Биогеохимичен цикъл на фосфора

Биогеохимичен цикъл на фосфора.

Цикълът на фосфора в природата е много различен от биогеохимичните цикли на въглерод, кислород, азот и сяра, тъй като газообразната форма на фосфорните съединения (например PH3) практически не участва в биогеохимичния цикъл на фосфора. Тоест фосфорът обикновено не може да се натрупва в атмосферата. Следователно ролята на "резервоар" на фосфор, от който този елемент се извлича и използва в биологичния цикъл, както и за сярата, се играе от литосферата.

Фосфорът в литосферата се съдържа под формата на фосфатни съединения (соли на фосфорната киселина). Основният дял сред тях се пада на калциевия фосфат - апатита. Това е полигенен минерал, който се образува в различни природни процеси, както дълбоки, така и супергенни (включително биогенни). Фосфатните съединения могат да се разтварят във вода, а фосфорът като част от PO4 3- йона може да мигрира във водни разтвори. От тях фосфорът се усвоява от растенията.

Индексът на биогенно обогатяване на почвите по отношение на земната кора и на растенията по отношение на почвите за фосфор, както и за азот, е съответно 1000 и 10000 (Ковда, 1985). За растенията фосфорът от неспецифични органични съединения и хумусът са най-достъпни и именно той играе основна роля в малкия (местен) биологичен цикъл на фосфора.

Животните са дори по-големи концентратори на фосфор от растенията. Много от тях натрупват фосфор в тъканите на мозъка, скелета, черупките.. Има няколко начина за асимилиране на фосфор от консуматорските организми. Първо, директна асимилация от растенията в процеса на хранене. Второ, водните филтриращи организми извличат фосфор от органични суспензии. Трето,Органичните фосфорни съединения се усвояват от калоядите по време на обработката на биогенна утайка.

Връщането на фосфор в околната среда става по време на разлагането на органичната материя. Но това завръщане далеч не е пълно. Като цяло фосфорните съединения се характеризират с тенденция да се изнасят под формата на водни разтвори и суспензии до крайните водни тела на оттока, в най-голяма степен - до Световния океан, където се натрупват като част от седиментни отлагания с различен произход. Тази част от фосфора може да се върне отново в екзогенния кръговрат само в резултат на тектонични процеси, продължаващи стотици милиони години. В естествени условия балансът се поддържа от относително слабата подвижност на фосфорните съединения, в резултат на което фосфорът, извлечен от растенията от почвата, се връща предимно в нея в резултат на разграждането на органичните вещества. В почвите и скалите фосфорът се фиксира доста лесно. Фосфорните фиксатори са хидроксиди на желязо, манган, алуминий, глинести минерали (особено минерали от групата на каолинита). Въпреки това, фиксираният фосфор може да бъде десорбиран с 40-50% и използван от растенията. Този процес зависи от pH и Eh условията на околната среда. Повишената киселинност, образуването на въглена киселина, допринасят за десорбцията на фосфора, засилвайки миграцията на фосфорни съединения.

В редуциращата среда се образуват фосфорни съединения с двувалентно желязо, което също допринася за отстраняването на фосфора от почвата.

Миграцията на фосфор също е възможна поради водна и ветрова ерозия. Следователно биогеохимичният цикъл на фосфора е много по-малко затворен и по-малко обратим от циклите на въглерода и азота, а замърсяването на околната среда с фосфор е особено опасно.

Ето защо основните характеристики на фосфорния цикъл са:

отсъствиеатмосферен транспорт;
наличието на един източник - литосферата;
склонност към натрупване в крайните резервоари на оттока.

При интензивна селскостопанска експлоатация на земята загубата на фосфор в ландшафта става почти необратима. Компенсацията е възможна само чрез използване на фосфатни торове. Известно е, че фосфорните торове са важна и необходима връзка за получаване на високи добиви от селскостопански култури. Всички известни запаси от фосфатни залежи обаче са ограничени и според прогнозите на учените те могат да бъдат изчерпани през следващите 75-100 години. В същото време вредните фосфатни съединения напоследък се превърнаха в един от най-важните фактори за замърсяване на речните и езерните води.