савенко (1976), равна 0,36мг/л. В осадках, образующихся в течение года над Мировым океаном, содержится 164×10б т. С учетом 20 % сухих осаждений (32,8×106 т) общая масса кальция, поступающая на протяжении года из океана в атмосферу, составляет около 197×106 т. Примерно 22×10б т переносится с океаническими воздушными массами на сушу, а остальные вновь возвращаются в океан. Средняя концентрация кальция в атмосферных осадках над сушей 3 мг/л. Следовательно, в осадках, выпадающих на протяжении года на поверхность Мировой суши, содержится 339×106 т. С учетом 20 % на сухое осаждение (68×106 т) общая масса кальция, участвующая в годовом обмене суша—атмосфера, составляет 407×106 т.

 

8.2. Глобальный цикл калия

 

Калий вместе с другими щелочными и щелочно-земельными химическими элементами аккумулировался в земной коре в процессе ее выплавления. Основная масса элемента включается в кристаллическое вещество на последних стадиях магматической кристаллизации. Калий входит в состав наиболее распространенных силикатов: полевых шпатов, амфиболов, пироксенов, слюд. В гранитном слое континентального блока земной коры средняя концентрация К2О равна 2,89 %, масса — 198×1015 т, в осадочном слое средняя концентрация К2О равна 2,00 %, масса — 38,5×1015 т.

При гипергенной перестройке кристаллохимических структур силикатов значительная часть калия остается в составе «переходных» новообразованных глинистых минералов, обладающих мутабильным составом, и освобождается постепенно, на протяжении длительного времени по мере образования конечных продуктов выветривания силикатов. Свободные ионы вовлекаются в водную миграцию, а также активно адсорбируются дисперсным минеральным веществом и поглощаются высшими растениями.

По этим причинам калий более прочно удерживается в пределах Мировой суши, чем кальций и натрий.

Калий играет важную роль в жизни растений и животных. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на обмен углеводов, азота, фосфора. В растениях он концентрируется в плодах, семенах и интенсивно растущих органах. При недостатке калия в почве урожай сельскохозяйственных культур резко снижается. В силу изложенного калий активно поглощается растениями и включается в биологический круговорот. Его кларк в живом веществе такой же высокий, как у азота, 0,3 %. Средняя концентрация калия в сухом веществе фитомассы суши оценивается от 0,7 % (Базилевич Н.И., 1974) до 1,4% (Боуэн X., 1966). В сухом веществе морских водорослей содержится 5,2 % калия (Боуэн X., 1966). Можно предполагать, что в растительности Мировой суши до активного воздействия на нее человека содержалось около 25×109 т калия, в сухой биомассе фотосинтетиков океана — 0,176×109 т. В мертвом органическом веществе педосферы средняя концентрация калия близка к 0,1—0,2%. Следовательно, содержащаяся в органическом веществе масса калия в несколько раз меньше, чем в живом веществе, и ориентировочно составляет около (5-10) ×109т.

Часть освобождающегося при выветривании калия захватывается растительностью суши и частично сохраняется в мертвом органическом веществе. Некоторое количество солей калия и весьма крупные его массы, связанные в глинистых минералах, образуют главный запас этого элемента в педосфере.

К сожалению, обоснованная оценка масс калия в настоящее \ время затруднительна. Несмотря на то что живое вещество суши и высокодисперсные продукты выветривания прочно удерживают значительную часть освобождающегося калия на суше, некоторая его часть вовлекается в водную миграцию и поступает в океан, где содержится 0,53×10'5 т элемента в форме растворенных ионов. В осадочной оболочке находится 38,2×1015 калия.

Если суммировать все количество калия, содержащееся в гранитном слое, осадочной толще, океане и других резервуарах, то оно составит 236,7×1015 т. Это значение должно характеризовать исходную массу калия в гранитном слое литосферы. Нетрудно подсчитать, что на протяжении фанерозоя в процессе развития биосферы из гранитного слоя было извлечено примерно 16 % калия. Вынос этого элемента осуществлялся с большим трудом, чем натрия, которого за тот же период времени было извлечено большее количество.

В биологический круговорот на суше на протяжении года вовлекается около 1,8×109 т калия. В океане через многократно возобновляемую массу фотосинтетиков проходит около 121×107 т/год калия. Освобождающаяся из системы биологического круговорота на суше масса калия частично задерживается в мертвом органическом веществе и сорбируется педосферой, частично вовлекается в водную миграцию. Ежегодно с континентальным водным стоком выносится в океан более 61×106 т свободных ионов калия. Значительно большая масса элемента переносится в составе дисперсных, преимущественно глинистых частиц в форме взвесей — около 283×106 т/год.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5