Дать описание модели техносферного круговорота азота в атмосфере.
1. Изобразите схематически глобальный цикл элемента азота, обозначьте в нем процессы превращения азотсодержащих соединений, резервуары (пулы) и потоки азота.
2.Проанализируйте, какие процессы приводят к накоплению элемента азота в различных резервуарах (пулах). Приведите пример таких природных и антропогенных процессов и их последствий.
3. Приведите примеры процессов превращения одних соединений азота в другие, применяющиеся в хозяйственной деятельности человека.
4. Приведите примеры негативного воздействия соединений азота на человека и окружающую среду.
Решение
Соединения азота в тропосфере – в основном это оксиды азота, аммиак, соли аммония, азотная кислота и нитраты. Из оксидов азота следует выделить N2O, NO и NO2. Другие оксиды азота в условиях тропосферы являются неустойчивыми.
N2O - поступает в атмосферу в основном в результате протекания процессов денитрификации.
Выводится N2O из атмосферы в основном в процессах фотодиссоциации:
N2O + hν = N2 + O, λ< 250 нм (63)
N2O + O(1D) = N2 + O2, (64)
N2O + O(1D) = 2NO (65)
Константы скорости реакций (64) и (65) при 298 К равны 7,4∙10-11 и 8,6∙10-11см3с-1.
В тропосфере NO взаимодействует с гидропероксидными радикалами:
NO + O3 = NO2 + OH·
NO + O3 = NO2 + O2
Диоксид азота в тропосфере разлагается:
NO2 + hν = NO + O(3P), λ< 398 нм
В атмосферном цикле соединений азота важной составляющей является образование азотной кислоты:
NO2 + OH· = HNO3
Часть азотной кислоты разлагается:
HNO3 = NO2 + OH· или
HNO3 + OH· = NO3 + H2О
Основное количество азотной кислоты выводится из тропосферы с атмосферными осадками в виде растворов HNO3 и её солей.
Ежегодно из природных источников в атмосферу поступает около 70 млн т NH3 в пересчете на азот
. Антропогенный вклад в загрязнение атмосферы аммиаком составляет около 4 млн т. Часть аммиака вступает во взаимодействие с радикалами ( в основном с гидроксильным радикалом):
NH3 + OH· = NH2 + H2О
В дальнейшем NH2 легко окисляется до оксида азота.
2. Азот является элементом, необходимым для жизни, он входит в состав молекул белков, нуклеиновых кислот и других биомолекул. Однако молекула атмосферного N2 химически инертна и усвоение из нее N невозможно для зеленых растений суши (основных продуцентов) без процессов фиксации азота – перевода его в биологически усвояемые ионные формы.
Природная фиксация азота
В атмосфере во время грозовых электрических разрядов образуются оксиды азота N2О, NО, NO2.
Так происходит абиотическая фиксация азота. Биологически усвояемые формы азота выпадают на сушу с дождями и снегом. Предполагается, что абиотическая фиксация азота возможна и на поверхности песчинок в пустыне, что может объяснить быстрое развитие растительности весной (в течение короткого влажного периода).
Однако гораздо большее количество азота – поступает из атмосферы в результате его фиксации микроорганизмами
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
