2. Круговорот фосфора.

Фосфор – один из наиболее важных биогенных элементов. Он входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов клеточных мембран, АТФ, ферментов, костной ткани, дентина. Основные звенья круговорота фосфора:

1) в биотический круговорот фосфор поступает в процессе разложения организмов и постепенно переходит в фосфаты. Основной путь круговорота – превращение нерастворимых солей фосфорной кислоты (H3PO4) в растворимые;

2) большая часть фосфора быстро и прочно связывается с металлами почвы, особенно с Fe и Al;

3) бактерии и особенно микоризообразующие грибы способны растворять фосфаты своими органическими кислотами. Живя в симбиозе с растениями, они делают фосфаты съедобными для них;

4) биосферный фосфор медленно вымывается с континентов в океан. Механизмы возвращения фосфора в круговорот в природе недостаточно эффективны и не возмещают его потерь. Вынос фосфатов на сушу осуществляется в основном с рыбой (около 60 тыс. т. в год). Морские птицы также участвуют в возвращении фосфора в круговорот. Однако перенос фосфора и других веществ из моря на сушу птицами сейчас происходит не столь интенсивно, как в прошлом;

5) человек ускоряет перенос континентального фосфора в океан, добывая ежегодно свыше 100 млн. т фосфорсодержащих пород. Большая часть этого фосфора попадает в море с удобрениями и с моющими средствами, в производстве которых он используется. Фосфорные удобрения усваиваются не более чем на 20 – 30 %. В воде, стекающей с городских территорий, в 7 раз больше этого элемента, чем в воде реки, протекающей по местности, занятой лесом. Кроме того, в стоке с освоенных территорий до 80 % фосфора содержится в минеральной форме, т.е. в виде фосфатов, а в стоке с территорий, занятых естественной растительностью, преобладают органические соединения фосфора. Основной вред от смыва фосфора в водоемы – эвтрофикация. В то же время запасы фосфоритов и апатитов на Земле быстро истощаются.

3.Роль фреонов в разрушении озонового слоя

Озоновый слой Земли – это слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7 и 8 (на полюсах), 17 и 18 (на экваторе) и50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле. Его концентрация на высоте 20–22 км от поверхности Земли ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка очень тонка: в тропиках ее толщина составляет всего  2 мм. Своим существованием озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений (выделение кислорода) и действию на кислород ультрафиолетовых лучей: ЗО₂ + 285 кДж = 2О₃.

Нарастание концентрации хлорфторуглеродов (фреонов), диоксидов азота, метана и других углеводородов, поступающих в дополнение к естественным составляющим атмосферы из техногенных источников, при сжигании углеводородного сырья на транспорте способно уменьшить концентрацию озона.

Главную опасность для атмосферного озона составляет группа химических веществ, объединенных термином «хлорфторуглероды» (ХФУ), называемых также фреонами, которые впервые были получены в 1928 г. В течение полувека эти вещества считались чудо-веще­ст­ва­ми. Они нетоксичны, инертны, чрезвычайно стабильны, не горят, не растворяются в воде, удобны в производстве и хранении. И поэтому сфера применения ХФУ динамично расширялась. В массовых масштабах их начали использовать в качестве хладагентов при изготовлении холодильников. Затем они стали применяться в системах кондиционирования воздуха, а с началом всемирного аэрозольного бума получили самое широкое распространение. Фреоны оказались очень эффективны при промывке деталей в электронной промышленности, а также нашли широкое применение в производстве пенополиуретанов. Пик их мирового производства пришелся на конец 80-х гг. и составил около 1,2–1,4 млн. т в год, из которых на долю США приходилось около 35 %.

Предполагают, что попадая в верхние слои атмосферы, эти инертные у поверхности Земли вещества становятся активными. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в их молекулах нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона превращает его в  кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, опять оказывается свободным и способным к новым химическим реакциям. Его активности и агрессивности хватает на то, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.

Суммарное производство фреонов, используемых при производстве пенопластов, в холодильной, парфюмерной промышленности, бытовых устройствах (аэрозольные баллончики) в 1988 г. достигло 1 млн. т.  Эти высокоинертные вещества абсолютно безвредны в приземных слоях атмосферы. При медленной диффузии в стратосферу они достигают области распространения фотонов высоких энергий и при фотохимических превращениях способны разлагаться с выделением атомарного хлора. Один атом Сl способен разрушить десятки и сотни молекул O₃. Хлор интенсивно реагирует с озоном, действуя как катализатор:

О₃ + Сl = Сl + О₂.

СlO + O = Сl + O₂.

O₃ + О = 2O₂.

Уже найден практически не уступающий заменитель фреонов в аэрозолях – пропан-бутановая смесь. Она почти не уступает фреонам по параметрам, единственным ее минусом является то, что она огнеопасна. Такие аэрозоли уже достаточно широко используются. Для холодильных установок дела обстоят несколько хуже. Лучшим заменителем фреонов сейчас является аммиак, однако он очень токсичен и все же значительно хуже их по физ. параметрам. Сейчас достигнуты неплохие результаты по поиску новых заменителей, но пока проблема окончательно не решена. Благодаря совместным усилиям мирового сообщества, за последние десятилетия производство фреонов сократилось более чем в два раза, но их использование все еще продолжается и по оценкам ученых, до стабилизации озонового слоя должно пройти еще как минимум 50 лет.

26.