<<
>>

Фосфор

  Фосфор - питательный элемент, незаменимый для растений и необходимый в мировом масштабе для производства пищевых продуктов, - также проходит полный биогеохимический цикл за длительный период времени.
Однако его следует беречь для обеспечения будущих нужд человечества, в особенности воздерживаться от недолжного употребления, как, например, насыщения им озер и устьев рек. Более того, следует препятствовать расточительному употреблению фосфора в промышленных продуктах, поскольку вследствие этого могут вытесняться менее значительные элементы и соединения. Неразумная эксплуатация запасов фосфора вызовет прогрессирующее истощение ресурсов, необходимых для увеличения производства продовольствия, поскольку все больше и больше земли насыщается веществами низкого питательного качества.

Для компенсации этих неблагоприятных явлений мы рекомендуем провести интенсивное глобальное обследование проблем, связанных с фосфором. Перечисляем их в порядке убывания значимости. Исследования сельскохозяйственных, экономических, физикопочвенных, социологических, биологических методов для сокращения смывания почвы (эрозии), т.е. улучшения обработки почвы, чередования засевания кормовых культур, ревегетации. Исследование роли минерализации и микробиологических средств перемещения фосфора (бактерий и микоризальных ассоциаций). Поиски полезных видов растений, способных более эффективно использовать фосфор, т.е. трав, деревьев, кустов. -Исследования изменений в физико-химической природе почв с целью ускорения введения фосфора в соединения, пригодные для усвоения культивируемыми человеком растениями. Генетическое улучшение сортов пищевых культур с целью повышения их способности усваивать фосфор. а) Введение новых, не содержащих фосфор соединений в качестве моющих средств, например, НТК (нитро-триуксусная кислота), пользующаяся сейчас в Швеции и Канаде большим успехом как стиральный порошок; Введение не содержащих фосфор соединений, найденных недавно во многих веществах, имеющих промышленное значение, например, фосфатные воды.

Рециркуляция мусора и навоза.

Сера

Сера - один из элементов, играющих значительную роль в циркуляции вещества внутри биосферы. Хорошо известно значение серы в, развитии живой клетки - основном биохимическом процессе. Сера - одно из важнейших питательных веществ всех живых клеток.

Серные соединения входят составной частью в биологические и геологические циклы образования почв. Эти соединения в значительных количествах содержатся в земле и поверхностных водах, создавая основу для засоления почвы и вод. Результат биогеохимического и биологического процессов- изменение изотопного состава серы. Тем не менее, наряду с признанием важности ролй серных соединений в функционировании биосферы, налицо отсутствие подробной информации о биогеохимическом циркулировании серы и * ее балансе.

Промышленные процессы и перевозки серных отходов уносят в атмосферу большие количества серы. Серные соединения циркулируют в почвах, водах и живых организмах. В отдельных случаях значительная концентрация серных соединений служит причиной нарушений в окружающей среде.

Принципиальные проблемы исследования

Сamp;ры

(Дополнение участников советской группы

к программе СКОПЕ) Биологический и биогеохимический циклы серы в природном и культурноантропогенном ландшафтах. Показ и уточнение роли серы в образовании живой материи (растений, микроорганизмов, животных и т. д. Исследование изотопного состава серных соединений в почвах, водах,

живых организмах.              ^2 Концентрация легких изотопов /S / серы в биосфере как следствие биогенных процессов. Воздействие промышленных процессов и перевозки серных отходов на различные составные части биосферы (растительность, почвы, воду, воздух и человека), а также на здания, металлические конструкции и т.д. Роль микроорганизмов и низших организмов (лишайников, грибов) в биогеохимическом цикле серы. Серные соединения как одна из главных причин засоления почвы и вод. Серные соединения и их роль в восстановлении почвы.

Приложение

Группа рассмотрела процесс циркуляции азота в природе, уделив при этом особое внимание процессам, имеющим в настоящее время или в будущем большое значение для поддержания или увеличения первичного производства. Принимая во внимание отчеты СКОПЕ и THE о Человеке и Окружающей среде, группа также обсудила современное состояние Научного знания и от

сутствие такового в отношении вредного влияния существующей практики использования азота.

Известны экосистемы, связывающие азот, особенно со времени развития технологии сжатия ацетилена.

Тем не менее, знание все еще ограничено в отношении тропических зон.

В тропических лесах треть деревьев принадлежит к семейству Leguminae однако недостаточно изучен факт присутствия на их корнях спор бактерий, связывающих азот. Подобно этому отмечена значительная фиксация азота в гиллосфере многих тропических деревьев, так же как и трав саванны. Деятельность человека снизила в сельскохозяйственных районах уровень биологической фиксации азота путем использования азотных удобрений, а возможно, также и путем загрязнения пестицидами и тяжелыми металлами.

В зоне тундр процесс связывания азота лишайниками очень важен для поддержания равновесия азота в экосистеме. Поскольку лишайники впитывают не только огромные массы молекулярного и связанного азота, но также и загрязнителей, следует учитывать вредное влияние последних. Лишайники являются важным кормом для оленей частично вследствие высокого содержания азота, однако возрастающая эксплуатация тундровых зон ведет к вырождению нежного растительного покрова.

Сине-зеленые водоросли только недавно стали рассматриваться как основные фиксаторы значительных количеств азота.

Сравнительно недавно была доказана возможность генетического переноса способности связывать азот от одной группы бактерий (напр. Азотобактерии) к другой, способной заполнять различные биологические ниши. Это открывает широкие возможности для теоретических изысканий способа внедрения способности связывать азот в рубец (первый отдел желудка) крупного рогатого скота, после чего его можно было бы кормить отходами целлулозной промышленности с минимальным добавлением прочих питательных веществ.

Помимо вывода азота из системы, другими важными способами его удаления будут валатилизация аммиака, денитрификация, накопление нитратов и выливание. Вмешательство человека в азотный цикл влечет за собой интенсивное увеличение производства азотных удобрений, а расширение пространств, занятых связывающими азот лекумами, может, как показывают отдельные исследования, привести к концентрации связанного азота. Недостаточно исследованы существующий уровень денитрификации и факторы, регулирующие этот процесс. В районах, занятых под сельское хозяйство и лесоводство, распространение денитрификации нежелательно, так как в результате этого растрачиваются большие количества аммиака и нитратов. Это приводит не только к выпадению из системы молекулярного азота и азотистых окислов, но также и к потерям от накопления и вымывания. Концентрация азота в малых реках и грунтовых водах достигает уровня, представляющего угрозу для здоровья человека и животных. Высокие концентрации азота ядовиты не только сами по себе; в кишечнике из азота может образоваться нитрит, который в свою очередь может превратиться ч неадоооге»и«ую субстанцию, нитросамин. Происшедшая вследствие избыточно);'* И' Но. . озтния удобрений концентрация азота повышается не только в водах, но              - в сельско-

зозяйственных продуктах, как например, в латуке, и уже цоотн:              крити

ческого уровня.

Денитрификацию можно уменьшить с помощью специального торможения процессов нитрификации и деш*трвфякашш. Последствия длительного воздействия этих ингибиторов, а также их влияние на другие части экосистемы не изучены. Поэтому вместо использования ингибиторе- для контроля над этими процессами представляется возможным создать медленно действующие удоб

рения, хотя, вероятно, работы в этом направлении будут попадать в область компетенции ФАО.

Происходящий вследствие накопления отходов производства вывод азота из системы является результатом определенной практики управления. Очищение лесов во многих районах стало обычной практикой, она направлена на высвобождение нитрата из грунтовых вод и с помощью дренажа из бассейнов рек. Система контрбалансируется путем увеличения использования азотных удобрений в лесоводстве.

Слабо изучено равновесие азота во многих природных экосистемах. Важными показателями при оценке настоящего и потенциального первичного производства являются пропускная способность экосистем и количество запасов органического азота. Различие между всевозможными типами экосистем определяется типами неорганического азота.

Растения тундры и рис обычно не имеют в своем составе нитрата, их рост зависит исключительно от содержания аммиачного азота вследствие отсутствия бактерий, перерабатывающих азот. Подобно тому, как сообщества растений зависят от содержания в них азота, все они чувствительны к усилению воздействия организмов, перерабатывающих азот. Принимая во внимание отрицательное влияние загрязнителей, нитрификация и связывание азота - наиболее тонкие процессы азотного цикла.

Значительные количества азота попадают в реки и озера в результате вымывания его с культивируемых площадей, а также из сточных вод, индивидуальных и промышленных отходов. Проводились эксперименты по выяснению возможности выращивания организмов, связывающих азот, в растениях, орошаемых сточными водами, для дальнейшего использования в качестве удобрений.

Все оценки, касающиеся практики использования земли, следует рассматривать с точки зрения экологических принципов. Природный баланс надо восстановить как можно скорее. Практика признана весьма полезной во многих тропических и субтропических районах. Такая практика может так же включать в себя оптимизацию способности естественных сообществ связывать азот. Кроме того, важно определять количественное содержание азота во всех составных частях экосистемы. Для наглядности было показано, как уменьшение содержания азота в растениях сделало их более восприимчивыми, например, к сильным ветрам и нападению паразитов.

Приложение

Дополнения к циклам фосфора и азота

СКОПЕ установил, что исследованию биогеохимических циклов до сих пор не было уделено достаточного внимания. Тем не менее эти исследования проводятся сейчас в США, Великобритании, ФРГ, Швеции, СССР и других странах. В Советском Союзе они были предприняты Академией наук СССР в Институте агрохимии и почвоведения и Московским государственным университетом. В дальнейшем эти институты могут наладить плодотворное сотрудничество с другими организациями, занятыми изучением проблем окружающей среды.

Для проведения исследований необходимо иметь унифицированные методы и оборудование, чтобы получаемые результаты можно было сравнивать между собой в глобальном масштабе. Может оказаться полезным иметь инструкции, содержащие описания методов и оборудования для химического и биологического анализов.

Ниже приведены принципиальные характеристики, которые необходимо получить для биогеохимических циклов фосфора и азота. Цикл фосфора. общее количество фосфора, содержащегося в грунтовых водах, реках, озерах, прудах, колодцах; общее количество и содержание легкорастворимых фосфатов в почвах; исследование способности минеральных фосфатов проникать в процесс растворения почвы; интенсивность минерализации; концентрация и содержание фосфатов в растениях (дикорастущие и культурные виды растений, включая травы, кустарники и деревья); концентрация и содержание фосфора в мусоре - остатках от листопада и сбора урожая; определение форм фосфатов, удаляемых твердым и жидким вымыванием; определение фосфатов, осаждающихся в растворенных и твердых формах.

П. Цикл азота. содержание азота (в соответствии с формами соединений) в грунтовых водах, колодцах, реках, озерах и т.д.; содержание азота в почвах; интенсивность процессов образования азота и аммиака, нитрификации и денитрификации; концентрация и содержание азота в растениях; концентрация и содержание азота в мусоре - остатках от листопада и сбора урожая; определение форм азота, удаляемых поверхностным вымыванием; регистрация осаждаемости связанного азота. [XVI]

<< | >>
Источник: Ковда.В.А. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕ. 1976

Еще по теме Фосфор:

  1. 6.3.2. Фосфор.
  2. IL3. Энергетические и вещественные особенности экосферы
  3. VI. 2.4. Вопросы качества вод суши
  4. 3.1. БИОГЕОЦЕНОЗЫ КАК ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ БИОСФЕРЫ
  5. Японский булат и колонна в Дели
  6. КРЕМНЕФТОРИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА ИЗ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРНОЙ кислоты
  7. ГАЛЛИЙ ИЗ КОЛОШНИКОВОЙ ПЫЛИ ПЕЧЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРА
  8. ХИМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
  9. Нарушение человеком биогеохимического круговорота азота 
  10. Нарушения в биогеохимии органического вещества и связанных с ним биофильных элементов
  11. РЕКОМЕНДАЦИИ РАБОЧЕЙ ГРУППЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ 'ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ' (азота, фосфора, серы, калышя)
  12. Фосфор
  13. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ПО ИССЛЕДОВАНИЮ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ УГЛЕРОДА, АЗОТА, ФОСФОРА, КАЛЬЦИЯ И СЕРЫ
  14. Глава 7. Агрохимическое состояние почв
  15. Фосфорные удобрения. Характеристика отходов
  16. Суточная потребность человека в основных пищевых веществах и их краткая характеристика
  17. Основы глобальной экологии (биосферологии)
  18. Минеральные удобрения
  19. ГЛУБОКОЕ РАФИНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛА
  20. 2.2.3 Дефолианты