Мал.2. Біогеохімічний цикл азоту.

З усіх синтетичних мінеральних добрив азотні добрива вимагають найбільш енергетичних витрат при їх виробництві і тому найдорожчими. Однак в сільському господарстві не розроблені технології безвідходного застосування азотних добрив. Нітрати не повністю використовуються культурними рослинами і суттєво забруднюють грунтові води та водойми,

Проблема нітратного забруднення навколишнього середовища в наш час стала однією з найбільш актуальних.

Біогеохімічний цикл фосфору. Цей цикл має найбільш простий характер (мал. 3). Основний запас фосфору зосереджений на планеті у вигляді гірських порід та мінералів. При їх вивітрюванні утворюються фосфати, які використовуються рослинами для побудови органічних речовин свого тіла. Після відмирання рослин фосфор мінералізують мікроорганізми - редуценти. Втрати фосфору з біогеохімічного циклу пов’язані в основному з винесенням фосфору в моря та океани. Звідти назад на суходіл він може потрапити тільки через рибу або гуано.

Фосфорні добрива виробляють в основному з гірських порід. Таке переведення фосфору з депо в активну частину біогеохімічного циклу так само, як у випадку з азотом, має негативні наслідки. Не використаний культурними рослинами фосфор у результаті вітрової ерозії надходить до водойм, що призводить до евтрофікації.

Особливістю природних екосистем є повторне використання біогенних речовин. Хоча в біогеохімічних циклах деякі з таких елементів і губляться, надходячи в депо, і робляться недоступними для рослин, у природних екосистемах масштаб цих процесів незначний.

Антропогенне природокористування вносить у біогеохімічні цикли чимало перешкод. Так, поширеність процесів спалювання палива, в т.ч. і для потреб сільськогосподарського виробництва, призводить до надходження до атмосфери близько 20 млрд. тонн вуглекислого газу та 700 млн. тонн інших газів і твердих часток. Самі вирубки лісу призводили тільки на території СРСР до винесення з екосистем лісу до 1,2 - 5 тисяч тонн фосфору, 6-20 тисяч тонн азоту та 1,2-6 тисяч тонн кремнію. Перенесені в урбанізовані райони або в агроекосистеми, ці речовини виявляються або зовсім, або тимчасово виключеними з природного їх кругообігу. Ці процеси, по суті, ведуть до появи нового техногенного типу кругообігу хімічних елементів.

Мал. 3. Біогеохімічний цикл фосфору.

2.За рахунок процесів міграції хімічних елементів усі геосфери Землі пов'язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Такий кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія, дістав назву великого (геологічного) кругообігу. Цей кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування — близько 4 млрд років. Потужність великого (геологічного) кругообігу речовин у атмосфері, гідросфері та літосфері оцінюється у 2 • 10¹⁶ т на рік.

Виникнення життя на Землі спричинило появу нової форми міграції хімічних елементів — біогенної. За рахунок біологічної міграції на великий кругообіг наклався малий (біогенний) кругообіг речовин. У малому біологічному кругообігу переміщуються, в основному, Карбон (10¹¹ т на рік), Оксиген (2 • 10¹¹ т на рік), Нітроген (2 • 10¹¹ т на рік) та Фосфор (10⁶ т на рік).

Зараз обидва кругообіги відбуваються одночасно, тісно пов’язані між собою. Завдяки взаємодії різних груп живих організмів між собою та з навколишнім середовищем в екосистемах виникає певна й характерна кожному виду екосистем структура біомаси, створюється своєрідний тип потоку енергії та специфічні закономірності її передачі від однієї групи організмів до іншої, формуються трофічні ланцюги, що визначають послідовну передачу речовини й енергії між трофічними рівнями.

Проблеми народонаселення та ресурсів біосфери тісно пов’язані з реакціями навколишнього природного середовища на антропогенний вплив. Природний екологічно збалансований стан навколишнього середовища зазвичай називають нормальним. При цьому відбуваються малий (біологічний) і великий (геологічний) кругообіги речовин і встановлюються енергетичні баланси між різноманітними геосферами й космосом, що поєднує природу в єдине ціле.

Геохімічний параметр стану навколишнього середовища в наш час унаслідок антропогенного впливу суттєво змінився, особливо стосовно біологічного й геологічного кругообігів. Під впливом людської діяльності відбуваються великі зміни в розподілі хімічних елементів у біосфері, природна й антропогенна трансформація речовин, а також перехід хімічних елементів з одних сполук до інших. Природний біологічний кругообіг речовин порушений людиною на площі, яка досягає майже половини всієї поверхні суши: антропогенні пустелі, індустріальні та міські землі, сади, вторинні низькопродуктивні ліси, виснажені пасовища і т. д. Порушення геологічного кругообігу речовин спричинили такі фактори:

• ерозія ґрунтового покриву та збільшення твердого стоку в океан;

• переміщення величезних мас земної кори;

• видобування з надр чималих кількостей руд, пальних та інших копалин;

• перерозподіл солі в ґрунтах, ґрунтових і річкових водах під впливом зрошувального землеробства;

• застосування мінеральних добрив та отрутохімікатів;

• забруднення середовища сільськогосподарськими, промисловими й комунальними відходами;

• потрапляння до природного середовища енергетичних забруднень.