Государственный комитет Российской Федерациипо высшему образованию

Владимирский государственный технический университетКафедра экологии

В.Г. АМЕЛИН

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕИ ПОСЛЕДСТВИЯ ИХ НАРУШЕНИЯ

Практикум

Владимир 1996

2

A 61

УДК 577.4 (076.5)Биогеохимические циклы в биосфере и последствия их нарушения: Прак-

тикум / В.Г.Амелин; Владим. гос. техн. ун-т. Владимир: 1996. 44 с. ISBN 5-230-04828-х

Рассмотрены биогеохимические круговороты основных химических эле-ментов в биосфере: азота, серы и фосфора. Изложены последствия нарушения круговорота элементов; кислотные осадки, эвтрофикация водоемов. Приведены практические работы по всем рассматриваемым разделам.

Практикум предназначен для студентов всех специальностей, изучающих экологию.

Ил.7. Табл.5. Библиогр.: 8 назв.Рецензенты: канд. биол. наук Л.А. Сазонова (Владимирский областной коми-

тет охраны окружающей среды и природных ресурсов);канд. хим. наук Н.П. Шулаев (Владимирский государственный педагогиче-

ский университет).

ISBN 5-230-04828-х C Владимирскийгосударственныйтехническийуниверситет,1996

3

ВВЕДЕНИЕ

Устойчивость биосферы к воздействию внешних возмущающих факторов, к ко-торым относится и человеческая деятельность, обусловлена существованием множества циклических процессов обмена химических элементов между раз-личными компонентами биосферы.

Круговорот химических элементов в биосфере - углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и др. - представляет собой переход их из минеральной формы в живую материю и обратно за счет множества химических и биохимических превращений. В процессе эволюции происходят изменения в пространственном перемещении элементов, связанные с освоением организации новых областей земной коры, новых пространств для жизни. Человечество как планетарная сила в значительной мере влияет на этот процесс. Миграция химических элементов, вызванная деятельностью человека, уже превосходит по своим масштабам есте-ственную миграцию. В результате антропогенных воздействий изменились не только количественные, но и качественные соотношения миграции для боль-шинства элементов. Этот процесс совершается чрезвычайно быстро, в ничтож-но малое по геологическим меркам время.

Основные химические элементы, из которых состоят живые организмы Зем-ли, - это кислород, углерод и водород (рис.1). На долю кислорода приходится 65-70%, водорода -10%, остальных элементов (общим числом более 70) - 20-25%. При этом первую декаду (содержание, измеряемое порядком 1-10%) со-ставляют углерод, кремний, алюминий, железо, кальций, барий, марганец, сера, стронций, фосфор. Вторую декаду (содержание 0,1 -1%) составляют азот, маг-ний, калий, натрий, хлор, цинк, бром, иод, ванадий, хром. Существуют орга-низмы, обладающие способностью преимущественного накопления отдельных химических элементов в количестве более 10%. В зависимости от количествен-ного содержания и функциональной значимости элементный набор организмов делят на три группы.

4

Рис.1. Участие различных химических элементов в построенииживого вещества, атмосферы, гидросферы и литосферы

Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганиче-ских соединений живых организмов. Они требуются организмам постоянно и в большом количестве для прохождения жизненного цикла. Содержание их изме-няется от 60 до 0,001% массы тела. Это кислород, водород, углерод, азот, фос-фор, калий, кальций, сера, магний, хлор, железо и др.

Микроэлементы - преимущественно ионы тяжелых металлов, компоненты ферментов, гормонов и других жизненно важных соединений. Столь же необ-ходимы для жизнедеятельности, как и макроэлементы, но в значительно мень-ших концентрациях. Содержание их изменяется от 0,001 до 0,00001%. В дан-

5ную группу входят марганец, бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, иод, бром, алюминий.

Содержание ультрамикроэлементов не превышает 0,000001% массы тела. Физиологическая роль их в организмах растений и животных полностью еще не выяснена. Сюда относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и др.

Если сравнивать состав растительных организмов с составом земной коры и литосферы, то можно заметить, что в растениях увеличено в среднем содер-жание водорода (на 9,8%), кислорода (на 22,8%), азота ( в 30 раз), углерода (в 180 раз). В животных организмах по сравнению с составом земной коры и лито-сферы увеличено содержание водорода (на 10%), кислорода (на 18%), серы, хлора (в 2- 2,5 раза), фосфора (в 10 раз), азота (в 132 раза), углерода ( в 180 раз).

Вместе с тем в организмах обнаруживается уменьшенное по сравнению с со-ставом земной коры и литосферы содержание многих элементов. В растениях цинка меньше на 17%, бора, иода, калия, серы - в 2-3 раза, меди, мышьяка, мо-либдена, кадмия, ртути, кальция, магния, марганца - в 10-90 раз, селена, хрома, кобальта, ванадия, бария, лития, циркония, свинца, никеля, железа, натрия, алюминия, кремния - в 100-650 раз. В животных организмах кальция меньше на 2%, натрия, магния, калия, бора - в 10-50 раз, железа, марганца, фтора, меди, мышьяка - в 100-150 раз, свинца - в 100 раз, кремния, алюминия - в десятки ты-сяч раз.

В составе животных организмов гораздо более высокое, чем в составе расти-тельных организмов, содержание натрия, кальция, фосфора, азота, серы, фтора, хлора, цинка и гораздо меньшее содержание кислорода, кремния, алюминия, марганца, бора, свинца и мышьяка.

Главной геохимической особенностью живого вещества является то, что оно пропускает через себя атомы химических элементов земной коры, гидросферы и атмосферы, осуществляя в процессе жизнедеятельности их закономерную сортировку и дифференциацию. Завершив свой жизненный цикл, организмы возвращают природе все, что взяли от нее в течение жизни.Малые миграционные потоки химических элементов как между соподчинен-

ными организмами, так и между организмами и окружающей их средой скла-дываются в более крупные циклы - круговороты. Именно круговороты обеспе-чивают продолжительность и постоянство существования жизни, потому что без них даже в масштабах всей Земли запасы необходимых элементов были бы очень скоро исчерпаны. Кроме того, круговороты обеспечивают многократ-ность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффектив-ность при ограниченном объеме исходного вещества, участвующего в этих про-цессах.

Несмотря на незначительную мощность (всего 1-2 м) почвенного покрова, на-селяющие его организмы являются наиболее активной частью биосферы, обес-печивающей миграцию и круговорот химических элементов . В.И. Вернадский

6отмечал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно дей-ствующей, а потому и более могущественной по своим конечным последстви-ям, чем живые организмы. Все разнообразие этих организмов выступает как единый мощный геохимический фактор, обеспечивающий несколько очень важных функций планетарного масштаба: газовую, концентрационную, окисли-тельно-восстановительную и биохимическую.

Газовая функция осуществляется зелеными растениями, в процессе фотосин-теза пополняющими атмосферу кислородом, и всеми растениями и животными, выделяющими углекислый газ в процессе дыхания.

Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов аккумулировать разные химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмосферы). Некоторые виды являются специфи-ческими концентраторами химических элементов в количествах, в десятки и даже тысячи раз превышающих их содержание в среде. Так, морские водоросли концентрируют иод, диатомовые водоросли и злаки - кремний, фиалки- цинк, моллюски и ракообразные - медь и т.п. Следствием концентрационной функ-ции живых организмов являются геохимические аномалии многих участков земной поверхности, локальные скопления некоторых химических элементов.

Окислительно-восстановительная функция выражается в химических пре-вращениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов. В почве, водной и воздушной средах образуются соли, оксиды, новые вещества как результат окислительно-восстановительных реакций. С деятельностью микроорганизмов связано формирование железных и марганцевых руд, известняков и т.п.

Биохимическая функция осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питание, дыхание, выделение) и деструкции отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельности до простых исходных веществ. Все это при-водит к круговороту химических элементов в природе. Знание количественных и качественных характеристик миграции и круговорота элементов, их ритма, интенсивности, последовательности дает возможность прогнозировать поведе-ние веществ и элементов в биосфере.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРУГОВОРОТЫОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

С появлением на Земле живой материи создалась возможность беспрерывной циркуляции в биосфере химических элементов, их перехода из внешней среды в организмы и снова во внешнюю среду. Такая циркуляция химических элемен-тов получила название биогеохимических круговоротов. Основными являются круговороты углерода (в составе углекислого газа), азота, кислорода, фосфора, серы и других элементов.

71. КРУГОВОРОТ АЗОТА В БИОСФЕРЕ

Азот является важнейшим элементом для всех форм жиэни. В процессе круго-ворота азота в природе при расщеплении белков и других азотистых веществ живой массы выделяется аммиак. Нитрифицирующие бактерии окисляют его до нитратов, а те в свою очередь превращают в нитриты. Под действием денитри-фицирующих бактерий последние превращаются в азот, который снова попада-ет в атмосферу. В почву азот поступает с различными видами удобрений, остат-ками растений, аммониевыми и азотнокислыми солями, содержащимися в дож-девой воде (рис. 2).

БИОЛОГИЧЕСКОЕ СВЯЗЫВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА. Общее содержание азота в земной коре 10-2 % по массе. Наибольшая часть азота нахо-дится в свободном состоянии в атмосфере ( 75,6 % по массе или 78,09 % по объему).

Важнейшим процессом, осуществляющим вовлечение атмосферного азота в биологический круговорот, служит процесс фиксации азота - образование ам-миака и других соединений азота в результате деятельности почвенных и вод-ных азотфиксирующих микроорганизмов. Частью самостоятельно, а частью в симбиозе с высшими растениями они переводят инертный азот в органические соединения и включают его (непосредственно или через растения) в белок, ко-торый в конечном счете попадает в почву. В результате связывания азота клу-беньковыми бактериями в симбиозе с растениями семейства бобовых почва ежегодно обогащается азотом в количестве 100-300 кг на 1 га. Свободноживу-щие азотфиксирующие микроорганизмы вносят в почву 1-3 кг азота на 1 га в год.

8

ФИКСАЦИЯ АЗОТА СИМБИОТИЧЕСКИМИ БАКТЕРИЯМИ. В связи с заметным обогащением почвы связанным азотом его симбиотическая фиксация давно обратила на себя внимание при разных агротехнических приемах (пар, севооборот), и её стали сознательно использовать в сельском хозяйстве.

Бактерии, вызывающие образование клубеньков у бобовых растений (клу-беньковые бактерии), относятся к роду Rhizobium. При свободном существова-нии в почве эти бактерии растут за счет органических соединений. Заражение растения происходит только через молодые корневые волоски. Бактерии вне-дряются на самом конце или около конца волоска и растут в форме инфекцион-ной нити до его основания. Затем такие нити, одетые целлюлозной оболочкой, проникают сквозь тонкие стенки молодых клеток эпидермиса в кору корня. При участии ростового вещества происходит разрастание клеток коры, вызванное Rhizobium, и образование клубеньков. Бактерии в клубеньках размножаются очень быстро и образуют крупные клетки неправильной формы (бактероиды). Ткань, заполненная бактериями, имеет красноватую окраску - она содержит пигмент леггемоглобин, родственный гемоглобину. Молекулярный азот фикси-

9руют только те клубеньки, в которых имеется леггемоглобин. Появление пиг-мента в ткани совпадает по времени с началом фиксации азота. Образование пигмента - это специфический результат симбиоза: простетическая группа (протогем) синтезируется бактероидами, а белковый компонент - при участии растения. Благодаря особым свойствам леггемоглобина бактероиды снабжают-ся кислородом в количестве, достаточном для их роста и для получения энер-гии.

Связывание азота - это восстановительный процесс, и первым его продук-том, который можно обнаружить, является аммиак. Процесс восстановления происходит на ферментном комплексе - нитрогеназе. Нитрогеназа состоит из двух компонентов: белка, в состав которого входят молибден, железо и сера, и белка, содержащего железо и серу. Для связывания азота необходимы восста-новительная сила и энергия, которые могут быть получены в процессе фотосин-теза, брожения или дыхания (рис.3).

Растение обеспечивает бактерий питательными веществами (главным об-разом сахарами) и создает для них оптимальные условия. Фиксация азота про-исходит только в бактероидах, причем около 95% фиксированного азота пере-ходит в виде ионов аммония в цитоплазму растения хозяина.

Рис. 3. Общая схема фиксации азота

Кроме бобовых (горох, фасоль, люцерна, клевер и др.) некоторые растения тоже имеют корневые клубеньки, способные фиксировать азот. Они распро-странены по всему свету и первыми появляются в местах, где почва бедна азо-том. К растениям наиболее эффективно связывающим азот, относятся ольха (Alnus), облепиха (Hippophae), менее эффективны в этом отношении восковни-ца (Myrica), куропаточья трава (Dryas), лох (Elaeagnus).

ФИКСАЦИЯ АЗОТА СВОБОДНОЖИВУЩИМИ БАКТЕРИЯМИ. Особен-но эффективно связывают азот свободноживущие бактерии в виде Azotobacter. Азотфиксирующие бактерии были найдены в почве, в области корневой систе-мы многих культурных растений и в воде.

Другим видом свободноживущих азотфиксаторов являются цианобактерии (Schizophyta). Из-за общих физиологических особенностей (фотосинтез с выде-лением кислорода, содержание хлорофилла) их еще относят к растениям и на-зывают сине-зелеными водорослями.

10Цианобактерии распространены в озерах и других водоемах, в почве и на

рисовых полях. Невооруженным глазом их можно увидеть в виде темно-синей или черной пленки на скалах, в зоне прибоя по берегам пресноводных озер. В эвтрофных озерах часто бывают вспышки массового размножения сине-зеленых или красных цианобактерий, так называемое цветение воды. Благодаря своей способности фиксировать азот многие формы цианобактерий первыми заселяют места, бедные питательными веществами, например морской песок или скалы в пустыне, где в узких щелях они находят защиту и влагу. Некоторые однокле-точные цианобактерии (Synechococcus lividus) настолько устойчивы к действию кислот и термофильны, что способны расти в кислых и горячих источниках (рН 4,0 и 70 0С).

У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки (гетероци-сты), в которых синтезируется нитрогеназа. На нитрогеназе и происходит вос-становление азота до NH4+.

ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТА В ПОЧВЕ. Огранический азот почвы в зависи-мости от степени минерализации подразделяется на гидролизуемый и негидро-лизуемый, причем преобладает негидролизуемый. Гидролизуемый азот, в свою очередь, в зависимости от способности подвергаться разложению, включает легко- и трудногидролизуемые формы. Гидролизуемый азот - важнейший ис-точник минерального азота в почве, на его долю приходится примерно 2-5 % общего содержания азота в почве. Он содержится в почве в виде катиона NH4+и аниона NO3-. Аммониевый ион удерживается в почве за счет сорбционных сил. Нитрат-ион наоборот, легко растворяется в воде и поэтому легко вымыва-ется из почвы. Процессы образования минерального и органического азота поч-вы - минерализация органического азота и иммобилизация минерального азота - тесно взаимосвязаны. Минерализация представляет собой биологическое пре-вращение органических азотсодержащих соединений в минеральные формы, а иммобилизация, наоборот, превращение минерального азота в органические азотсодержащие соединения. Оба эти процесса осуществляются благодаря жиз-недеятельности микроорганизмов.

АММОНИФИКАЦИЯ. Основным источником минерального азота в почве является органическая масса ( распад белков растений, животных), из которой в процессе минерализации в присутствии кислорода выделяется аммоний. Этот процесс называется аммонификацией. Последняя заключается в гидролизе по-лимерных органических азотистых соединений живых клеток до мономерных соединений азота, которые могут затем использоваться в анаэробном ( без уча-стия кислорода) или аэробном ( с участием кислорода) дыхании микроорганиз-мов, приводящем к высвобождению аммония. Известно большое количество микроорганизмов, вызывающих процесс аммонификации. Среди них Bacillus pasteurii, Proteus vulgaris, Sporosarcina ureae, Bacillus cereus и др.

11Азот органических соединений - это прежде всего белковый азот. Подобно

другим высокомолекулярным соединениям, белки сначала расщепляются про-теазами на фрагменты, способные проникнуть в бактериальную клетку, - поли-пептиды, олигопептиды и отчасти аминокислоты. Пептиды поступают в клетку и гидролизуются внутриклеточными протеазами до аминокислот. Последние либо используются клеткой как таковые для синтеза белка, либо подвергаются превращениям, в результате которых они в конечном счете дезаминируют и по-сле этого вовлекаются в промежуточный обмен (рис.4).

Рис. 4. Распад белков вне и внутри бактериальной клетки и возможные дальнейшие превращения аминокислот

Распад белков в почве сопровождается образованием аммиака. Первой ре-акцией, затрагивающей аминокислоты, является декарбоксилирование:

H2N-(CH2)4-CHNH2-COOH => H2N-(CH2)4-CH2NH2+CO2

Лизин Кадаверин

Второй- дезаминирование:HOOC-CHNH2-CH2-

COOH =>HOOC-CH=CH-COOH+ NH3Аспарагиновая кислота Фумаровая кислота

H2N-CO-NH2 + H2O ====> 2NH3 + CO2Мочевина

Дальнейшая судьба углеродного скелета у разных аминокислот различна. Обычно углеродные скелеты молекул после дезаминирования вовлекаются в промежуточные обмены.

12НИТРИФИКАЦИЯ. Аммоний, образовавшийся в почве вследствие фикса-

ции азота или аммонификации, непосредственно поглощается растениями или окисляется до нитратов и нитритов. Последний процесс называется нитрифика-цией.

При аэробном или анаэробном разложении азотсодержащих органических веществ происходит выделение азота в форме аммиака. Давний опыт учит, что при компостировании навоза образуется селитра. Селитряные выцветы, появ-ляющиеся на каменной облицовке навозных ям, в средние века использовали для приготовления пороха. Согласно старым руководствам, на селитряных за-водах из смеси земли, известняка и азотсодержащих органических веществ за-кладывали специальные гряды. Эти гряды поливали мочой и кровью, следя за тем, чтобы они хорошо аэрировались. Аммиак, освобождающийся при микроб-ном разложении органического материала, диффундировал в верхний слой зем-ли и окислялся там под действием кислорода воздуха и с участием бактерий до нитрата. Этот верхний слой земли служил исходным материалом для получения селитры, его вымачивали в воде, а полученный раствор затем выпаривали.

Превращение аммиака в нитрат - нитрификация - как в почве, так и в воде осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участ-вуют две группы бактерий: одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат (табл.1).

Таблица1. Нитрифицирующие бактерии ________________________________________________ Бактерии, окис-

ляющие аммиак Бактерии, окисляющие нитрит(Nitroso-) (Nitro-)

________________________________________________NH4+ + 11/2O2=>NO2-+ 2H++ H2O NO2- + 1/2O2=>NO3-

Nitrosomonas europaea Nitrobacter winogradskyiNitrosococcus oceanus Nitrobacter agilisNitrosospira briensis Nitrospina gracilisNitrosolobus multiformis Nitrococcus mobilis

________________________________________________

Бактерии, окисляющие аммиак, представляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит.

13При окислении образуется ряд промежуточных продуктов:

NH3 ==> NH2OH ===> [NOH] ==>NO2- ===> NO3-Гидроксиламин Нитроксил

В хорошо аэрируемой почве ионы NH4+ подвергаются быстрому окисле-нию. Перевод катиона в анион ведет к подкислению почвы и тем самым к по-вышению растворимости минералов ( солей калия, магния, кальция и фосфор-ной кислоты). Поэтому в нитрифицирующих микроорганизмах видели ранее важный фактор плодородия почв. Однако теперь эти представления измени-лись. Выяснилось что ионы NH4+ задерживаются в почве гораздо лучше нит-рата, особенно если они адсорбированы на глинистых минералах и более или менее прочно связываются с частицами гумуса; нитрат же легко вымывается. В связи с этим появилась тенденция к ограничению нитрификации в почвах сель-хозугодий. Ведутся поиски веществ, способных специфически подавлять рост нитрифицирующих бактерий и служить своего рода "стабилизаторами" поч-венного азота. К таким веществам относится, например, 2-хлор-6-(трихлорметил)-пиридин.

Процесс нитрификации зависит от рН почвы (оптимален при рН 7-8). Так, в кислой почве процесс нитрификации замедлен. Повысить рН почвы можно, на-пример, путем известкования, что ведет к увеличению активности нитрифици-рующих бактерий. Нитрификация оптимальна при температуре 20-25 оС и влажности почвы не менее 3-8% (оптимальна при 50-60%).

Среди других факторов, влияющих на активность нитрифицирующих мик-роорганизмов, очень важным является применение удобрений, в частности азотных. Азотные удобрения обычно повышают интенсивность нитрификации и тем самым способствуют увеличению содержания нитратов в почве.

Нитрифицирующие бактерии косвенно участвуют в разрушении разного рода сооружений, для которых строительным материалом служат известь и це-мент. Это связано с тем, что нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, присутствующий в атмосфере или выделяющийся из фекалий животных, до азотной кислоты, которая и разрушает сооружения.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА. Со-держание минеральных азотистых веществ, образующихся в почве или внесен-ных в нее, не является стабильным. Это в значительной степени обусловлено процессами иммобилизации, которые в зависимости от механизма действия подразделяются на биологические и небиологические.

Биологическая иммобилизация представляет собой превращение мине-рального азота в органические азотные соединения, например вследствие асси-миляции минерального азота растениями и микрофлорой почвы. Среди различ-

14ных форм иммобилизации азота важнейшей является ассимиляция его расте-ниями.

Ни одна из форм минерального азота не может непосредственно включать-ся в белок, вначале она должна быть трансформирована через кетокислоту в молекулу аминокислоты.

Все эти процессы протекают за счет энергии, выделяющейся при окисле-нии углеродсодержащих органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза и ассимиляции СО2. Поэтому интенсивность окисления аммиака и нитратов непосредственно взаимосвязана с интенсивностью процесса фотосин-теза.

Восстановление нитратов в нитриты и аммиак происходит сразу же после их поступления в растение, в первую очередь в тонких корешках. Процесс окисления и ассимиляции можно представить схемой:

NO3- -2e-> NO2- -2e-> HNO -2e->NH2OH-2e-->NH3----------- --------------

Нитратредуктаза Нитритредуктаза

В восстановлении нитратов участвуют ферменты: нитратредуктаза (фла-вопротеид, содержащий молибден) и нитритредуктаза (флавопротеид, содер-жащий железо и медь).

Восстановление нитратов - очень важный процесс, обеспечивающий вклю-чение NO3- в метаболизм у растений. Растения легко усваивают азот мочеви-ны, аминокислот и аммония. Ассимилированные нитраты в растениях вначале восстанавливаются в аммиак, который затем участвует в образовании органиче-ских азотистых веществ. Процесс восстановления нитратов зависит от ряда факторов. Так, недостаток углеводов, являющихся источником энергии, или недостаточная активность редуктаз могут привести к тому, что нитраты будут накапливаться в клетках растений.

Ассимиляция нитратов в растениях осуществляется в три этапа:1)поступление нитратов в растительную клетку;2)восстановление нитратов до аммиака;3)включение азота в восстановленной форме через кетокислоты в амино-

кислоты.При избыточном поглощении нитратов растениями лишь 30-50% из них

восстанавливается в корневой системе, а остальное количество переходит в сте-бель и листья. Однако и здесь не все нитраты восстанавливаются, и они накап-ливаются в растениях.

На интенсивно используемых почвах растения поглощают не только азот почвы, но и азот вносимых удобрений. Величина поглощения зависит от поч-венно-экологических условий, агротехнических мероприятий, вида возделывае-

15мой культуры, ее урожайности и, естественно, от количества вносимых удобре-ний.

НЕБИОЛОГИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ АЗОТА. Представляет собой неферментативный механизм связывания и превращения минерального азота, который осуществляется тремя способами: фиксацией аммиака минералами, фиксацией аммиака органической массой и фиксацией с помощью других фи-зико-химических процессов.

Процесс фиксации аммония минералами обусловлен множеством одновре-менно действующих факторов. Его интенсивность возрастает с увеличением количества аммониевых солей в почве и с повышением температуры.

Органическая масса почвы также может фиксировать аммоний. Отдельные органические вещества, содержащиеся в почве, связывают аммоний в устойчи-вые комплексные соединения. Этот процесс имеет важное значение в связи с применением в промышленном масштабе таких азотных удобрений, как соли аммония, газообразный аммиак, мочевина. Аммиак, связанный органической массой, мало минерализуется и плохо усваивается растениями. Количество свя-зываемого аммония в значительной степени зависит от качественного и количе-ственного состава органической массы, содержащейся в почве.

Химическим путем в почве могут также связываться неорганические соли аммония, нитратов и нитритов.

Если потребление растениями фосфора, калия, магния и кальция система-тически контролируется, то относительно потребления ими азота пока прихо-дится опираться на практический опыт.Все это в значительной степени обу-словлено тем, что нет ни одного метода, который бы позволил точно и надежно определить количество необходимых азотных удобрений.

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ. Временные потери азота на ограниченных участ-

ках почвы связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Она имеет место, когда в почве создаются анаэробные условия, например при застойном переувлажнении, особенно если при этом применяются органические удобре-ния и нитраты.

Денитрифицирующие бактерии обладают способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газообразного оксида азота (N2O) и азота:

10 [H] + 2H+ + 2NO3- ===> N2 + 6H2O

В отсутствие кислорода нитрат, таким образом, служит конечным акцеп-тором водорода:

16

ХИМИЧЕСКОЕ СВЯЗЫВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА. Восстановле-ние молекулы азота в естественных условиях происходит в основном при элек-трических разрядах в атмосфере.Образуется химически связанный азот также при высоких температурах, например при работе реактивного двигателя:

N2 + O2 -----> 2NOПри производстве удобрений фиксация атмосферного азота осуществляет-

ся в процессе Габера:N2 + 3H2 <===> 2NH3

До разработки процесса Габера основным сырьем для производства соеди-нений азота служили залежи NaNO3 в Чили.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ. Естественный круговорот азота характеризуется столь малой скоро-стью, что он сильно подвержен антропогенным воздействиям. В настоящее время равновесие по азоту в биосфере нарушено в результате человеческой дея-тельности, в окружающей среде происходит накопление нитратов и промежу-точных продуктов нитрификации. В табл.2 приведены характеристики естест-венных и антропогенных источников поступления соединений азота в атмосфе-ру.

Таблица 2. Естественные и антропогенные источники соединений азота в атмосфере

_____________________________________________Источники Количество выделяемого азота в год

___________________________млн. т %

_____________________________________________Естественные:Почвенная эмиссия 8 14Грозовые разряды 8 14Горение биомассы 12 21

17Прочие 2-12 4-21Антропогенные:Сжигание топлива 12 21Транспорт 8 14Промышленность 1 1Всего 51-61 100_____________________________________________

Из приведенных оценок видно, что энергетика и транспорт выбрасывают в атмосферу 36% из почти 60 млн.т ежегодных выбросов оксидов азота, т.е. в масштабах, сравнимых с естественной эмиссией соединений азота.

Кислотные соединения азота ( главным образом NO, NO2 ) являются предшественниками атмосферной азотной кислоты:

2NO + O2 ---> 2NO23NO2 + H2O ---> 2HNO3 + NO

Вместе с осадками соединения азота из атмосферы попадают в почву, в среднем их количество составляет в год около 10 кг азота на 1 га.

Важным фактором антропогенного воздействия на почвенные экосистемы является применение минеральных удобрений. Не все вводимые в почву удоб-рения достигают растений, многое теряется, выносится в водные объекты. Нит-ратный азот легко вымывается почвенными водами, причем от 20 до 40% его поступает в грунтовые воды и близлежащие водоемы.

Сейчас в мире в почвы вносится ежегодно около 50 млн.т азотных удобре-ний. Ежегодный избыток связанного азота в биосфере составляет 9 млн.т. На-рушению естественного баланса по азоту способствует переход от пастбищного скотоводства к индустриальному - животноводческим комплексам. Соответст-венно сокращается возврат органических веществ азота в почву вместе с про-дуктами жизнедеятельности животных. В то же время очистка и утилизация сточных вод животноводческих комплексов от биогенных соединений азота представляют собой сложную проблему. В жидкой фракции животноводческих отходов содержится много трудноразлагаемых белковых соединений, а общее содержание азота достигает 4 г/л.

ПОСЛЕДСТВИЯ НАРУШЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО КРУГОВОРОТА АЗОТА В БИОСФЕРЕ. Повышенное содержание соединений азота в атмосфере, почве и соответственно в сельскохозяйственных растениях и питьевой воде приводит сразу к нескольким отрицательным последствиям.

Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях мо-гут восстанавливаться до нитритов, которые вызывают серьезное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых.

18Микробиологическое восстановление нитратов под действием ферментов

нитратредуктаз происходит как вне человеческого организма, так и внутри его. В первом случае оно имеет место, например при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов. Здесь особенно опасным является неправиль-ное хранение готовых овощных блюд с повышенным содержанием нитратов, в частности при повышенной температуре и в течение длительного времени.

В организме человека нитриты образуются в пищеварительном тракте (же-лудке и кишечнике) или уже непосредственно в полости рта. Поступающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте, попадают в кровь и с ней в ткани. Через 4-12 часов большая часть их (80% у молодых и 50% у пожи-лых людей) выводится из организма через почки. Остальное количество остает-ся в организме.

Следует заметить, что с кровью нитраты вновь поступают в слюнные желе-зы, концентрируются там, и опять попадают в полость рта.

Концентрация нитратов в слюне пропорциональна их количеству, потреб-ляемому с пищей. Величина этой концентрации влияет на образование нитри-тов. Восстановление нитратов в нитриты может протекать уже в полости рта. Около 60% поступивших в организм нитратов превращается в нитриты.

Токсическое действие нитритов в организме проявляется в форме метге-моглобинанемии. Оно является следствием окисления Fe2+ гемоглобина в Fe3+. В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску, пре-вращается в метгемоглобин, который имеет темно-коричневую окраску:

HNO2 --> OH- + NO+; Fe2+ + NO+ --> Fe3+ + NOКлиническая картина этой болезни сводится к явлению цианоза (темно-

синяя или фиолетовая окраска слизистой и кожного покрова), сопровождающе-гося понижением кровяного давления, сердечной и легочной недостаточностью. Первые признаки болезни наблюдаются при содержании в крови 6-7% метге-моглобина, а 80% приводят к смерти.

Кроме того, в организме нитриты могут вступать в реакцию со вторичными аминами, образуя канцерогенные нитрозамины:

R1 R1| |

NH + HONO ----> N-NO + H2O,| |

R2 R2где R1 и R2 - алкилы, арилы или гетероциклические соединения.

Оптимум реакции между аминами и анионом азотистой кислоты наблюда-ется при рН 2-3. При наличии катализаторов нитрозирование протекает и при более низком значении рН, которое, как правило, поддерживается в желудке человека. Такими катализаторами являются ионы галогенов и роданида. По-

19следний содержится в слюне, причем у курящих людей в 3-4 раза большей кон-цетрации, чем у некурящих.

Сейчас ежегодно публикуется около 1500 сообщений по раковым заболе-ваниям, индуцированным нитрозаминами. Считается, что 5% злокачественных опухолей возникает из-за повышенного содержания нитратов в пище.

Следует отметить, что образование нитрозаминов в организме человека подавляется аскорбиновой кислотой, витамином Е, таннином и пектиновыми веществами, содержащимися в овощах.

Со всей очевидностью дальнейшее наращивание производства и использо-вание азотных удобрений в том виде, в каком это делалось до сих пор, приведет к критическому загрязнению биосферы минеральными формами азота.

Выход видится в применении гранулированных удобрений пролонгирован-ного (в идеале программированного) действия. Гранулы покрывают тонкой по-лимерной пленкой, которая постепенно разрушается почвенными микроорга-низмами. Почвенная влага медленно просачивается через мельчайшие поры по-лимерной пленки.Регулируя толщину пленки и размер пор, можно "программи-ровать" продолжительность действия удобрений, поддерживая необходимую для роста растений локальную концентрацию биогенных элементов в корневой зоне в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур в период вегетации.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Работа № 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ В ПИТЬЕВОЙ, ПРИРОДНОЙ И СТОЧНОЙ ВОДАХ

Материалы и оборудование. Тест-метод для определения нитратов и нит-ритов. Вода питьевая, артезианская, колодезная, сточная различных предпри-ятий, речная или озерная.

Ход работы. На тест-полосы поместить каплю исследуемой жидкости и через 5-10 мин сравнить полученную окраску тест-полос со стандартной шка-лой. Произвести отсчет содержания определяемого ингредиента в пробе (мг/л).

Сделать вывод о наличии или отсутствии нитратов и нитритов в исследуе-мой пробе. Выяснить причину появления высокого содержания нитратов и нит-ритов в пробе. Найти из справочников величины ПДК нитратов и нитритов для исследуемых проб воды. Результаты исследований занести в таблицу:________________________________________________

| NO3-,мг/л | NO2-,мг/лПроба -------------------------

| Найдено | ПДК | Найдено | ПДК---- --------- |-----|------|-----

20

Работа № 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМЫХ ФОРМ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ В ПОЧВЕ

Материалы и оборудование. Тест-полосы для определения нитратов и нит-

ритов. Парниковая почва, подзолистая лесная почва. Весы технические, стакан емкостью 100 мл, цилиндр емкостью 25 мл.

Ход работы. Навеску почвы 10 г поместить в стакан, прилить 10 мл горя-чей воды, перемешать. После охлаждения каплю раствора поместить на тест-полосы и через 5-10 мин определить содержание нитратов и нитритов в почве (мг/кг).

Сделать вывод о содержании соединений азота в почвах.

Работа № 3. НИТРИФИКАЦИЯ

Материалы и оборудование. Питательная среда для нитрификации, содер-жащая грамм в одном литре: (NH4)2SO4 - 2, K2HPO4 - 1, MgSO4 - 0,5, NaCl -2, FeSO4 - 0,4, CaCO3 - 5. Колбы емкостью 100 - 150 мл. Парниковая почва. Тест-полосы для определения нитратов и нитритов.

Ход работы. Питательную среду разливают в колбы слоем 1-1,5 см и бро-сают комочек парниковой почвы. Колбы закрывают ватной пробкой и ставят в теплое место (20-28 оС) на 30 дней. В течение этого периода через каждые 2-3 дня определяют с помощью тест-полос содержание нитратов и нитритов в пи-тательной среде, отбирая для анализа по капле раствора.

По результатам анализа построить график зависимости концентрации нит-ратов и нитритов в питательной среде от времени и сделать вывод о процессах нитрификации.

Работа № 4. НИТРАТЫ И НИТРИТЫ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Материалы и оборудование. Любые овощи и фрукты, кроме окрашенных (столовая свекла, морковь). Колбаса копченая, окорок или мясо, приготовлен-ные в промышленных условиях. Тест-полосы для определения нитратов и нит-ритов.

Ход работы. К свежему срезу овоща или фрукта приложить тест-полосу, чтобы она хорошо пропиталась соком или капнуть каплю сока на тест-полосу. Через 5-10 мин сравнить окраску тест-полосы со стандартной шкалой. Полу-ченный результат ( мг/кг) умножить на коэффициент пересчета, учитывающий содержание воды в продукте. Коэффициент пересчета для огурцов, томатов,

21редиса, салата, баклажанов, капусты, лука, перца, дыни, арбуза, тыквы равен 0,9; для картофеля, сахарной свеклы, петрушки, чеснока, яблок, груш - 0,8.

При анализе мясных продуктов, навеску 5 г продукта хорошо измельчить, залить 5 мл горячей воды , перемешать и после охлаждения каплю жидкости поместить на тест полосы.

По полученным данным составить таблицу (величины ПДК взять из спра-вочников):

____________________________________________| NO3-, мг/кг | NO2-, мг/кг

Продукт ------------------| Найдено | ПДК | Найдено | ПДК

____________________________________________

Работа № 5. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ ОВОЩЕЙНА СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ

Материалы и оборудование. Овощи с большим содержание нитратов ( на-

пример редис,огурцы, томаты, капуста, выращенные в защищенном грунте). Тест-полосы для определения содержания нитратов и нитритов. продуктов на содержание нитратов и нитритов.

Работа № 6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ В ОВОЩАХ

Материалы и оборудование. Капуста , огурец и пр., выращенные в защи-щенном грунте. Тест-полосы для определения нитратов.

Ход работы.Получить сок из различных частей овоща. Например, из коче-рыжки, жилок листьев, мякоти листьев, кожуры и др. частей овоща. Определить содержание в них нитратов.

Сделать вывод о распределении нитратов в овощах. Зарисовать овощ и указать на нем распределение нитратов в процентах.

Работа № 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ В СЛЮНЕ

Ход работы. С помощью тест-полос определять содержание нитратов и нитритов в слюне через 0, 1,2,3,4 ч после употребления овощей , выращенных в защищенном грунте или мясных изделий, произведенных промышленным спо-собом.

Построить график зависимости содержания нитратов и нитритов в слюне от времени наблюдения.

Сделать соответствующий вывод.

22

2. КРУГОВОРОТ СЕРЫ В БИОСФЕРЕ

В биосфере существует хорошо развитый процесс циклических превраще-ний серы и ее соединений (рис.5).

Рис.5. Круговорот серы в биосфереОсновную роль в обменном фонде серы (кольцо на рис. 5) играют специа-

лизированные микроорганизмы, каждый вид которых выполняет определенную реакцию окисления или восстановления, На схеме представлена также микроб-ная регенерация серы из глубоководных отложений, в результате которой к по-верхности перемещается сероводород; взаимодействие геохимических и метео-рологических процессов (эрозия, осадкообразование, выщелачивание, дождь, адсорбция, десорбция и т.д.); биологические процессы (продукция биомассы и ее разложение); взаимосвязь воздуха, воды и почвы в регуляции круговорота серы в глобальном масштабе. Сульфат аналогично нитрату и фосфату - основ-ная доступная форма серы, которая восстанавливается автотрофами и включа-ется в белки.

Соединения серы широко распространены в природе. Более 40 элементов образуют с серой соединения, в которых она проявляет степени окисления -2, +1, +2, +4, +6. Самородная сера встречается в верхней части земной коры и на

23ее поверхности. Кроме того, сера встречается в виде залежей сульфидных и сульфатных минералов, а также в виде примесей в угле и нефти. Всего известно свыше 200 серосодержащих минералов: халькозин Сu2S, пирит FeS2, халькопи-рит CuFeS2, киноварь HgS, ангидрит CaSO4, гипс CaSO4 H2O и др.

Самородная сера служит главным источником добычи этого элемента. Большая часть добываемой серы (около 107 т/год) расходуется на получение серной кислоты.

В живых клетках сера представлена главным образом в серосодержащих аминокислотах цистеине и метионине:

HS-CH2-CH(NH2)-COOH ЦистеинCH3-S-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH Метионин

Большую роль в круговороте серы играют серобактерии. Они широко рас-пространены в почве, сточных водах и илах.

При аэробном разложении органических веществ сульфгидрильные группы отщепляются десульфуразами и образуется сероводород. Этот процесс называ-ется десульфурированием. Наибольшее количество встречающегося в природе сероводорода образуется, однако, при восстановлении сульфатов, осуществляе-мом сульфатредуцирующими бактериями (преимущественно рода Desulfovibrio):

8[H] + SO42- = H2S + 2H2O + 2OH-Донорами водорода служат простые низкомолекулярные соединения, обра-

зующиеся при анаэробном разложении целлюлозы.Сульфатредуцирующие бактерии ответственны за высокое содержание се-

роводорода в глубинных слоях Черного моря (глубже 200 м) и месторождения серы (например в Техасе, Мексике).

Другой род серобактерий - тионовые серобактерии (Thiobacillus) могут окислить различные соединения серы, образуя в качестве конечного продукта сульфат:

S2- + 2O2 = SO42-S + H2O + 1 1/2 O2 = SO42- + 2H+S2O32- + H2O + 2O2 = 2 SO42- + 2H+

Thiobacillus thiooxidans образует большие количества серной кислоты и хо-рошо переносит низкие значения рН среды ( даже в 0,05 М серной кислоте). Та-кое подкисление среды во многих случаях полезно для нас. Чтобы уменьшить щелочность, в известковые почвы вносят элементарную серу, в результате обра-зуемая тиобациллами серная кислота переводит карбонат кальция в более рас-

24творимый сульфат кальция, который вымывается из почвы. Аналогичным обра-зом можно бороться с ацидофобным возбудителем парши картофеля.

В атмосферном воздухе сера существует преимущественно в виде трех со-единений: SO2, H2S и аэрозолей сульфатов. Основным природным источником серы в атмосферном воздухе является сероводород. Поступая в атмосферу, cероводород быстро окисляется до SO2. Среднее время жизни Н2S в атмосфере 2 суток.

На круговороте серы все больше сказывается промышленное загрязнение воздуха. Антропогенный источник атмосферной серы - образование SO2 в ре-зультате сжигания топлива - поставляет 12,5% общего содержания серы в атмо-сфере. В атмосферном воздухе реакции SO2 приводят к образованию аэрозолей и "кислых" дождей (см. раздел 3.)

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ВЫДЕЛЕНИЕ ТИОНОВЫХ СЕРОБАКТЕРИЙ

Материалы и оборудование. Тест-метод для определения сульфидов. Пита-тельная среда состава (г/л водопроводной воды): Na2S - 0,5, NaHCO3 - 1, K2HPO4 - 0,2 , NH4Cl - 0,1, MgCl2 - 0,1. Колбы конические емкостью 100 мл.

Ход работы. Питательную среду разливают в колбы. Колбы оставляют в теплом месте( 27-30 оС) на 30 дней. В течение этого периода через каждые 2-3 дня определяют с помощью тест-метода содержание сульфидов в питательной среде, отбирая для анализа по капле раствора.

С течением времени в среде будет накапливаться свободная сера.По результатам анализа построить график зависимости концентрации

сульфидов в питательной среде от времени и сделать вывод.

3. КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ

Кислотными называются любые осадки - дожди, туманы, снег, кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпадение из атмосферы су-хих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями.

В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (рН = 5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воз-духа с образованием слабой угольной кислоты (содержание углекислого газа в воздухе примерно 0,032% по объему или 0,046% по массе).

Таким образом, кислотными точнее называть осадки с рН 5,5 и ниже. Ки-слотные осадки выпадают в большинстве промышленных районов мира. Над восточной частью США и Канады, вдоль западного побережья Северной Аме-

25рики, а также почти над всей Европой рН дождя и снега обычно составляет около 4,5. Многие места в пределах этих регионов регулярно получают осадки с рН 4,0. В отдельных случаях рН дождя может быть гораздо ниже, а туман и ро-са бывают более кислыми, чем дождь.

ИСТОЧНИКИ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ. Кислотные осадки обусловлены присутствием серной ( H2SO4) и азотной (HNO3) кислот. Обычно кислотность на две трети состоит из первой и на одну треть из второй. Присутствие в этих формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросами дан-ных элементов в воздух.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ СОЕДИНЕНИЯМИ СЕРЫ. Наиболее рас-пространенными соединениями серы, поступающими в атмосферу, являются диоксид серы (SO2), сульфаты (SO42-), сероуглерод (CS2) и сероводород ( H2S). Соединения серы попадают в атмосферу как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности (табл.3).

Таблица 3. Природные и антропогенные источники загрязнений атмосферы соединениями серы

_______________________________________________Количество выбросов в год

Источники млн.т %_______________________________________________

ПриродныеПроцессы разрушения биосферы 30 - 40 29 - 39Вулканическая деятельность 2 2Поверхность океанов 50 - 200 -Антропогенные 60 - 70 59 - 69_______________________________________________

В результате антропогенной деятельности в атмосферу попадают значитель-ные количества серы, главным образом в виде ее диоксида. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на элек-тростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов. Содержание серы в угле достаточно велико. В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. Содержание серы в различ-ных видах ископаемого топлива приведено в табл.4.

Таблица 4. Содержание серы в различных видах топлива_______________________________________________

26Вид топлива Содержание серы, %_______________________________________________

Лигнин 1,1 - 1,6Северный бурый уголь 2,8 - 3,3Каменный уголь 1,4Нефть и нефтепродукты 0,1 - 3,7_______________________________________________

Основными источниками образования SO2 являются также металлургиче-ская промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти.

Основной вред окружающей среде наносит не столько сам диоксид серы, сколько продукт его окисления - SO3. Процесс окисления осуществляется под действием кислорода на пылеобразных частицах оксидов металлов в качестве катализаторов, в атмосферной влаге или под действием солнечного света. Газо-образный SO3 растворяется в капельках влаги с образованием серной кислоты:

SO3(газ) + H2O(ж) = H2SO4(водн)

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ СОЕДИНЕНИЯМИ АЗОТА. Загрязнение атмосферы оксидами азота в целом сравнительно невелико. Однако в районах с развитой химической промышленностью имеются локальные зоны повышенно-го содержания NO, NO2 в воздухе ( табл.5).

Таблица 5. Соединения азота и их концентрации в приземном слое атмосферы

____________________________________________Концентрация азота, мкг/м3

Соединение Загрязненный Отдаленный Океанрайон район

____________________________________________NO 5 - 50 0,05 - 0,5 0,05NO2 5 - 50 0,2 - 2,0 0,2HNO3 2 0,2 - 2 0,2NH3 - 0,1 - 10 0,3NO3- 2 0,1 - 0,4 0,02NH4+ - 1,0 - 2,0 0,4____________________________________________Основными антропогенными источниками поступления оксидов азота в

атмосферу являются сжигание всех видов природного топлива (12 млн.т /год), транспорт ( 8 млн.т/год) и промышленность (1 млн.т/год). Монооксид азота

27NO образуется в малых количествах в цилиндрах двигателей внутреннего сго-рания при прямом взаимодействии кислорода с азотом. В среднем выделение NO автомобилем составляет 1 - 2 г на 1 км пробега.

Одним из важных свойств NO является его способность реагировать с ки-слородом с образованием NO2:

2NO + O2 = 2 NO2Вследствие этой реакции некоторое количество диоксида азота присутст-

вует в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. Газообразный диок-сид азота растворяется в капельках влаги с образованием азотной кислоты:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

Вымывая из атмосферы H2SO4 и HNO3, осадки становятся кислотными. Их рН зависит от количества как кислот, так и воды, в которой они растворены. Сильные дожди обычно менее кислотные. У туманов рН может упасть ниже всего, поскольку здесь кислоты растворены в относительно меньшем количест-ве влаги.

В настоящее время известно, что кислоты могут выпадать из атмосферы и без воды, сами по себе или с частицами пыли. Такие сухие кислотные отложе-ния могут накапливаться на поверхности растений и при смачивании неболь-шим количеством влаги, например при выпадении росы, давать сильные кисло-ты. Следовательно, к кислотным осадкам надо отнести и кислотную росу.

ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ЭКОСИСТЕМЫ. Уже более ста лет кислотные осадки признаются серьезной проблемой в индустриальных и прилегающих к ним районах, но их влияние на экосистемы было отмечено только около 35 лет назад, когда рыбаки

28

Рис. 6. Cхема возможных направлений влияния кислотных осадков на окружающую среду и человека

заметили резкое сокращение популяций рыбы во многих озерах Швейцарии, провинции Онтарио (Канада) и гор Адирондак (штат Нью-Йорк). Шведские ученые первыми определили, что все дело в повышенной кислотности воды, и связали ее с ненормально низкими значениями рН осадков. С тех пор выясни-лись различные пути разрушительного влияния кислотных осадков на экоси-стемы (рис.6).

ВЛИЯНИЕ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ. Значение рН среды чрезвычай-но важно, так как от него зависит деятельность практически всех ферментов, гормонов и других белков в организме, регулирующих метаболизм, рост и раз-витие. Особенно подвержены влиянию рН яйцеклетка, сперма и молодь. У пре-сноводных озер, ручьев и прудов рН воды обычно составляет 6-7, и организмы адаптированы именно к этому уровню. При изменении рН воды всего лишь на одну единицу по сравнению с оптимумом они в большинстве случаев испыты-вают серьезный стресс и часто погибают.

Когда среда водных экосистем подкислена, практически все организмы быстро вымирают, если не из-за прямого воздействия ионов Н+ , то из-за не-возможности размножения. Влияние кислотных осадков на экосистемы иногда усиливается в период таяния снегов, когда все накопившиеся за зиму кислотные

29осадки устремляются в ручьи и реки как раз в период размножения большинст-ва организмов.

Дополнительный ущерб возникает в связи с тем. что кислотные осадки, просачиваясь сквозь почву, способны выщелачивать алюминий и тяжелые ме-таллы. Обычно присутствие этих элементов в почве не создает проблем, так как они связаны в нерастворимые соединения и, следовательно, не поглощаются растениями. Однако при низком значении рН их соединения растворяются, ста-новятся доступными и оказывают сильное токсическое воздействие как на рас-тения, так и на животных. Например алюминий, довольно обильный во многих почвах, попадая в озера и реки вызывает аномалии развития и гибели эмбрио-нов рыбы.

ВЛИЯНИЕ НА ЛЕСА. Опыты с моделированием кислотных дождей в теп-лицах продемонстрировали, что кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других па-тогенных организмов.

Анализ воды, дренирующей различные природные угодья, при неодинако-вых условиях показал, что кислотные осадки значительно увеличивают выще-лачивание биогенов. Ионы водорода легко вытесняют их ионы с частиц почвы и гумуса. Кроме того, при низких значениях рН понижается активность редуцен-тов и азотфиксаторов, что еще более обостряет дефицит биогенов. Все эти об-стоятельства могут вызвать дефицит биогенов, а значит, замедление роста де-ревьев, и повысить их уязвимость для естественных врагов и засух.

Многие растения очень чувствительны к алюминию. Этот элемент широко распространен; он присутствует в значительных количествах во многих горных породах и почвенных минералах. В естественных условиях они практически не растворимы и поэтому безвредны, но под действием кислот разрушаются, вы-свобождая алюминий в раствор. Этот процесс называется мобилизацией, в дан-ном случае алюминия. Другие токсичные элементы, в том числе ртуть и свинец , также могут мобилизоваться при подкислении среды. Все это может привести к замедлению роста и гибели деревьев.

СНИЖЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ. Защитить систему от изменения рН при добавлении кислоты может буфер. Так называется вещество, способное по-глощать (или высвобождать) ионы водорода при данном значении рН. Когда в систему, содержащую буфер, добавляют кислоту, дополнительные ионы водо-рода им поглощаются и рН остается практически неизменным.

Многие водоемы и почвы в качестве буфера содержат известняк ( СаСО3). Фермеры давно используют известь для нейтрализации кислых почв. Садовники охотно применяют для тех же целей яичную скорлупу, раковины устриц, также состоящие из карбоната кальция.

30Однако возможности любого буфера ограничены. Известь, например, про-

сто расходуется, реагируя с кислотой. Поэтому говорят о буферной емкости системы. Когда она исчерпана, дополнительные ионы водорода остаются в рас-творе и происходит соответствующее понижение рН среды.

При одинаковом количестве кислотных осадков в первую очередь подкис-ляются и гибнут экосистемы с низкой буферной емкостью, а те, у которых она действительно высока, не страдают.

ВЛИЯНИЕ НА ЛЮДЕЙ И ИЗДЕЛИЯ. Одно из наиболее ощутимых по-следствий кислотных осадков - разрушение произведений искусства. Известняк и мрамор - излюбленные материалы для оформления фасадов зданий и соору-жения памятников. Под действием кислотных дождей ускоренно корродируют металлоконструкции, нарушается целостность лакокрасочных покрытий, раз-рушаются здания и памятники архитектуры. Памятники и здания, простоявшие сотни и тысячи лет лишь с незначительными изменениями, сейчас растворяют-ся и рассыпаются в крошево.

Более того, мобилизация кислотными осадками алюминия и других ток-сичных элементов может привести к загрязнению как поверхностных, так и грунтовых вод. Как показано недавно, алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения.

Однако, если выпадение кислотных осадков будет и в дальнейшем про-должаться в прежнем объеме, гораздо большее воздействие на человечество окажут потери озер и лесов, их экономической, экологической и эстетической ценности, а также последствия усиленной почвенной эрозии. Очевидно, что от-сутствие приемлемой стратегии борьбы с этими осадками подрывает основы устойчивого развития общества.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Работа №1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ПОЧВ И ПРИРОДНЫХ ВОД

Материалы и оборудование. Тест-системы для определения рН природных вод и почв.

Ход работы. Согласно инструкции к тест-методу определить рН различ-ных почв и природных вод.

Сделать вывод из проделанной работы.

Работа №2. МОНИТОРИНГ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ

Материалы и оборудование. Мерный цилиндр емкостью 250 мл. Тест-системы для определения рН атмосферных осадков.

31Ход работы.1.Поставить мерный цилиндр под открытым небом.

2.После выпадения осадков, измерить объем осадков и опреде-лить величину их рН.

3.Проводить эту работу в течение года.4.Составить таблицу:

____________________________________________Дата выпадения осадков Количество осадков, мм рН____________________________________________

5.Составить гистограмму выпадения кислотных осадков.

Примечание. Сбор атмосферных осадков в виде снега проводят аналогич-но. рН определяют в жидкости, полученной после таяния снега при комнатной температуре.

4. КРУГОВОРОТ ФОСФОРА В БИОСФЕРЕ

Фосфор содержится в земной коре в количестве 0,1% в виде химических соединений и минералов, главным образом фосфатных. Основным источником получения фосфора служит апатит, состоящий преимущественно из Ca3(PO4)2.

Круговорот фосфора проще, чем азота, и охватывает только литосферу и гидросферу. В биосфере фосфор представлен почти исключительно в виде фос-фатов. В живых организмах фосфорная кислота существует в форме эфиров. После отмирания клеток эти эфиры быстро разлагаются, что ведет к освобож-дению ионов фосфорной кислоты.

Круговорот фосфора схематически показан на рис.7.

32

Растения поглощают PO4- из водного раствора и включают в состав раз-личных органичсеких соединений, где фосфор выступает в форме так называе-мого органического фосфата. Соединения фосфора играют важную роль в биологических системах. Этот элемент входит в состав фосфатных групп моле-кул РНК и ДНК, ответственных за биосинтез белков и передачу наследственной информации.

Установлено, что в состав ДНК (дезоксирибонуклеиновых кислот) входят определенным образом связанные фосфорная кислота, D-2-дезоксирибоза, аде-нин, гуанидин, тимин и цитозин:

33

Ц итозин Аденин Гуанидин

Тимин D-2-дезоксирибоза

N

N

N

N

N N

N

N

N

N

N H 2 N H 2

O H

O H

O H

O H

H 3C

H 2N

CH -O HO

н

н

нн

но нн

N H N H

В состав РНК (рибонуклеиновых кислот) входят фосфорная кислота, D-рибоза, и смесь тех же аденина, гуанидина, цитозина и, кроме того, урацила:

У р а ц и л D - р и б о з а

N

N

O H

O H O HO HO H

OC H O H

нн

нн

Фосфор входит также в состав многих ферментов. Ферментами называют вы-рабатываемые живой клеткой органические катализаторы, которые делают воз-можными или ускоряют химические процессы в растениях и живых организмах; они образуют промежуточные продукты присоединения с субстратом, который подвергается изменению, а после окончания реакции вновь высвобождается. Некоторые ферменты построены только из аминокислот и представляют собой белки. Другие ферменты наряду с высокомолекулярными белковыми компо-нентами содержат также низкомолекулярную "активную группу". Эта активная группа называется коферментом.

Процессы, требующие затраты энергии, могут осуществляться в клетке благодаря аденозинтрифосфату (АТФ). В форме АТФ энергия, полученная в

34результате фотосинтеза, дыхания или брожения, становится доступной для клетки и может быть ею использована.

Аде нин Рибоз а Ф осф ат

Аде ноз интр иф осф атАде ноз индиф осф ат

Аденоз инм оноф осф ат

Аде ноз ин

N

N

N

N

NH2

Oн н

н нон он

CH2

O P O P O P O H

O H O H O H

OOO

АТФ - универсальный переносчик химической энергии между реакциями, доставляющими энергию, и реакциями, потребляющими ее (это вещество назы-вают энергетической "валютой" клетки).

Связь Р-О-Р концевой фосфатной группы в АТФ разрывается при гидроли-зе с выделением энергии:

Н2О + АТФ ==> Н3РО4 + АДФ + QАТФ служит непосредственным источником энергии для таких разнооб-

разных процессов, как синтез структурных компонентов макромолекул, меха-ническое движение и осморегуляция.

Кроме того, фосфат-ион регулирует направленность внутриклеточных про-цессов окисления, блокируя реакционноспособность атомов водорода, окисле-ние которых могло бы привести к нежелательным побочным продуктам.

35По пищевым цепям фосфат переходит от растений ко всем прочим орга-

низмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления со-держащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее ана-лога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощать-ся растениями и начинается новый цикл.

Следовательно, фосфат циркулирует в экосистеме лишь в том случае, если содержащие их "отходы" жизнедеятельности откладываются в местах поглоще-ния данного элемента. В естественных экосистемах так по большей части и происходит. Однако мы создали нашу собственную экосистему, в которой уро-жай вместе с извлеченными из почвы биогенами перевозится на большие рас-стояния к потребителям. А человеческие "отходы", содержащие эти питатель-ные вещества, сбрасываются в водоемы.

Для возмещения потерь фосфора из почвы вместе с собранным урожаем, вносят фосфорные удобрения.

Природные соединения фосфора - фосфориты и апатиты - содержат фос-фор в виде нерастворимого и недоступного растениям среднего фосфата Са3(РО4)2.

Для получения доступных растениям фосфатов фосфориты подвергают химической переработке, заключающейся в превращении средней соли в рас-творимую кислую. Таким путем приготавливают фосфорные удобрения - су-перфосфат:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = 2CaSO4 + Ca(H2PO4)2,двойной суперфосфат:Сa3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2,и преципитат, в состав которого входит СаНРО4.Применяют также сложные удобрения - аммофос NH4H2PO4 +

(NH4)2HPO4, нитрофоску (NH4)2HPO4 + NH4NO3 + KCl.Доступной для растений формой фосфора в почве служат свободные ионы

ортофосфорной кислоты. Их концентрация часто очень низка; рост растений, как правило, лимитируется не общим недостатком фосфата, а образованием ма-лорастворимых его соединений, таких, как апатит и комплексы с тяжелыми ме-таллами. Запасы фосфатов в месторождениях, пригодных для разработки, вели-ки, и в обозримом будущем производство сельскохозяйственной продукции не будет ограничиваться недостатком фосфора; однако фосфат должен быть пере-веден в растворимую форму. Во многих местах фосфат из удобрений попадает в проточные водоемы и озера. Так как концентрация ионов железа, кальция и алюминия в водоемах невысока, фосфат остается в растворенной форме, что приводит к эвтрофикации водоемов, особенно благоприятной для развития азотфиксирующих цианобактерий. В почвах же из-за образования нераствори-

36мых солей , фосфаты чаще всего быстро становятся недоступными для усвое-ния растениями.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРА В СТОЧНЫХ, ПРИРОДНЫХВОДАХ, ПОЧВАХ И СОКАХ РАСТЕНИЙ

Материалы. Тест-системы для определения фосфора. Сточная вода живот-новодческих ферм, различные растения, почва, природные воды.

Ход анализа. С помощью тест-метода определить содержание фосфора в сточных водах, соке растений , почве и природных водах согласно инструкции к тест-методу.

Сделать вывод из проделанной работы.

5. ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

Среди экологических "проблем века" важное место занимает распростра-нившееся явление "цветения" (эвтрофикации) внутренних водоемов и при-брежных морских вод, вызываемое различными видами водорослей. Происхо-дит это при загрязнении водной среды биогенными элементами, главным обра-зом соединениями азота и фосфора. Наиболее важными источниками биоген-ных элементов являются внутриводоемные процессы и поступления с поверх-ностным стоком, атмосферными осадками, промышленными, хозяйственно-бытовыми стоками и сельскохозяйственными водами.

ФОРМЫ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ. Существуют две жизненные формы вод-ных растений: бентосная и фитопланктонная. Бентосные растения развивают-ся, прикрепившись или укоренившись на дне водоема. Пример - все обычные аквариумные виды и морские травы. Эту группу называют также погруженной водной растительностью (рогоз, ситник, стрелолист, кувшинка, рдесты, хара). Они выживают в бедной биогенами воде, так как получают необходимые эле-менты, например азот и фосфор, из донных отложений, но нуждаются в про-никновении сквозь толщу воды достаточного для фотосинтеза количества света.

Толща воды от поверхности до предельной глубины, на которой возможен фотосинтез называется эвфотической зоной. В очень чистой воде она может достигать около 30 м. Однако, если вода становится мутной, эвфотическая зона уменьшается.

Фитопланктон состоит из множества видов водорослей, представляющих собой отдельные клетки, их скопления или "нити", которые держатся вблизи поверхности воды или прямо на ней (нитчатые зеленые, зеленые, сине-зеленые).

37Фитопланктон не связан с дном, поэтому должен получать биогены из воды. Соответственно их недостаток в воде тормозит его развитие.

Таким образом, концентрация биогенов в воде влияет на соотношение ме-жду фитопланктонной и бентосной растительностью.

ОЛИГОТРОФНЫЕ УСЛОВИЯ. Естественные наземные экосистемы очень эффективно поглощают и рециклизуют биогены, предотвращают поверхност-ный сток и эрозию. Таким образом, в природе с суши в водоемы попадают от-носительно небольшие количества твердых частиц и растворенных веществ. В результате в озерах, питающихся чистыми реками и ручьями, создаются олиго-трофные, т.е. бедные биогенами условия. Это ограничивает рост фитопланкто-на, но позволяет бентосной растительности развиваться на глубине до 10 м,обычной для эвфотической зоны.

Атмосферный кислород очень медленно растворяется и смешивается с во-дой. Следовательно, бентосные растения не только обеспечивают пищу и убе-жище водным животным, но и поддерживает высокое содержание растворенно-го кислорода на глубине, так как, выделяясь в процессе их фотосинтеза, он по-падает непосредственно в воду.

В олиготрофном водоеме может существовать богатая, разнообразная эко-система, состоящая из рыб, моллюсков и бентосных растений, которыми они питаются.

ЭВТРОФНЫЕ УСЛОВИЯ. В условиях эрозии и вымывания различных ве-ществ из почвы водоем постепенно заполняется наносами и обогощается био-генами. Накопление последних способствует развитию фитопланктона. Как правило, лимитирующим биогеном служит фосфор, но может быть и азот. Вспышка развития фитопланктона начинается обычно при соотношении азота и фосфора равного 10. Кислород, выделяемый планктоном при фотосинтезе, перенасыщает верхний слой воды и улетучивается с ее поверхности. В ясный солнечный день на пруду часто можно наблюдать, как из скоплений нитчатых водорослей всплывают пузырьки кислорода. Таким образом, фотосинтез фито-планктона не пополняет глубинные воды растворенным кислородом.

Более того, у фитопланктона очень короткий жизненный цикл, а это озна-чает, что его постоянный быстрый рост и размножение компенсируются отми-ранием. "Дождь" отмершего фитопланктона переносит усвоенные им биогены на дно, и по мере разложения они вновь высвобождаются. Поскольку холодная, более плотная вода опускается вниз, а теплая поднимается вверх, возникают конвекционные потоки, возвращающие биогены к поверхности, и весь процесс неоднократно повторяется.

Эвторофикацией называется обогащение водоема биогенами, стимули-рующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные расте-

38ния, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитаю-щие на глубине рыбы и моллюски. К помутнению воды ведут и наносы.

ЕСТЕСТВЕННАЯ И АНТРОПОГЕННАЯ ЭВТРОФИКАЦИЯ. В геологиче-ских масштабах времени водоемы постепенно обогащаются биогенами и запол-няются поступающими с суши наносами. Таким образом, их эвтрофикация - со-ставная часть естественного процесса. Люди значительно ускорили его . За не-сколько десятилетий они привели к изменениям, которые в природных условиях происходили бы тысячи лет. Поэтому можно говорить об антропогенной эвтро-фикации, вызванной и ускоренной деятельностью человека, противопоставляя ее естественной.

БОРЬБА С ЭВТРОФИКАЦИЕЙ. Существует два основных подхода к борь-бе с эвтрофикацией. Один из них направлен против ее симптомов: развития во-дорослей и/или снижения уровня растворенного кислорода. При другом стре-мятся устранить причину: чрезмерное поступление наносов и биогенов.

Для устранения симптомов проводят химическую обработку водоемов. Однако обработка водоема гербицидами приводит к гибели не только фито-планктона, но и других организмов, и получаемый эффект краткосрочен.

Проводят также аэрацию водоема путем установки механической системы подачи воздуха. При этом содержание растворенного кислорода поддерживает-ся на достаточно высоком уровне и, по крайней мере, предотвратит замор рыбы. Кроме того, в результате аэрации может также сократиться содержание в воде фосфатов, так как они перейдут в нерастворимую форму. Однако энергетиче-ские затраты на аэрацию крупного водоема велики.

Лучший способ борьбы с эвтрофикацией - контроль за поступлением нано-сов и биогенов. Необходимо выявить и оценить их источники, а затем приме-нить эффективные методы контроля за ними.

Источник всех наносов - почвенная эрозия. Где бы она ни происходила, количество твердых осадков, выносимых ручьями и реками в озера, заливы, океаны, возрастает. Основные источники эрозии: пашни, пастбища, страдаю-щие от перевыпаса, площади, на которых сведен лес, стройплощадки, карьеры и др. Каждый из них может быть не очень большим, но в совокупности они дают значительную часть наносов.

Сначала наносы представляют собой просто смытую почву, но текущая во-да быстро разделяет ее на частицы песка, пыли, глины и гумуса, переносимые с различной скоростью. Грубозернистый материал быстро оседает и засоряет русла на участках с замедленным течением. Пыль переносится гораздо дальше, но обычно оседает в устье реки, впадающей в более крупный водоем. Тонкая глина и гумус могут оставаться взвешенными даже в стоячей воде несколько дней, следовательно, легко сносятся вниз по течению и распространяются по

39крупным озерам, прудам, уменьшая в воде освещенность и усугубляя проблему эвтрофикации.

Источниками биогенов, например нитрат-, фосфат- и калий-ионов, могут быть наносы, удобрения, вымываемые с полей и садов, отходы животноводства, сточные воды населенных пунктов, кислотные дожди. Какой из этих источни-ков наиболее важен, очевидно, зависит от соотношения населенных пунктов и ферм в регионе.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

Оборудование и материалы: Тест-системы для определения нитратов, нит-ритов, рН, хлоридов, фосфатов, сульфатов и др.

Ход работы. Обследовать близлежащие водоемы. Определить в них формы водных растений. Отобрать пробу воды и определить в ней содержание нитра-тов, нитритов, хлоридов, фосфатов, сульфатов, рН.

Сделать вывод о состоянии водоема. Выяснить причины эвтрофикации во-доема.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ееокружения. М.: Наука, 1965. 374 с.

2. Сытник К.М. и др. Биосфера.Экология. Охрана природы. Киев:Наук. думка, 1987. 523 с.

3. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологи-ческую химию. М.: Высш. шк.,1994. 400с.

4. Пругар Я, Пругарова А. Избыточный азот в овощах.М.:Агропромиздат, 1990. 128 с.

5. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. 566 с.6. Опополь Н.И, Добрянская Е.В. Нитраты. Кишинев, 1986. 115 с.7. Небел Б. Наука об окружающей среде: В 2 т. М.: Мир, 1993.8. Израэль Ю.А. и др. Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат,

1983. 206 с.

40

ПРИЛОЖЕНИЕ

Допустимые содержания нитратов в продуктах растениеводства

____________________________________________Продукт | Допустимые уровни, мг/кг

____________________________________________

Картофель ранний 250

Картофель поздний 80

Капуста белокачанная ранняя 450

Капуста белокачанная поздняя 250

Морковь ранняя 200

Морковь поздняя 250

Томаты (открытый грунт) 75

Томаты (закрытый грунт) 150

Огурцы 150

41Лук репчатый 80

Лук перо 300

Свекла столовая 1400

Кабачки 400

Дыни 90

Арбузы 45

Листовые овощи 2000

___________________________________________

ПДК нитратов в питьевой воде 45 мг/л, нитритов 3,3 мг/л.

Согласно рекомендации Всемирной организации здравоохранения суточ-ная доза нитратов для человека составляет 5 мг/кг в день или 300 мг в день при массе человека 60 кг.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................3

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРУГОВОРОТЫ

ОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ........................7

1. КРУГОВОРОТ АЗОТА В БИОСФЕРЕ.................................7

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ....................................................20

2. КРУГОВОРОТ СЕРЫ В БИОСФЕРЕ....................................23

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.....................................................25

3. КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ.........................................................26

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ....................................................32

4. КРУГОВОРОТ ФОСФОРА В БИОСФЕРЕ..........................33

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.....................................................37

425. ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ............................................37

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.....................................................40

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................... 41

ПРИЛОЖЕНИЕ..............................................................................42

АМЕЛИН Василий Григорьевич

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕ

43И ПОСЛЕДСТВИЯ ИХ НАРУШЕНИЯ

Редактор О.Л. Романова

Лицензия № 020275 от 13.11.91 г.Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага для множит. техники. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,56. Усл. кр. -отт. 2,56. Уч.-изд.л. 2,43. Ти-раж 120 экз. Зак. С -

Владимирский государственный технический университет.Ротапринт Владимирского государственного технического университета. Адрес университета и ротапринта: 600026 Владимир, ул. Горького,87.