Riisi. 100. Kyhmybakteerit palkokasvien juurissa

Orgaanisen aineen mädäntyessä merkittävä osa niiden sisältämästä typestä muuttuu ammoniakiksi, joka maaperässä elävien nitrifikaatiobakteerien vaikutuksesta hapettuu sitten typpihapoksi. Jälkimmäinen muodostaa reagoidessaan maaperän hiilihapposuolojen, esimerkiksi CaCO 3:n kanssa nitraattia: 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

Osa orgaanisesta typestä vapautuu aina kun se mätänee vapaasti ilmakehään. Vapaata typpeä vapautuu myös orgaanisten aineiden palaessa, poltettaessa puuta, hiiltä, ​​turvetta jne. Lisäksi on bakteereja, jotka riittämättömän hapen saantia voivat viedä pois typpihapposuoloja ja tuhota niitä vapauttamalla vapaita suoloja. typpeä. Näiden denitrifioivien bakteerien aktiivisuus johtaa siihen, että osa vihreiden kasvien (nitraatit) muodostamasta sitoutuneesta typestä muuttuu saavuttamattomiksi (vapaaksi).

Siten kaikki, mikä oli osa kuolleita kasveja, ei palaa takaisin maaperään; osa siitä vapautuu jatkuvasti vapaassa muodossa ja siksi häviää kasveille Mineraalityppiyhdisteiden jatkuvan häviämisen olisi pitänyt jo kauan sitten johtaa elämän täydelliseen lakkaamiseen maapallolla, jos luonnossa ei olisi olemassa menetyksiä kompensoivia prosesseja typestä. Tällaisia ​​prosesseja ovat ennen kaikkea ilmakehässä tapahtuvat sähköpurkaukset, joiden aikana muodostuu aina tietty määrä typen oksideja; jälkimmäiset tuottavat veden kanssa typpihappoa, joka muuttuu maaperässä nitraatiksi. Toinen maaperän typpiyhdisteiden täydennyslähde on nsatsotobakteerit, jotka pystyvät imemään ilmakehän typpeä. Jotkut näistä bakteereista asettuvat palkokasviperheen kasvien juurille aiheuttaen tyypillisiä turvotuksia - "kyhmyjä", minkä vuoksi niitä kutsutaan kyhmybakteereiksi (kuva 100). Assimiloiva tunnelmatyppi, kyhmybakteerit prosessoivat sen typpiyhdisteiksi, ja kasvit puolestaan ​​muuttavat jälkimmäiset proteiineiksi ja muiksi monimutkaisiksi yhdisteiksi. Siksi palkokasvit ovatSthenia, toisin kuin muut, voi kehittyä hyvin maaperässä, joka ei sisällä juuri lainkaan typpiyhdisteitä.

Riisi. 101. Kaavio typen kierrosta luonnossa

Ilmakehän typpeä imevien bakteerien aktiivisuus on tärkein syy siihen, että kiinteän typen määrä maaperässä pysyy suunnilleen vakiona huolimatta typpiyhdisteiden hajoamisen aikana tapahtuvista häviöistä. Tätä hajoamista kompensoi uusi typpiyhdisteiden muodostuminen, jolloin luonnossa tapahtuu jatkuva typen kierto (kuva 101).

Luet artikkelia aiheesta Typpikierto luonnossa

Aineiden kierto luonnossa

Elävien organismien toimintaan liittyy suurten mineraalimäärien uuttaminen ympäröivästä elottomasta luonnosta.

Eliöiden kuoleman jälkeen niiden kemialliset alkuaineet palautetaan ympäristöön.

Näin syntyy luonnossa aineiden biogeeninen kiertokulku, ts. aineiden kierto ilmakehän, hydrosfäärin, litosfäärin ja elävien organismien välillä.

Typen kierto luonnossa

Typpi kiertää jatkuvasti maapallon biosfäärissä suljettujen toisiinsa liittyvien reittien verkoston kautta. Keinotekoinen typen sitominen mineraalilannoitteiden valmistuksessa on lisätty luonnollisiin prosesseihin.

Typpi on yksi runsaimmista aineista biosfäärissä, maan kapeassa kuoressa, jossa elämä tukee. Joten lähes 80% hengittämästämme ilmasta koostuu tästä elementistä. Suurin osa ilmakehän typestä on vapaassa muodossa, jossa kaksi typpiatomia on liittynyt yhteen muodostaen typpimolekyylin, N2. Koska kahden atomin väliset sidokset ovat erittäin vahvoja, elävät organismit eivät pysty suoraan käyttämään molekyylityppeä - se on ensin siirrettävä "sidottu" tilaan. Sitoutumisprosessin aikana typpimolekyylit halkeavat, jolloin yksittäiset typpiatomit voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin muiden atomien kanssa ja siten estää niitä yhdistymästä uudelleen typpimolekyyliksi. Sidos typpiatomien ja muiden atomien välillä on riittävän heikko, jotta elävät organismit voivat hyödyntää typpiatomeja. Siksi typen sitoutuminen on erittäin tärkeä osa planeettamme elämänprosesseja.

Typen kiertokulku on sarja suljettuja, toisiinsa liittyviä reittejä, joiden kautta typpi kiertää maapallon biosfäärissä. Tarkastellaan ensin orgaanisen aineen hajoamisprosessia maaperässä.

Erilaiset mikro-organismit erottavat typpeä hajoavista materiaaleista ja muuttavat sen aineenvaihduntaan tarvitsemiksi molekyyleiksi. Tässä tapauksessa jäljelle jäävä typpi vapautuu ammoniakin (NH3) tai ammoniumionien (NH4+) muodossa. Muut mikro-organismit sitten sitovat tämän typen, yleensä muuttaen sen nitraateiksi (NO3–). Kasveihin joutuessaan tämä typpi osallistuu biologisten molekyylien muodostumiseen. Kun organismi kuolee, typpi palautuu maaperään ja kierto alkaa uudelleen. Tämän syklin aikana sekä typen häviöt että näiden hävikkien korvaaminen tulivuorenpurkauksista ja muun tyyppisestä geologisesta toiminnasta ovat mahdollisia.

Kuvittele, että biosfääri koostuu kahdesta yhdistetystä typpivarannosta - valtavasta (ilmakehän ja valtamerten sisältämä typpi) ja hyvin pienestä (elävien olentojen sisältämä typpi). Näiden säiliöiden välillä on kapea kulkuväylä, jossa typpi on sidottu tavalla tai toisella. Normaaleissa olosuhteissa ympäristön typpi pääsee biologisiin järjestelmiin tämän kanavan kautta ja palaa ympäristöön biologisten järjestelmien kuoleman jälkeen.

Annetaan muutamia lukuja. Ilmakehä sisältää noin 4 kvadriljoonaa (4 1015) tonnia typpeä ja valtameret noin 20 biljoonaa (20 1012) tonnia. Pieni osa tästä määrästä - noin 100 miljoonaa tonnia - on vuosittain sidottu ja sisällytetty eläviin organismeihin. Näistä 100 miljoonasta tonnista kiinteää typpeä vain 4 miljoonaa tonnia löytyy kasvi- ja eläinkudoksesta – loput kerääntyvät hajoaviin mikro-organismeihin ja palautuvat ilmakehään.

Pääasiallinen kiinteän typen toimittaja luonnossa on bakteerit: niiden ansiosta typpeä sitoutuu noin 90-140 miljoonaa tonnia. Kuuluisimmat typpeä sitovat bakteerit löytyvät palkokasvien kyhmyistä. Perinteinen menetelmä maan hedelmällisyyden lisäämiseksi perustuu niiden käyttöön: ensin viljellään pellolla herneitä tai muita palkokasveja, sitten ne kynnetään maahan ja niiden kyhmyihin kertynyt sitoutunut typpi siirtyy maaperään. Sitten pellolle kylvetään muita kasveja, jotka voivat jo käyttää tätä typpeä kasvussaan.

Osa typestä muuttuu sidottuun tilaan ukkosmyrskyjen aikana. Yllätyt, mutta salama välähtää paljon useammin kuin luulet - noin sata salamaa joka sekunti. Kun luit tätä kappaletta, noin 500 salamaa välähti ympäri maailmaa. Sähköpurkaus lämmittää ympäröivää ilmakehää, typpi yhdistyy happeen (palamisreaktio) muodostaen erilaisia ​​typen oksideja. Ja vaikka tämä on melko näyttävä eristysmuoto, se kattaa vain 10 miljoonaa tonnia typpeä vuodessa.

Siten luonnollisten prosessien seurauksena sitoutuu 100-150 miljoonaa tonnia typpeä vuodessa. Ihmisen toiminnan aikana myös typpi kiinnittyy ja siirtyy biosfääriin (esimerkiksi palkokasvien kylvöpelloilla syntyy 40 miljoonaa tonnia kiinteää typpeä vuosittain). Lisäksi kun fossiilisia polttoaineita poltetaan sähkögeneraattoreissa ja polttomoottoreissa, ilma lämpenee, kuten salamapurkauksen yhteydessä. Joka kerta kun ajat autoa, biosfääriin pääsee ylimääräisiä määriä kiinteää typpeä. Noin 20 miljoonaa tonnia typpeä sitoutuu vuodessa poltettaessa fossiilisia polttoaineita.

Mutta ihmiset tuottavat eniten kiinteää typpeä mineraalilannoitteiden muodossa. Kuten usein tapahtuu teknologisen kehityksen saavutusten kanssa, olemme velkaa typen sitomistekniikan teollisessa mittakaavassa armeijalle. Saksassa kehitettiin ennen ensimmäistä maailmansotaa menetelmä ammoniakin (yksi kiinteän typen muodoista) tuottamiseksi sotilasteollisuuden tarpeisiin. Typen puute estää usein kasvien kasvua, ja viljelijät ostavat keinotekoisesti kiinnitettyä typpeä mineraalilannoitteiden muodossa sadon lisäämiseksi. Tällä hetkellä maataloudessa tuotetaan vuosittain hieman yli 80 miljoonaa tonnia kiinteää typpeä. Yhteenvetona ihmisen osuuden typen kiertoon saadaan noin 140 miljoonaa tonnia vuodessa. Noin saman verran typpeä on luonnossa sitoutunut luonnossa. Näin ollen ihmisellä alkoi suhteellisen lyhyessä ajassa olla merkittävä vaikutus typen kiertokulkuun luonnossa. Mitkä ovat seuraukset? Jokainen ekosysteemi pystyy imemään tietyn määrän typpeä, ja tämän seuraukset ovat yleensä suotuisat - kasvit kasvavat nopeammin. Kuitenkin, kun ekosysteemi kyllästyy, typpeä alkaa huuhtoutua jokiin. Järvien leväsaaste on kiusallisin typen aiheuttama ympäristöongelma. Typpi lannoittaa järvileviä, ja ne kasvavat syrjäyttäen kaikki muut elämänmuodot.

Typpi kiertää jatkuvasti maapallon biosfäärissä erilaisten kemiallisten ja ei-kemiallisten prosessien vaikutuksesta, ja viime aikoina sitoutunutta typpeä on päässyt ilmakehään pääasiassa ihmisen toiminnan seurauksena.

Typpi on yksi yleisimmistä aineista biosfääri, Maan kapea kuori, joka tukee elämää. Joten lähes 80% hengittämästämme ilmasta koostuu tästä elementistä. Suurin osa ilmakehän typestä on vapaassa muodossa (katso Kemialliset sidokset), jossa kaksi typpiatomia on liittynyt yhteen muodostaen typpimolekyylin - N 2 . Koska kahden atomin väliset sidokset ovat erittäin vahvoja, elävät organismit eivät pysty suoraan käyttämään molekyylityppeä - se on ensin siirrettävä "sidottu" tilaan. Käynnissä sitova Typpimolekyylit halkeavat, jolloin yksittäiset typpiatomit voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin muiden atomien, kuten hapen, kanssa, mikä estää niitä yhdistymästä uudelleen typpimolekyyliksi. Sidos typpiatomien ja muiden atomien välillä on riittävän heikko, jotta elävät organismit voivat hyödyntää typpiatomeja. Siksi typen sitoutuminen on erittäin tärkeä osa planeettamme elämänprosesseja.

Typen kiertokulku on sarja suljettuja, toisiinsa liittyviä reittejä, joiden kautta typpi kiertää maapallon biosfäärissä. Tarkastellaan ensin orgaanisen aineen hajoamisprosessia maaperässä. Erilaiset mikro-organismit erottavat typpeä hajoavista materiaaleista ja muuttavat sen aineenvaihduntaan tarvitsemiksi molekyyleiksi. Tässä tapauksessa jäljellä oleva typpi vapautuu ammoniakin (NH 3) tai ammoniumionien (NH 4 +) muodossa. Muut mikro-organismit sitovat sitten tämän typen ja muuttavat sen yleensä nitraateiksi (NO 3 -). Tämä typpi tulee kasveihin (ja lopulta elävien olentojen kehoon) osallistuu biologisten molekyylien muodostumiseen. Kun organismi kuolee, typpi palautuu maaperään ja kierto alkaa uudelleen. Tämän syklin aikana ovat mahdollisia sekä typen menetyksiä - kun se sisältyy sedimentteihin tai vapautuu tiettyjen bakteerien (niin sanottujen denitrifioivien bakteerien) elinkaaren aikana - että korvaus näistä tulivuorenpurkauksista ja muun tyyppisestä geologisesta toiminnasta johtuvista menetyksistä.

Kuvittele, että biosfääri koostuu kahdesta yhdistetystä typpivarannosta - valtavasta (se sisältää ilmakehän ja valtamerien sisältämän typen) ja hyvin pienestä (se sisältää elävien olentojen sisältämää typpeä). Näiden säiliöiden välillä on kapea kulkuväylä, jossa typpi on sidottu tavalla tai toisella. Normaaleissa olosuhteissa ympäristön typpi pääsee biologisiin järjestelmiin tämän kanavan kautta ja palaa ympäristöön biologisten järjestelmien kuoleman jälkeen.

Annetaan muutamia lukuja. Ilmakehä sisältää noin 4 kvadriljoonaa (4 10 15) tonnia typpeä ja valtameret noin 20 biljoonaa (20 10 12) tonnia. Pieni osa tästä määrästä - noin 100 miljoonaa tonnia - on vuosittain sidottu ja sisällytetty eläviin organismeihin. Näistä 100 miljoonasta tonnista kiinteää typpeä vain 4 miljoonaa tonnia löytyy kasvi- ja eläinkudoksesta – loput kerääntyvät hajoaviin mikro-organismeihin ja palaavat lopulta ilmakehään.

Pääasiallinen kiinteän typen toimittaja luonnossa on bakteerit: niiden ansiosta typpeä sitoutuu noin 90-140 miljoonaa tonnia (tarkkoja lukuja ei valitettavasti ole). Kuuluisimmat typpeä sitovat bakteerit löytyvät palkokasvien kyhmyistä. Perinteinen menetelmä maan hedelmällisyyden lisäämiseksi perustuu niiden käyttöön: ensin viljellään pellolla herneitä tai muita palkokasveja, sitten ne kynnetään maahan ja niiden kyhmyihin kertynyt sitoutunut typpi siirtyy maaperään. Sitten pellolle kylvetään muita kasveja, jotka voivat jo käyttää tätä typpeä kasvussaan.

Osa typestä muuttuu sidottuun tilaan ukkosmyrskyjen aikana. Yllätyt, mutta salama välähtää paljon useammin kuin luulet - noin sata salamaa joka sekunti. Kun luit tätä kappaletta, noin 500 salamaa välähti ympäri maailmaa. Sähköpurkaus lämmittää ympäröivää ilmakehää, typpi yhdistyy happeen (tapahtuu palamisreaktio) muodostaen erilaisia ​​typen oksideja. Ja vaikka tämä on melko näyttävä eristysmuoto, se kattaa vain 10 miljoonaa tonnia typpeä vuodessa.

Siten luonnollisten prosessien seurauksena sitoutuu 100-150 miljoonaa tonnia typpeä vuodessa. Ihmisen toiminnan aikana myös typpeä sitoutuu ja siirtyy biosfääriin (esim. sama palkokasvien peltojen kylvö johtaa 40 miljoonan tonnin sitoutuneen typen muodostumiseen vuosittain). Lisäksi kun fossiilisia polttoaineita poltetaan sähkögeneraattoreissa ja polttomoottoreissa, ilma lämpenee, kuten salamapurkauksen yhteydessä. Joka kerta kun ajat autoa, biosfääriin pääsee ylimääräisiä määriä kiinteää typpeä. Noin 20 miljoonaa tonnia typpeä sitoutuu vuodessa poltettaessa fossiilisia polttoaineita.

Mutta ihmiset tuottavat eniten kiinteää typpeä mineraalilannoitteiden muodossa. Kuten usein tapahtuu teknologisen kehityksen saavutusten kanssa, olemme velkaa typen sitomistekniikan teollisessa mittakaavassa armeijalle. Saksassa kehitettiin ennen ensimmäistä maailmansotaa menetelmä ammoniakin (yksi kiinteän typen muodoista) tuottamiseksi sotilasteollisuuden tarpeisiin. Typen puute estää usein kasvien kasvua, ja viljelijät ostavat keinotekoisesti kiinnitettyä typpeä mineraalilannoitteiden muodossa sadon lisäämiseksi. Nykyään maatalouteen tuotetaan vuosittain hieman yli 80 miljoonaa tonnia kiinteää typpeä (huomaa, että sitä ei käytetä vain ruokakasvien kasvattamiseen - sillä lannoitetaan esikaupunkien nurmikot ja puutarhat).

Yhteenvetona ihmisen osuuden typen kiertoon saadaan noin 140 miljoonaa tonnia vuodessa. Noin saman verran typpeä on luonnossa sitoutunut luonnossa. Näin ollen ihmisellä alkoi suhteellisen lyhyessä ajassa olla merkittävä vaikutus typen kiertokulkuun luonnossa. Mitkä ovat seuraukset? Jokainen ekosysteemi pystyy imemään tietyn määrän typpeä, ja tämän seuraukset ovat yleensä suotuisat - kasvit kasvavat nopeammin. Kuitenkin, kun ekosysteemi kyllästyy, typpeä alkaa huuhtoutua jokiin. Rehevöityminen järvien (leväsaaste) on ehkä vaikein typpeen liittyvä ympäristöongelma. Typpi lannoittaa järven levät ja ne kasvavat syrjäyttäen järven kaikki muut elämänmuodot, sillä levien kuollessa lähes kaikki veteen liuennut happi kuluu niiden hajoamiseen.

Siitä huolimatta meidän on myönnettävä, että typen kierron muuttaminen ei ole kaukana pahimmasta ihmiskunnan kohtaamasta ongelmasta. Tässä suhteessa kasveja tutkiva ekologi Peter Witoshek Stanfordin yliopistosta sanoo: ”Olemme siirtymässä kohti vihreää ja rikkaruohojen täyttämää maailmaa, mutta tämä ei ole katastrofi. On erittäin tärkeää pystyä erottamaan katastrofi ja rappeutuminen."

Typpi on yksi niistä alkuaineista, joiden käyttäytyminen maapallon olosuhteissa liittyy läheisesti biologisiin prosesseihin. Suurin osa maapallon typpivaroista on keskittynyt ilmakehään. Kasvien ja eläinten biomassasta löytyy satoja miljoonia tonneja typpeä. Hiilen ja muiden fossiilisten polttoaineiden, maaperän humuksen ja luonnonvesialtaiden typpipitoisuus on melko korkea.

Kasvien kuolleiden osien ja muiden orgaanisten jäännösten mätänemisen aikana osa bioorgaanisten yhdisteiden typestä hydrolyyttisten prosessien seurauksena mikro-organismien kanssa muuttuu ammoniakiksi, joka muuttuu typpihappo-ioneiksi pytrofisten bakteerien toimesta. Maaperän nitraateissa olevat kationit voivat olla K+, Na+, NH, Ca 2+ ja muita laajalle levinneitä kationeja. Erilaisten jäännösten hajoamisen aikana osa biologisesta typestä muuttuu ditypeksi ja vapautuu ilmakehään. Maaperässä on myös denitrifioivia bakteereja, jotka vähentävät nitraatteja ja muuttavat osan nitraattitypestä yksinkertaiseksi aineeksi. Siten maaperä menettää jatkuvasti kasvien saatavilla olevaa typpeä ja palauttaa sen ilmakehään.

Jatkuvan typpiyhdisteiden katoamisen maaperässä olisi pitänyt jo kauan sitten johtaa elävien organismien saatavilla olevan typen katastrofaaliseen puutteeseen. Luonnossa on kuitenkin mekanismeja ilmakehän typen muuttamiseksi kemiallisiksi yhdisteiksi. Tällaisia ​​prosesseja ovat ilmakehässä tapahtuvat salamapurkaukset, jotka tuottavat tietyn määrän typen oksideja. Myöhemmin hapen ja veden osallistuessa oksidit muunnetaan typpihapoksi. Se liukenee ilmakehän veteen ja kulkeutuu sen mukana maaperään. Tässä typpihappo reagoi karbonaattien kanssa muodostaen nitraatteja. Tämän ansiosta maaperän nitraattipitoisuus täydentyy.

Toinen maaperän typpipitoisuuden lisäämisen lähde on nitrobakteerien elintärkeä toiminta, jotka imevät suoraan ilmakehän typpeä. Nämä bakteerit sisältävät nitrogenaasientsyymiä, joka katalysoi typen pelkistystä. Nitrogenaasia on tutkittu yksityiskohtaisesti ja on todettu, että tämä entsyymi sisältää molybdeeniatomeja, joilla on keskeinen rooli typen vähentämisessä. Nitrobakteereja esiintyy palkokasvien juurien kyhmyissä (kuva 20.4). Nitrifioivia bakteereja on myös leppäjuurissa. Myös kasvit itse käyttävät bakteerien syntetisoimia typpiyhdisteitä. Yhdessä vuodessa nitrobakteerit voivat kerätä jopa 48 kg typpeä orgaanisina yhdisteinä hehtaaria kohden.

Riisi. 20.4.

Vastaprosessit, joissa typen poisto maaperästä ilmakehään ja sen paluusiirto maaperään yhdisteiden muodossa määräävät typen kierron, jonka kaavio on esitetty kuvassa. 20.5.

Riisi. 20.5.

Ihmisen maataloustoiminnan aikana maaperän typpi ja eräät muut alkuaineet vähenevät. Tämä prosessi lisääntyy jatkuvasti väestön nopean kasvun vuoksi. Maapallon täytyy tuottaa yhä suurempia määriä ruokaa. Ihminen joutui kehittämään kolmannen tavan täydentää typpeä maaperässä. Se koostuu mineraalityppilannoitteiden lisäämisestä maaperään. Näiden lannoitteiden typpi tulee ammoniakista, jonka tuotanto on saavuttanut valtavat mittakaavat. Typpilannoitteina käytettäviksi tuotettuja aineita ovat ammoniumnitraatti, ammoniumsulfaatti, natriumnitraatti ja kalsiumnitraatti. Maailman typpilannoitteiden tuotanto typpipitoisuudella mitattuna saavuttaa 100 miljoonaa tonnia vuodessa.

12.2. Typen, hapen, hiilen kiertokulku

Typen kiertokulku (kuva 12.2) on yksi monimutkaisimmista luonnon kiertokuluista. Kattaa koko biosfäärin sekä ilmakehän, litosfäärin ja hydrosfäärin. Mikro-organismeilla on erittäin tärkeä rooli typen kierrossa. Typpikierrossa erotetaan seuraavat vaiheet:

Vaihe 1 (typen kiinnitys): a) typpeä sitovat bakteerit sitovat (kiinnittävät) kaasumaisen typen muodostaen ammoniummuodon (NH ja ammoniumsuolat) - tämä on biologista kiinnitystä; b) salamapurkausten ja fotokemiallisen hapettumisen seurauksena muodostuu typen oksideja, jotka muodostavat vuorovaikutuksessa veden kanssa typpihappoa, joka maaperässä muuttuu nitraattitypeksi.

Vaihe 2 – muuntaminen kasviproteiiniksi. Molemmat kiinteän typen muodot (ammonium ja nitraatti) imeytyvät kasveihin ja muuttuvat monimutkaisiksi proteiiniyhdisteiksi.

Vaihe 3 – muuntaminen eläinproteiiniksi. Eläimet syövät kasveja, ja niiden kehossa kasviproteiinit muuttuvat eläinproteiineiksi.

Vaihe 4 – proteiinien hajoaminen, mätää. Kasvien ja eläinten aineenvaihduntatuotteet sekä kuolleiden organismien kudokset hajoavat mikro-organismien vaikutuksesta muodostaen ammoniumia (ammonifikaatioprosessi).

Vaihe 5 – nitrifikaatioprosessi. Ammoniakkityppi hapettuu nitriitiksi ja nitraattitypeksi.

Vaihe 6 – denitrifikaatioprosessi. Denitrifioivien bakteerien vaikutuksesta nitraattityppi pelkistyy molekyylitypeksi, joka pääsee ilmakehään. Ympyrä sulkeutuu.

Kuva 12.2 – Typen kierron rakennekaavio

(N.I. Nikolaikinin mukaan, 2004)

Ihmisten aiheuttamat vaikutukset typen kiertoon ovat seuraavat:

1 Typen teollinen käyttö ammoniakin valmistukseen lisää luonnollisesti sitoutuneen typen kokonaismäärää noin 10 %.

2 Kasvien tarpeet ylittävä typpilannoitteiden laaja käyttö johtaa ympäristön saastumiseen, kun taas osa ylimääräisestä typestä huuhtoutuu vesistöihin aiheuttaen vaarallisen "rehevöitymisilmiön". Se aiheuttaa vesistöjen sekundaarista pilaantumista, häiritsee aineiden kiertokulkua ja muuttaa niiden troofista tilaa.

Happikierto mukana sen sisään- ja ulosvirtaus.

Hapen saapuminen sisältää 1) eritys fotosynteesin aikana; 2) muodostuminen otsonikerroksessa UV-säteilyn vaikutuksesta (pieninä määrinä); 3) vesimolekyylien dissosioituminen ilmakehän ylemmissä kerroksissa UV-säteilyn vaikutuksesta; 4) otsonin muodostuminen - O 3.

Kulutus happi sisältää: 1) eläinten kulutus hengityksen aikana; 2) oksidatiiviset prosessit maankuoressa; 3) tulivuorenpurkauksissa vapautuneen hiilimonoksidin (CO) hapettuminen.

Happikierto liittyy läheisesti hiilen kiertokulkuun.

Hiilikierto(Kuva 12.3). Hiilidioksidin (CO 2) massaksi ilmakehässä on arvioitu 10 12 tonnia.

Hiilidioksidin saapuminen sisältää 1) elävien organismien hengitys; 2) kasvien ja eläinten kuolleiden organismien hajottaminen mikro-organismien toimesta, käymisprosessi; 3) ihmisperäiset päästöt polttoaineen palamisesta; 4) metsien hävittäminen.

Hiilidioksidin kulutus sisältää 1) hiilidioksidin kiinnittyminen ilmakehästä fotosynteesin aikana hapen vapautuessa; 2) kasviravintoa syövien eläinten osan hiilestä kuluminen; 3) hiilen sitoutuminen litosfääriin (orgaanisten kivien muodostuminen - kivihiili, turve, öljyliuske sekä maaperän komponentit, kuten humus); 4) hiilen sitoutuminen hydrosfääriin (kalkkikivien, dolomiittien muodostuminen).

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden asteittainen nousu yhdessä muiden syiden kanssa on johtanut "kasvihuoneilmiöön", joka vaikuttaa planeettamme lämpötasapainoon ja ilmastoon.

Tarkasteltavien alkuaineiden lisäksi fosforilla, rikillä ja raudalla on myös tärkeä rooli luonnossa esiintyvien aineiden yleisessä kierrossa.

Kuva 12.3 – Hiilen kierron rakennekaavio

(N.I. Nikolaikinin mukaan, 2004)

Edellinen