ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Биологический факультет
Самостоятельная работа
Глобальный цикл азота
УФА - 2018
План
•Геохимические характеристики азота
•Особенности азота
•Фиксация азота
•Распределение масс азота в биосфере
•Структура глобального цикла
•Эволюция глобального цикла
•Увеличение запасов азота в природе
•Процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации
•Проблема загрязнения соединениями азота
•Антропогенная деформация цикла азота
•Литература
Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь. Так, почти 80% воздуха, которым мы дышим, состоит из этого элемента.
Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере.
Круговорот азота складывается из следующих процессов: фиксация, ассимиляция, нитрификация, денитрификация, разложение, выщелачивание, вынос, выпадение с осадками и т. д.
Молекула Оксида азота(III)
Элемент V группы главной подгруппы
Элемент №7 |
N |
Элемент |
типичный |
малого 2-ого |
|
неметалл |
периода |
+7 )2e )5e
1S22S22P3
Возможные степени окисления:
-3, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Химические свойства азота
1. Азот реагирует с кислородом (при температуре электрической дуги)
N2 + O2 =2NO
2.Азот реагирует с водородом (при температуре 300 0C и давлении 20-30 МПа)
N2 +3H2 =2NH3
3.При повышенной температуре азот реагирует
снекоторыми металлами
3Mg + N2 =Mg3N2
Особенности азота
•В воздухе содержание азота 78 %.
•Азот не принимает непосредственного участия в энергетическом обмене, но входит в состав белка.
•Фиксировать атмосферный азот могут только некоторые организмы.
•Разложение азотсодержащих веществ происходит в почве в несколько стадий с использование разных групп микроорганизмов.
Фиксация азота
Огромные запасы газообразного азота совершенно недоступны для высших растений и животных. Вовлечение его в биогенный круговорот совершается двумя путями.
В первом случае азот превращается в двуокись азота NO2 под влиянием электрических разрядов, происходящих во время гроз, или в результате фотохимического окисления. Двуокись азота растворяется в воде, в почве и окисляется дальше. Этим путем за год 1 м2 поверхности получает 30 мг NO3.
Второй путь вовлечения азота в круговорот осуществляется азотфиксирующими микроорганизмами. Эти микробы разделяются на две группы:
1)клубеньковые бактерии, фиксирующие азот в симбиозе с бобовыми растениями;
2)свободноживущие бактерии.
Распределение масс азота в биосфере
Резервуары |
Масса, 109 т (гигатонн) |
Атмосфера |
3 870 000 |
Мировая суша, всего |
135 |
Биомасса растений (до воздействия человека) |
25 |
Органическое вещество почвы |
110 |
Океан, всего |
20 985,52 |
Биомасса фотосинтетиков |
0,20 |
Биомасса консументов |
0,32 |
Органическое вещество (растворенное и взвешенное) |
300 |
Растворенные ионы NO3 |
685 |
Растворенный газ N2 |
20 000 |
Земная кора, всего |
765 000 |
Осадочная оболочка |
600 000 |
Гранитный слой континентального блока |
165 000 |
Нахождение в природе
По распространенности в земной коре азот занимает 17-е место, на его долю приходится 0,0019% массы земной коры
В свободном виде – в атмосфере
Содержание в воздухе 78% по объему
В связанном виде — в основном в составе двух селитр: натриевой NaNO3 (встречается в Чили, отсюда название чилийская селитра) и калиевой KNO3 (встречается в Индии, отсюда название индийская селитра) и ряда других соединений.
Азот присутствует во всех живых организмах (1-3% на сухую массу), являясь важнейшим биогенным элементом.
Он входит в состав молекул белков, нуклеиновых кислот, коферментов, гемоглобина, хлорофилла и многих других биологически активных веществ.