Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1461


Калий активно мигрирует в системе поверхность океана — атмосфера— поверхность океана в составе аэрозолей. Средняя концентрация элемента в океанических атмосферных осадках над океаном около 0,15 мг/л. На протяжении года с атмосферными осадками на поверхность океана выпадает примерно 65 • 106 т калия. Вместе с 20 % сухого осаждения это составляет 78×06 т калия, ежегодно вовлекаемых в обмен между океаном и атмосферой.

Концентрация ионов калия в континентальных атмосферных осадках в среднем близка к 0,7 мг/л, что составляет 0,05×109 т/год. С учетом 20 % сухого осаждения (0,01×109 т) в атмосферу с суши захватывается около 0,060×09 т ионов калия, а выпадает несколько больше за счет переноса океанических масс — 0,065×09 т. Значительное количество элемента выносится с суши в океан с пылью. Приняв концентрацию калия в пыли равной концентрации в глинистых отложениях, можно ориентировочно оценить пылевой вынос элемента в 0,043×109 т.

 

8.3. Глобальный цикл кремния

 

Кремний — второй (после кислорода) по массе элемент земной коры. Он интенсивно накапливался в веществе земной коры в процессеего выплавления. Содержание элемента в верхней мантии около 19 %, в базальтах — 24,0 %, в гранитах — 32,3 % (Виноградов А. П., 1962). Прочное сочетание катиона кремния с четырьмя анионами кислорода является основной структурной единицей кристаллического вещества земной коры. В гранитном слое литосферы SiO2 составляет 63,08 %,что соответствует 2427,5×1015 т Si.

Кремний повсеместно содержится в природных водах и широко используется растительными и животными организмами для построения оболочек клеток, прочных тканей и скелета. Средняя концентрация кремния в наземной растительности 0,5 % сухого вещества, в планктоне — 5%, что соответствует массе 12,5×109 и 0,17×109 т. В биологический круговорот ненарушенной человеком растительностью суши ежегодно захватывалось 0,86×109 т кремния.

Биологический круговорот кремния в океане обусловлен преимущественно жизнедеятельностью диатомовых и радиолярие-вых планктонных водорослей и последующим растворением их скелетов. Оценки масс кремния, участвующих в биологическом круговороте, весьма разноречивы. При средней концентрации кремния в планктоне 5 % через биологический круговорот проходит 5,5×109 т/год этого элемента.

В мертвом органическом веществе суши концентрацию кремния можно ориентировочно принять равной 1 %, а массу около 50×109 т.

В природных водах элемент присутствует в виде нейтрального гидрата Si(OH)4, в меньшем количестве в виде анионов типа [Si(OH)3O]-. Для водной миграции кремния характерно преобладающее движение от суши к океану, которое не компенсируется в обратном направлении. С континентальным стоком выносится 0,2×109 т растворимых соединений кремния, а в океане их масса составляет 4110×109 т. Концентрация элемента в морской воде в 2 раза ниже, чем в речной. Среднюю концентрацию элемента в твердом веществе континентального стока оценить трудно. Она безусловно превышает концентрацию в глинистых отложениях, так как с суши выносится большое количество алевритово-песча-ного, преимущественно кварцевого материала. При средней концентрации кремния в речных взвесях 117 мг/л (Гордеев В.В., 1983) масса элемента, выносимая с твердым стоком, равна 4,8×109 т/год. С ветровым переносом суша теряет в год около 0,47×109 т элемента. Несмотря на миграцию значительного количества растворимого кремния в составе обломочного материала его выносится почти в 30 раз больше, а в Мировом океане его растворимые формы составляют менее 0,001 % от массы в осадочных породах. По данным А.Б.Ронова (1976), в толще осадочных пород содержится 44,03 % SiO2, что соответствует 493,6×015 т Si. Суммарное количество кремния в гранитном слое и осадочной оболочке равно 2918×1015 т. Следовательно, на протяжении фанерозоя из земной коры было извлечено около 17 % кремния от его массы, изначально содержавшейся в гранитном слое литосферы.

8.4. Глобальный цикл фосфора

 

Фосфор, несмотря на невысокий кларк в земной коре (около 0,1 %), играет очень важную роль в биосфере. Этот элемент входит в состав выплавленного вещества земной коры. Его дальнейшая история в литосфере весьма сложна и в некоторых ситуациях противоречива. Концентрация фосфора в базальтах 0,14 %, в гранитах — в 2 раза ниже, что сближает его распределение с кальцием. Минералы фосфора многочисленны (около 200 видов), но из-за невысокого кларка элемента они не являются породообразующими. Суммарная масса элемента в гранитном слое литосферы равна 6,33×1015 т.

Важное значение в биосфере фосфор приобретает не в силу большого содержания, а в результате того, что без этого элемента невозможен синтез белков. Экзотермическая реакция адено-зинтрифосфата с фотосинтезированными углеводами обеспечивает энергией последующие биохимические реакции. Наряду с углеродом, кислородом, водородом, азотом и серой фосфор является элементом, необходимым для существования живого вещества, и одновременно условием, часто определяющим его биомассу и продуктивность. Отношение N : Р в растительности суши по данным многих авторов равно 10— 15 (Базилевич Н.И., 1974; Романкевич Е.А., 1982; Боуэн X., 1966), но есть данные, что оно равно 2 (Заварзин Г. А., 1984). В любом случае почти во всех природных биогеохимических системах фосфора меньше, чем азота, и именно он лимитирует массу живого вещества. Хозяйственная деятельность людей изменила соотношения N : Р в пользу фосфора, что привело к экологически негативным ситуациям.

Среднюю концентрацию элемента в сухом веществе растительности суши можно принять равной 0,2 %, в биомассе океана она значительно выше — 1,1 % (Боуэн X., 1966). В живом веществе суши до воздействия человека находилось около 5×109 т фосфора, в биомассе фотосинтетиков океана его содержится (0,03 — 0,04)×109 т. Значительная часть элемента сохраняется в почвенном органическом веществе педосферы, в котором концентрация фосфора около 0,15%, а масса соответственно около 7×109 т. Достоверно оценить массу фосфора, находящегося в минеральной части почв, пока невозможно.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5