Биогеохимични кръговрати на урана, мангана, цинка, живака, въглерода, алуминия и силиция


Категория на документа: Химия



Растителна фотосинтеза - основен процес на планетата Земя, чрез който се синтезира първична органика. Първичната органика е тази която се синтезира от неорганични вещества. Неорганичния въглерод се е превърнал в органичен. Източник на енергия на растенията е слънчевата светлина или изкуствена светлина с определена дължина на вълната. Признак на фотосинтезата е, че растенията отделят молекулен кислород / краен акцептор на електрони/, използван от аеробните организми за дишане.
Хемосинтеза - аеробен процес при който се синтезира първична органика, само че докато висшите растения използват като източник на енергия светлина, то при хемосинтезата ХЛБ използват химичната енергия от неорганичен произход и то от строго определени съединения, от йони и минерали. Елементи служещи като донори на електрони източници на химична енергия от неорганичен тип заХЛБ-С, N,Fe, S, H и U.
Бактериална фотосинтеза - осъществява се в анаеробни води в които прониква слънчева светлина. Те са разположени под горната аеробна зона и в нея няма разтворен кислород. Вместо светлинна енергия се синтезира първична органика и то е анаеробен процес.

В анаеробна среда има два типа дихателни процеси за снабдяване на съответните организми с енергия , при тях има усвояване на електрони.
- анаеробно дишане - типичен електронен транспорт, отнемане на електрони, мембранно фосфорилиране, има движение на електрони през дихателната верига, образуване на аденозин три фосфат.

- Ферментация - няма окисления и редукция, няма ел. транспорт. Има субстратно фосфорилиране / характерен начин за превръщане на хим. Енергия в биологична /.

- Аеробните процеси при един и същ тип трансформации на дадени елементи се отличават с по-висока скорост. При транспорт на единица субстрат се отделя по-голямо количество енергия.
Хетеротрофите разграждат органиката в аеробна и анаеробна среда.
Биополимери - органични съединения с голяма молекулна маса, т.е. с големи размери на молекулите, затова когато се освободят първия етап е хидролиза, което означава разграждане във водна среда. Поради голямата си молекулна маса биополимерите трябва да се разграждат до мономери, за да могат да проникнат в клетъчните обвивки.

ХЛТ окисляват молекулният водород до вода; нитрифициращите бактерии окисляват амоняка до нитрат / асимилативна редукция на нитрати /.
Биогеохимичен кръговрат на алуминия / Al /
Алуминият е най-изобилният метал в земната кора и третият най-изобилен химичен елемент в нея, след кислорода и силиция. Той съставя около 8% от теглото на твърдата покривка на Земята. Химически активен, алуминият рядко се среща в природата в чист вид, а обикновено е съставна част от някой от повече от 270-те съдържащи алуминий минерали. Сред тях основен източник за промишлен добив на алуминий е бокситът.

Характерни за алуминия са относително ниската му плътност и устойчивостта му на корозия, дължаща се на пасивирането чрез образуване на плътен повърхностен слой от оксиди. Конструктивните елементи, изготвени от алуминиеви сплави, играят ключова роля в авиацията и намират значително приложение в другите клонове на транспорта и в строителството. Химическите свойства на алуминия го правят полезен като катализатор или добавъчен материал в различни химични смеси, като взривните вещества, базирани на амониев нитрат. Въпреки че електропроводимостта му е значително по-ниска от тази на медта, алуминият е често използвана алтернатива при производството на електрически проводници, поради по-ниската му плътност и цена.
Връзката Al-Si-O при алумосиликатите е по-слаба от връзката Si-O-Si при силикатите. Глините са алумосиликати - източник на Al и Si за микроорганизмите. Алуминият стимулира растежа на органиката, но при повишени концентрации става токсичен за живитеорганизми. Бокситите са алуминиеви хидроокиси Al(OH)3[ALOOH].
При pH ˂ 4 различни хемолитотрофни микроорганизми разтварят Al като Al3+ и продуцират киселини, които разтварят Al съединения по химичен път / ацидолизис /.
При pH > 10 хетеротрофни бактерии продуцират комплексиращи агенти с помощта на които извършват деструкция до AlO-4 алуминати / алкализация /.

Водоразтворимите съединения Al3+ и AlO-4 влизат в състава на растения, микроорганизми и се усвояват. След смъртта им чрез минерализация се получава алуминиев хидроксид Al(OH)3.
Биогеохимичен кръговрат на силиция / Si /

Силицият е вторият по разпространение химичен елемент в Земната кората след кислорода. Той не съществува в свободно състояние, а под формата на силициев диоксид (в пясъка, кварц) или като силикат (каолин).

Скалите съдържащи Si се подлагат на ерозия / химична, физична и биологична / и чрез ацидолизис, алкалолизис и комплексолизис от микроорганизми Si мигрира в околната среда в йонна форма и като много малки твърди частици.

Ацидолизис - киселинно разграждане. Той може да се осъществи чрез минерални и органични киселини.

Чрез минералното окисление се образуват азотна и сярна киселина. В резултат на нитрификацията се образува азотна киселина.
Алкалолизис - алкално разтваряне.
Комплексолизис - свързване на елемент / преминал в йонна форма / в комплекси. Тук може да бъде приложен химичния закон, че скоростта на една реакция може да се ускори като се отнеме един от продуктите й.

Разтворимата форма Si ( OH )4 се усвоява от растенията и микроорганизмите, но той не е биогенен елемент.
Силикатните бактерии са спорообразуващи и се използват за рекултивация. Бактерии от r. Bacillus circulans с големина 3-4 микрона образуват големи слизести капсули от полизахариди и с помощта на ензими разгражда Si-Al-O / кварц /, който се трансформира в течно стъкло. Бактериите ползват органика за източника на въглерод и енергия и с протонна атака атакуват връзката Si-Al и я свързват с екзополизахаридите. Така Si преминава в биомасата и когато слизестата капсула се насити с него, клетката загива и остава само капсулата. След смъртта им Si се освобождава в минерална форма.

Диатомеите са микроскопични водорасли, които активно усвояват неорганичен Si и образуват фини порести структури. Скелета на диатомейната клетка е изграден от Si и след смъртта му, клетката се утаява, а органиката се разгражда.

Така микроорганизмите играят важна роля за миграцията на Si и са важен почвообразуващ фактор.

Използвани материали: bg.wikipedia.org
Записки от лекции при проф. Грудев
Графики: referati.org





Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Биогеохимични кръговрати на урана, мангана, цинка, живака, въглерода, алуминия и силиция 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.