глобальный цикл фосфора

Фосфор также один из важнейших химических элементов, поскольку он играет огромную роль в биологических и биогеохимических процессах. Фосфор – необходимый компонент ДНК и фосфолипидных молекул клеточных мембран. Наряду с азотом, фосфор контролирует биологическую продуктивность наземных и морских экосистем вследствие невысокого содержания этих элементов в экосистемах.

Основные резервуары фосфора – экосистемы суши, океаны и отложения наносов в водоемах. Газообразные формы фосфора практически не существуют, и поэтому в атмосфере его нет. В литосфере подавляющая часть фосфора кристаллических пород содержится в апатитах (95 %). Первоначально почти весь фосфор на суше образовался вследствие выветривания апатитов. Осадочные отложения вторичного характера – фосфориты, дающие около 80 % всей мировой добычи фосфора.

Фосфор участвует в цикле осадочных элементов. Источниками фосфора, главным образом, служат горные породы и осадочные отложения, образовавшиеся в далекие геологические эпохи. В земной коре в количестве около 0,1% он содержится в виде химических соединений и минералов. Поскольку практически все соли фосфора труднорастворимы, то фосфор химически малоактивен, малоподвижен и, следовательно, труднодоступен для живых организмов. В живых клетках фосфор находится в форме фосфит- (Р0₃)~, (Р0₃)^2- или фосфат-ионов (Р0₄)³ . Поэтому глобальный цикл фосфора наименее замкнут проще, чем цикл азота, и происходит только в твердой и жидкой средах. Круговорот осуществляется в основном за счет выветривания горных пород (резервный фонд фосфора), и поэтому наблюдается односторонний поток фосфора с суши в воду и далее — в донные отложения.

Биогеохимия фосфора весьма отлична от биогеохимии других биогенных элементов (углерода, кислорода, азота, серы), поскольку фосфор, в отличие от других биогенов, практически не встречается в газообразной форме. Это создает однонаправленный поток фосфора вниз по уклону под действием силы тяжести, главным образом в виде тонкодисперсных наносов, на поверхности которых адсорбированы соединения фосфора. Таким образом происходит транспорт этого элемента реками в системы с замедленным водообменом (озера, водохранилища, моря и пр.), где и отлагаются наносы, относительно богатые фосфором. Противоположного потока не существует, что создает реальную опасность значительного обеднения фосфором экосистем суши (в том числе и агроэкосистем) с соответствующим снижением их биологической продуктивности.

Многие фосфорсодержащие вещества имеют антропогенное происхождение и также включаются в кругооборот. Практически все поверхностно- активные вещества (ПАВ) содержат фосфор: их сброс с промышленными и бытовыми стоками, а также смыв с полей фосфорных удобрений приводит к загрязнению и эвтрофикации замкнутых водоемов и прибрежных участков морей.

Пока же вследствие антропогенной деятельности, приводящей к повышенной эрозии почв, смыву фосфорных удобрений и сбросу неочищенных сточных вод, интенсивность потоков фосфора в мире увеличилась. Это приводит к усилению процессов эвтрофикации водоемов. Общемировая величина потока фосфора в гидросферу оценивается величиной около 20 млн т в год.