
- •Отличия геохимии от химии:
- •Развитие биогеохимии (основные вехи)
- •Школы геохимии
- •Первичный синтез элементов:
- •Немного о челябинском метеорите
- •Происхождение жизни
- •Концепция «первичного бульона»
- •Некоторые гипотезы происхождения жизни:
- •Бактериальная гипотеза
- •Пиритовая гипотеза
- •Происхождение жизни на глинистых минералах
- •Кислород
- •Углерод
- •Цикл углерода:
- •Глобальные потоки углерода
- •Баланс серы в литосфере, млн.Т ( )
- •Миграция в наземных экосистемах
- •Круговорот фосфора в океане
- •Кальций
- •Биогеохимический аспект. Человек и окружающая среда
- •Биогеохимическая организованность биосферы.
- •Биогеохимические циклы
- •Биогеохимическое картирование
- •Химический состав среднестатистического человека (70 кг)
- •В человека поступает в сутки:
- •Наземные экосистемы
- •Травяные экосистемы
- •Регенерация биомассы.
- •Энергетика
- •Ноосфера. История образования
- •Античность
- •Средневековье
- •Новое и Новейшее время
- •Цикличность и периодичностьбиогенных процессов
Кислород
Больше половины земной коры как по объему, так и по массе сложено кислородом.
Так как ион кислорода в 3-5 раз больше катионов, то он составляет 93-95 % от объема земной коры. По сути дела, все элементы находятся в атмосфере кислорода.
Сравним:
В 930 г гороха всыпали 70 г пшена, мака и т.д.
Подобным образом устроено и твердое вещество.
Кислород – сильный окислитель. У кислорода на внешней оболочке 6 электронов. Он стремится отобрать 2 электрона, выделив при этом энергию.
Конечно, элементы с 7 электронами на внешней оболочке более мощные окислители (F, Cl, Br, I, At), но их значительно меньше в природе, чем кислорода.
Практически во всех минералах и большинстве органических соединений элементы связаны друг с другом через кислород.
АЗОТ
M=14.0067
5 электронов на внешнем уровне.
Кларк
В сухой почве 2-3 %
В живом веществе занимает 4 место (после O, C, H).
Азот образует аминокислоты
Так как азот меняет валентность:
Казалось бы, что азот активен, но это не так. В частности ведет себя как инертный газ.
Процессы, связанные с азотом:
Фиксация атмосферного азота в организмах (немного даже при дыхании)
Минерализация (обратный процесс)
N(орг.) N (неорг.)
Нитрификация
Окисление
в нитрит
и нитрат
Денитрификация
Разложение
органического азота до газа
Ассимиляция
Превращение: неорганического N в органический N
Энергетический круговорот азота в биосфере подобен биоциклу углерода.
белки (N восстановлен, богат энергией) (нуклеиновые кислоты, потеря энергии)
2.5
– 3.5 млрд. лет назад атмосфера была
бескислородной и практически целиком
состояла из
,
как современная атмосфера Венеры
(плотная, тяжелая).
Но азота в объемном отношении было столько же, сколько и сейчас, но не в процентном отношении, т.е. -тяж.????
Типы реакций:
В бескислородной атмосфере азот образовывал
, реагируя с присутствовавшими в атмосфере
.он мог восстанавливаться до азота атомарного или до . Возможно, первые органические молекулы начала жизни были цианидами CN
Окисление до и выделение H
Появление N. Азотное дыхание
Ассимиляция нитратов – азотное питание ( в особенности, бобовыми растениями)
N |
|
|
СЕРА
Изотопы:
Сера – важнейший биогенный элемент, который передает энергию и способен образовывать вещество.
бактерия
вдыхает
,
выдыхает сульфат-ион. Биогенный процесс
делит изотопы. В живом веществе
концентрируются легкие изотопы. По
увеличению количества легких изотопов
отбивают первичную серу от вторичной
(биогенной).
Оказалось, биогенная сера появилась в осадках после 2.5 млрд. лет.
Образовавшиеся
древнейшие сульфаты(соли
):
Гипс
Ангидрид
Барит
При метаморфизме сульфатов образовался лазурит – продукт синтеза докембрийских сульфатов и силикатов в зоне глубокого метаморфизма:
Лазурит – минерал синего цвета.
2 месторождения:
На Памире (темно-синий с кристаллами пирита)
На Байкале
В древности лазурит был ценнейшим камнем.
Природных красок почти нет.
Синий
цвет неба и моря получается из «белого»
солнечного света, когда пары
в воздухе поглощают красные лучи.
Медь лазурит малахит
Синий зеленый
Картины богатых художников эпохи Возрождения сохранили свой голубой цвет. Бедные художники применяли в качестве краски лазурит: голубой зеленый (окисление).
Медь дает голубой цвет. Другие сульфаты имеют биогенное происхождение. Это связано с появлением кислорода в атмосфере.
Ba сроден с Ca и изоморфно с ним сочетается.
Но у Baбольшой радиус катиона. Именно поэтому он выдавливается из кристаллической решетки
Пример:
анортит
Ba
растворим в соединении с Cl
(
)
и присутствует в растворах вместе с
.
Но как только Ba
встречается с сульфат-ионом, он выпадает
в осадок (
).
Барит может случит указателем на тектонические разломы, т.к. в силу большого размера катиона Ba во время движения он выдавливается в первую очередь.
Ba
имеет свойство поглощения
излучения и рентгеновского излучения.
Пример: баритовая штукатурка в
рентгеновском кабинете, бариевая каша).
В последний млрд. лет обогащение серы легкими изотопами достигло равновесия.
Оказалось, в большинстве даже гидротермальных горных пород сера биогенная. Большой процент биогенной серы находится в вулканах, что свидетельствует о том, что и магма нередко оказывается из осадочных горных пород.
Серобактерии
едят серу получают
энергиювыделяют
М
етеорит
«Каньон Дьябло»
Существует эталон: метеорит «каньон дьябло» взят за основу по составу свинца и серы.
Изотопный состав первичного свинца был определен по метеоритному веществу, практически свободному от U и Th, исходя из допущения совместного происхождения метеоритов и Солнечной системы. В настоящее время в качестве первичного принят изотопный состав троилита из метеорита Каньон Дьябло.
В
ряде исследований по метеоритам М.
Каньон-Дьябло используют в качестве
стандартного (напр., при рентгеноспектральном
микроанализе никелистого железа М., при
масс-спектрометрическом изучении
изотопного состава S, не только метеоритной,
но и земной и т. п.).