Миграция масс фосфора в биосфере

 

Процессы массообмена	Масса, 10^6 т/год
Мировая суша
Биологический круговорот Вынос с речным стоком: растворимые неорганические ионы растворимые органическое вещество минеральная взвесь	345*   1,0 2,0 21,0
Океан
Круговорот фотосинтетиков планктона	1210,0

 

* С учетом сельскохозяйственных культур.

 

Характерная особенность глобального цикла фосфора — отсутствие постоянно действующего геохимического потока, возвращающего крупные массы элемента на сушу. Перенос его через атмосферу в форме аэрозолей незначителен и не может компенсировать вынос элемента с водным стоком с суши в океан. Медленное, но непрекращающееся осаждение фосфора в океане неуклонно выводит его из миграционных циклов низшего ранга. Глобальный цикл фосфора является наименее замкнутым по сравнению со всеми ранее рассмотренными элементами. Единственный природный источник поступления элемента в глобальный цикл — выветривающиеся горные породы суши. Прогрессирующая потеря фосфора континентами может быть восполнена только поступлением в зону гипергенеза осадочных пород, в которых был аккумулирован элемент. Учитывая длительный период его выведения из океана (десятки миллионов лет), можно предполагать, что функционирование глобального цикла фосфора поддерживается тектоническими процессами, перемещающими обогащенные фосфором осадочные породы в зону выветривания.

Хозяйственная деятельность человечества вносит существенные изменения в массообмен фосфора в пределах Мировой суши. Прогрессирующее внесение в обрабатываемые почвы фосфорных Удобрений, значительная часть которых смывается, служит одним из главных факторов эвтрофизации озер и мелководных прибрежных участков эпиконтинентальных морей. В производстве фосфорных удобрений используется около 14×10⁶ т фосфора в год. Не менее сильное загрязнение соединениями фосфора происходит бытовыми и промышленными стоками. По состоянию на конец XX в. суммарное поступление фосфора из всех источников загрязнения оценивается в 12,15×10⁶ т/год.

Общие черты циклов и распределения

Масс выщелоченных элементов

 

Геохимические циклы рассмотренных в этой главе элементов • имеют общие черты.

Во-первых, все они поддерживаются поступлением вещества из одного источника: земной коры или, точнее, гранитного слоя континентального блока. На протяжении последних 570 млн лет из гранитного слоя земной коры было извлечено калия 16,5%,кремния и фосфора 17 % каждого, натрия 19 %.

Во-вторых, основные мигрирующие массы приурочены к системе континентального стока и биологического круговорота. Атмосферная миграция более ограничена по сравнению с элементами, поступающими в биосферу в результате дегазации мантии. По этой причине элементы рассматриваемой группы интенсивно аккумулируются в осадках Мирового океана. Подавляющая часть массы элементов, вынесенных из гранитного слоя земной коры, находится в осадочных породах, где сконцентрировано более 99 % кремния, фосфора, кальция, около 98 % калия и свыше 60 % натрия от общего количества каждого элемента в биосфере. Такое положение обусловлено сильной незамкнутостью глобальных годовых циклов, которые балансируются лишь на протяжении длительных отрезков времени — миллионов и десятков миллионов лет.

В-третьих, живое вещество Мировой суши, соответствующее биомассе наземной растительности, содержит ничтожную часть — миллионные доли всей массы химических элементов, мобилизованных из твердого вещества континентального блока земной коры при выветривании. Для этих элементов, так же как для поступивших в биосферу посредством дегазации, живое вещество служит не резервуаром масс, а глобальным биогеохимическим сепаратором.

Наряду с общими чертами обнаруживаются специфические особенности каждого элемента, которые хорошо заметны при сравнении распределения их масс в биосфере (табл. 8.2). Если подсчитать, какая часть каждого элемента находится в глобальной биомассе, то окажется, что в наибольшей мере в биомассе связан фосфор — 38×10^-5 % от общего количества, затем кальций - 16,5×10^-5 %; калий - 6,5×10^-5 %, натрий - 0,7×10^-5 %, кремний — 0,25×10^-5 %. Сравнивая данные табл. 7.5 и 8.2, можно заметить, что в глобальной биомассе избирательно удерживаются углерод, азот, сера, фосфор, кальций, калий. Приведенные результаты дают объективное представление об относительной необходимости элементов для живого вещества Мировой суши. Следует отметить, что для этого в равной мере важны представители как дегазированных, так и извлеченных из гранитного слоя элементов.

Столь же неодинаково относительное распределение масс рассматриваемых элементов в Мировом океане. В нем сосредоточено свыше 35 % массы натрия, немногим более 2 % калия, около 0,01 % фосфора и менее 0,001 % кремния. Вне зависимости от этого биологический круговорот на суше больше у кальция, в океане — у фосфора и натрия. Вовлечение масс калия и кремния в биологический круговорот континентов и океана различается незначительно. Элементы, массы которых растворены в океане более 0,1 % от их общего количества в биосфере, активно участвуют в годовом массообмене океан —атмосфера, мигрируют от океана на сушу, частично восполняя годовой вынос с континентальным стоком. Таковы натрий и кальций, 35 и 2 % массы которых находятся в океане.

Таблица 8.2