FOSFOR. w litosferze. apatyty: Ca 5 (PO 4 ) 3. fluoroapatyty hydroksyapatyty chloroapatyty

Transkrypt

1 FOSFOR

2 FOSFOR w litosferze apatyty: Ca 5 (PO 4 ) 3 F Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl fluoroapatyty hydroksyapatyty chloroapatyty

3 FOSFOR w litosferze apatyty: Ca 5 (PO 4 ) 3 F Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl fluoroapatyty hydroksyapatyty chloroapatyty w wodach: H 2 PO 4 - HPO 4 2-

4 FOSFOR w organizmach Ŝywych: kwasy nukleinowe ATP fosfokreatyna związki strukturalne (fosfolipidy, fosforan wapnia)

5 FOSFOR w organizmach Ŝywych: kwasy nukleinowe ATP fosfokreatyna związki strukturalne (fosfolipidy, fosforan wapnia) średnio 1,1% masy ciała człowieka kości i zęby 7%

6 FOSFOR W glebach - słaba rozpuszczalność -mała mobilność -MIKORYZA

7 FOSFOR organizmy Ŝywe przemiany biologiczne P organiczny stabilny P organiczny przemiany geochemiczne P rozpuszczalny wg. Schlesinger 1991 P pierwotny minerały wymywanie P wtórne minerały P związany

8

9 Obieg fosforu ryby, guano 0,07 t x10 6 t x10 6 x rok -1 Ŝywe organizmy martwa materia organiczna ,4 Ŝywe organizmy martwa materia organiczna nawozy 11 PO 4 nieorg. w glebie wietrzenie 12,6 P głębinowy osady głębokomorskie

10 FOSFOR

11 prawo czynników ograniczających Justus von Liebig.. względne znaczenie jakiegoś czynnika ograniczającego jest tym większe, im bardziej dany czynnik, w porównaniu z innymi stanowi minimum.

12 Deficyty biogenów

13 Deficyty biogenów azotowe: Nawozy: naturalne np. saletra chilijska, sztuczne siarkowe (rzadko) potasowe (gleby piaszczyste i torfowe) fosforowe naturalne źródło fosforyty i apatyty

14 Deficyty biogenów azotowe: Nawozy: naturalne np. saletra chilijska, sztuczne siarkowe (rzadko) potasowe (gleby piaszczyste i torfowe) fosforowe naturalne źródło fosforyty i apatyty

15 Eutrofizacja - azot i fosfor fosfor (>30 µg/l), azot (>1500 µg/l), N:P 30:1 - ogranicza fosfor N:P 6:1 - ogranicza azot

16 Fosfor w oceanie Capone i Knapp 2007

17 Fosfor w oceanie Sinice (Trichodesmium) Capone i Knapp 2007

18 Eutrofizacja ELA - Experimental Lakes Area (Kanada)

19 Eutrofizacja ELA - Experimental Lakes Area (Kanada)

20 Nature vol. 461, 8 October 2009

21 Eksploatacja (2008): 161 mln ton fosforytów/rok Nature vol. 461, 8 October 2009

22 Eksploatacja (2008): 161 mln ton fosforytów/rok Elser 2011 Nature vol. 461, 8 October 2009

23 śelazo

24 śelazo Fe 0 Fe 2+ Fe 3+

25 śelazo BIF Fe 0 Fe 2+ Fe 3+ Fe 2+ Fe 3+ + e -

26 100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% wapń 2,4% magnez 4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% tlen 30% 40% 20% Ŝelazo 36% tlen 48% 0% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

27 śelazo Litosfera: piryt (FeS 2 ) hematyt (Fe 2 O 3 ) limonit (Fe 2 O 3 *nh 2 O) magnetyt (Fe 3 O 4 ) syderyt (FeCO 3 )

28 śelazo ORGANIZMY śywe: hemoglobina mioglobina enzymy Hem b Fe 2+ Fe 3+ + e -

29 ATMOSFERA pył pył LĄD OCEAN rudy darniowe Fe 3+ rzeki zawiesiny roztwór Fe 3+ (3 ppb) roztwór Ŝelaza Fe 2+ rudy Ŝelaza Fe 3+ skały krystaliczne minerały Ŝelazomagnezowe Fe 3+ wietrzenie lateryty Ŝelaziste Fe 3+ skały osadowe syderytowe rudy Ŝelaza Fe 3+ +Fe 2+ diageneza osady warunki utleniające Fe 3+ osady warunki redukcyjne Fe 2+ metasomatoza niska temperatura wysoka temperatura

30

31 Bakterie Ŝelazowe (Thiobacillus, Leptospirillum) Thiobacillus ferrooxidans Fe 2+ Fe 3+ + e -

32 śelazo BIF Fe 2+ Fe 3+ + e -

33

34 Korelacja opadu pyłu (Fe) i zawartości chlorofilu

35 Badania nad nawoŝeniem mórz Ŝelazem ( ) stęŝenie azotanów Boyd i in. 2007

36 Badania nad nawoŝeniem mórz Ŝelazem ( ) Crozet stęŝenie azotanów Kerguelen Boyd i in. 2007

37 Zakwity glonów koło wysp Kerguelenów km2 Blain i in sekwestracja węgla/ jednostkęŝelaza x większa niŝ w dotychczasowych badaniach

38 Zakwity glonów koło wysp Kerguelenów sekwestracja węgla/ jednostkęŝelaza x większa niŝ w dotychczasowych badaniach Blain i in Wyspy Crozet (powierzchnia zakwitu km 2 dopływ 270 t Ŝelaza (pyły) wzrost produktywności 3 x Pollard i in (Nature) słaba sekwestracja węgla

39 WAPŃ

40 100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% wapń 2,4% magnez 4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% tlen 30% 40% 20% Ŝelazo 36% tlen 48% 0% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

41 WAPŃ W skorupie ziemskiej 2,4% minerały krzemianowe CaSiO 3 węglany - wapień CaCO 3 siarczany - gips CaSO 4 *2H 2 O fosforany - apatyt Ca 3 (PO 4 ) 2 fluorki fluoroapatyt Ca 3 (PO 4 ) 3 F

42 WAPŃ W wodzie: morskiej mg/kg słodkiej 15 mg/kg

43 WAPŃ W ORGANIZMACH śywych - buduje szkielety i muszle - udział w metabolizmie komórek (pompa wapniowa) - zmienia konformację białek - udział w mechanizmach regulacyjnych w komórkach - udział w przekazywaniu bodźców W organizmie człowieka średnio 1,4% kości 17%

44 WAPŃ TWORZENIE SKAŁ WAPIENNYCH 1. wytrącanie nieorganiczne Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) CaCO 3(s)

45 WAPŃ TWORZENIE SKAŁ WAPIENNYCH 1. wytrącanie nieorganiczne Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) CaCO 3(s) 2. na drodze organicznej

46 2. na drodze organicznej

47 2. na drodze organicznej Wiciowce roślinne (Coccolithophores) Otwornice (Foraminifera) Emiliania huxleyi

48 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 2- + SiO 2 OCEAN wietrzenie (1) LITOSFERA krzemiany w skałach

49 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O wietrzenie (1) OCEAN (2) OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach

50 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O wietrzenie (1) OCEAN (2) OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach

51 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O wietrzenie (1) OCEAN OSADY (2) LITOSFERA krzemiany w skałach około m głębokość kompensacji węglanów(ccd)

52 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 3. Przetwarzanie osadów (w głębi litosfery) CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm (2) około m OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach tektonika (3)

53 1. Wietrzenie krzemianów (na lądzie) CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3- + SiO 2 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 3. Przetwarzanie osadów (w głębi litosfery) CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 odparowywanie CaSO 4, CaSO 4 *H 2 O wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm (2) około m OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach tektonika (3)

54 CYKL WAPNIA POWIĄZANY Z CYKLEM WĘGLA 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O odparowywanie CaSO 4, CaSO 4 *H 2 O wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm (2) około m OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach tektonika (3)

55 Wzrost stęŝenia CO 2 a organizmy planktoniczne Emiliania huxleyi Gephyrocapsa oceanica Wiciowce roślinne (Coccolithophores) Riebsell i in (Nature)