Размещено на http://www.allbest.ru/

Роль химии в экологии

Козлов Н.В., Тюрина С.Г.,

Военный институт материального обеспечения,

Вольск, Саратовская обл., Россия



Введение

В основе жизни, как и в основе изменения химического состава биосферы, лежат химические процессы, для описания и управления динамическим равновесием в биосфере необходимо знание химических механизмов взаимодействия между отдельными подсистемами. Эта область экологии оформилась в отдельную научную дисциплину - химическую экологию, под которой понимается наука о химических взаимодействиях между живыми организмами и неживой природой. В задачи химической экологии входят вопросы о степени влияния отдельных видов антропогенных воздействий на живую природу, предсказания возможных экологических последствий химических загрязнений. Доминирующим аспектом здесь является биологический.

В настоящее время экология представляет собой сложный интегрированный комплекс наук. Специалисты-химики должны иметь достаточно ясное понимание вопросов взаимоотношения современного технизированного общества и окружающей среды, функционирования биосферы в условиях все усиливающегося антропогенного давления, методов анализа природных объектов, контроля качества окружающей среды и места химии в экологической науке.

Целью данного реферата является рассмотрение взаимосвязи химии и экологии в аспекте химических процессов, протекающих в биосфере, как глобальной экосистеме Земли.

На основе цели можно выделить ряд задач реферата: рассмотреть роль и место химии в науке экологии, проанализировать строение биосферы и химические процессы, протекающие в ее компонентах: атмосфере, гидросфере, литосфере и почве.

Для выполнения реферата были использованы учебные пособия по химической экологии, химии окружающей среды и статьи из периодических изданий по теме реферата.

Роль и место химии в науке экологии

Экология - это наука об отношениях организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой. Экология - это раздел биологии, изучающий взаимосвязи между организмами и их средой обитания, о круговороте веществ в природе и потоках энергии, делающих возможной саму жизнь на Земле. Главная задача современной экологии - изучение и прогнозирование антропогенных изменений в среде обитания, обоснование и разработка методов ее сохранения и улучшения в интересах человечества.

Современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук таких, как география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура. Приставка эко- появляется у многих естественных и общественных наук.

Что касается сочетания двух понятий "экология" и "химия", то здесь выделяются такие дисциплины, как биохимия и химическая экология:

- вещества, входящие в состав организма, их структуру, распределение, превращение и функции изучает наука биохимия;

- с точки зрения биологии в рамках экосистемы существует понятие химической экологии - это наука о химических взаимоотношениях живых организмов между собой и с живой и неживой природой.

Предмет химической экологии - это химизм и принципы взаимодействия животных и растительных организмов между собой и неорганической средой посредством взаимно перекрещивающегося действия различных молекул.

Природные вещества в биосфере, их превращение и транспорт в естественных условиях и под воздействием антропогенного фактора изучает экологическая химия. Однако иногда особо выделяется антропогенное химическое воздействие на процессы в биосфере посредством действия любых химических веществ - продуктов деятельности человека, например, СО ₂, и действия веществ не свойственных природе, например, пестициды, и называют этот раздел экологической химией, однако такое представление слишком узко.

В настоящее время понятия "Химическая экология" и "Экологическая химия" в общественном и научном сознании отождествляются, но однозначного определения этой науки нет. Чаще всего биологическая составляющая химической экологии опускается, и под этими терминами подразумевается наука о процессах трансформации и миграции химических соединений природного и антропогенного происхождения в биосфере.

На рисунке 1 схематически представлены области исследования химической, биологической и экологической наук и их взаимосвязь.

Рис. 1. Связь химических, биологических и экологических наук Хохлова О.Н. Введение в химическую экологию: Учебное пособие. Часть 1. - Воронеж: Издательскополиграфический центр ВГУ, 2012. - С. 10.

Роль химической экологии в общей системе экологических знаний и природоохранной деятельности возрастает по нескольким причинам.

1. Среди факторов, нарушающих природные равновесия, химические вещества различного происхождения имеют первостепенное значение.

2. Химические факторы более заметны и легче поддаются анализу, чем, например, изменения биологического или географического фактора.

3. Химическим методам и средствам (химической технологии) принадлежит ведущая роль в охране окружающей среды.

Задачи химической экологии как любой науки - это описание, объяснение тех или иных процессов в системе и предсказание поведения системы в заданных условиях. В случае химической экологии объектом

внимания является конкретная экосистема или биосфера в целом. Зилов Е.А. Химия окружающей среды: Учебное пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т, 2006. - С. 12.

Строение и химический состав биосферы

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой) как и любая экосистема, состоит из биотической и абиотической частей. Биотическая часть состоит из живых организмов таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов.

Абиотическая часть представлена:

- почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород, и физической средой порового пространства;

- атмосферным воздухом до высоты, на которой возможны еще проявления жизни;

- водной средой океанов, рек, озер.

Биосферу слагают три категории субстанций.

1. Живое вещество - совокупность всех живых организмов: микроорганизмы, растения и животные, их активная биомасса.

Под живым веществом В.И. Вернадский, автор учения о биосфере, понимает все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы - он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов различное и строение молекул другое.

Общим свойством жизни является присутствие в живом веществе активных белковых молекул. С химической точки зрения, живое и биогенное вещество биосферы представлено Шубина М.В. Химические элементы и минералы в биосфере: Учебное пособие Магнитогорск, 2017. - С. 45. - [Электронный ресурс]- URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=3051 2018.:

- спиртами, например, С ₂Н ₅ОН,

- жирными кислотами СН ₃(CH₂)_nСООН,

- аминокислотами, составляющими основу белка

- пуринами

- пиримидинами

- сахарами

Последние являются составными частями нуклеиновых кислот, содержащихся в каждой клетке (дезоксирибонуклеиновые кислоты - ДНК - в ядре клетки и рибонуклеиновые - РНК - в цитоплазме). Из названных органических соединений образуются сложные молекулы углеводов, белков, жиров, и нуклеиновых кислот.

2. Биогенное вещество - мертвая органика, все формы детрита, а также биогенные горные породы, включая часть ископаемого топлива. Биогенными элементами называют растворимые элементы, жизненно необходимые организмам.

Макробиогенными элементами называют элементы, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах.

Микробиогенными элементами называют элементы и их соединения, которые хотя и необходимы для жизнедеятельности биосистем, но требуются в крайне малых количествах. Для растений, например, наиболее важны 10 микроэлементов: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, Co, V.

Для фотосинтеза необходимы: Fe, Mn, Cl, V.

Для азотного обмена необходимы: Fe, Mо, В.

Для других метаболических функций необходимы: Mn, В, Co, Cu, Si.

Все эти элементы кроме бора необходимы и животным. Кроме того им может требоваться Se, Cr, Ni, F, I, Sn.

Между макро- и микроэлементами нельзя провести четкую границу, также как и между различными группами организмов.

3. Биокосное вещество - смеси живого вещества и биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битумные пески, часть осадочных пород; сюда же можно отнести и земную атмосферу).

Биогеохимические принципы Вернадского включают в себя следующие положения:

1) биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. Этот принцип в наши дни нарушен человеком.

2) эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. Этот принцип при антропогенном измельчении средних размеров особей биоты земли, к примеру, когда лес сменяется лугом, а крупные животные мелкими, начинает действовать аномально интенсивно.

3) живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей средой, создающейся и поддерживающейся не Земле космической энергией Солнца.

Вследствие нарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Для того, чтобы понять роль химических элементов в функционировании биосферы, необходимо также рассмотреть явление биогеохимических циклов, которые совершают химические элементы в биосфере.

Биогеохимические циклы химических элементов

Чтобы жизнь продолжала существовать, химические элементы должны постоянно циркулировать из внешней среды в живые организмы и обратно, переходя из протоплазмы одних организмов в усвояемую для других организмов форму. Таким образом, перемещения и превращения веществ и элементов в природе под действием биологических и геологических факторов, сопровождающиеся перераспределением энергии, поступающей от Солнца, образуют биогеохимические циклы.

Существование биогеохимических циклов создает возможность для саморегуляции системы, что придает экосистеме устойчивость - постоянство процентного состава различных элементов в ней или так называемый гомеостаз. Механизмы, обеспечивающие восстановление равновесия в круговороте, возвращение элементов в круговорот, во многих случаях основаны на биологических процессах. Вещества в круговоротах постоянно трансформируются, перестраиваются, обмениваясь атомами, а сами атомы остаются неизменными.

В науке выделяются большой и малый круговороты веществ.

В основе большого или геологического (абиотического) круговорота веществ лежит процесс переноса минеральных соединений из одного места в другое в масштабах планеты. Около половины падающей на Землю лучистой энергии расходуется на перемещение воздуха, выветривание горных пород, испарение воды, растворение минералов. Движение воды и ветра приводит к эрозии, транспорту, перераспределению, осаждению и накоплению механических и химических осадков на суше и в океане. В течение длительного времени образующиеся в море напластования могут возвращаться на сушу - и процессы возобновляются.

В основе малого или биологического (биотического) круговорота веществ в природе лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений. Все организмы экосистемы связаны между собой и абиотическим окружением потоками вещества и энергии. В отличие от геологического, биологический круговорот характеризуется ничтожным количеством энергии. На создание органического вещества затрачивается всего около 1 % падающей на Землю лучистой энергии. Однако эта энергия, вовлеченная в биологический круговорот, совершает огромную работу по созиданию живого вещества.

Большой и малый круговорот веществ составляют биогеохимические циклы элементов - это перемещения и превращения элементов через косную и органическую природу при активном участии живого вещества. Эти процессы обеспечивают жизнь и составляют одну из главных ее особенностей. Общая схема и взаимосвязь потоков в глобальном круговороте веществ представлена на рис. 2.



Рис. 2. Схема круговорота веществ в природе (биогеохимических циклов элементов) Стадницкий Г.В. Экология: Учебник для вузов. - СПб.: Химиздат, 2014. - С. 78.

В каждом биогеохимическом цикле, то есть для каждого отдельного элемента, можно выделить два фонда:

1) резервный - большая масса медленно движущихся веществ, содержащих данный элемент, в основном в составе абиотического компонента;

2) обменный (подвижный) - меньший фонд, но более активный. Для него характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением. Цикл представлен пищевой цепью и связан с резервным фондом.

Среди биогеохимических циклов элементов выделяют циклы двух типов: циклы газообразных веществ и цикл осадочных веществ. Такое деление основано на проявлении склонности химических элементов образовывать газообразные соединения (С, О, N, S) и не газообразные вещества (Р, Са, Fe) в условиях Земли.

Нарушения в циклах первого типа могут быстро устраняться за счет крупных атмосферных или океанических подвижных фондов. Циклы газообразных веществ с их громадными атмосферными фондами можно считать хорошо "забуференными", так как их способность возвращаться в исходное состояние велика.

Самоконтроль циклов второго типа затруднен, они легче нарушаются в результате местных перетрубаций, поскольку в этих циклах основная масса вещества сосредоточена в малоактивном резервном фонде. В связи с хозяйственной деятельностью человека и вовлечением в биосферный поток техногенных продуктов этой деятельности возникли проблемы, обусловленные нарушением природных биогеохимических циклов. Циклы некоторых элементов, например, азота, серы, фосфора, калия, стали природноантропогенными, характеризующимися значительной незамкнутостью. Некоторые же соединения и материалы, созданные человеком, например, пластмассы, вообще не способны включаться в природные или природноантропогенные циклы, так как не перерабатываются в экосистемах, загрязняя их.

Для более подробного изучения вопроса круговорота химических веществ в биосфере можно рассмотреть особенности химических реакций, протекающих в отдельных ее компонентах, а именно атмосфере, гидросфере, литосфере и почве.

Экологическая химия атмосферы и гидросферы

Атмосфера - это газовая оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении. С химической точки зрения она представляет собой смесь молекулярных, диссоциированных и ионизированных газов, находящихся на различных высотах, между которыми происходят постоянные реакции, обусловливающие возникновение как более легких, так и тяжелых частиц. Все это приводит к "перемешиванию" атмосферы и к постоянству ее основного состава.

Общий состав атмосферы почти одинаков по всей Земле в результате высокой степени перемешивания в пределах атмосферы и представлен в табл. 1.

Таблица 1. Валовой состав незагрязненного воздуха Никитина Н.Г., Суханова Л.С., Ивченкова А.А., Ковалева А.Ю., Петухов И.Н. Химия окружающей среды: Учебник. - М., 2017. - С. 101.

Компонент	Содержание	Компонент	Содержание
Азот	78,04 %	Аргон	0,934 %
Кислород	20,94 %	Неон	18,18 ррм
Вода	0,5-4 %	Гелий	5,24 ррм
Углекислый газ	360 ррм	Криптон	1,14 ррм
Метан	1,7 ррм	Ксенон	0,087 ррм
Водород	0,5 ррм

Верхние слои атмосферы - мезосфера и стратосфера - служат первым барьером, защищающим нашу планету от потока лучей и частиц с высокой энергией. Защита основана на том, что молекулы и атомы этих зон как бы ловят губительные для живого космические, солнечные лучи и частицы. При этом они сами подвергаются химическим превращениям.

Реакции, обусловливающие защитные свойства атмосферы, включают в себя следующие процессы:

1) фотодиссоциация - это диссоциация молекул с образованием свободных радикалов в результате поглощения фотона - нейтральной элементарной частицы, переносчика электромагнитного излучения. Эти процессы очень важны, так как используют интенсивное ультрафиолетовое излучение Солнца, которое, достигая поверхности Земли, может губительно действовать на живые организмы.

2) ионизация - образование ионов из молекул и атомов под действием солнечного излучения (фотоионизация), в меньшей мере - под действием потоков электронов и протонов, идущих от Солнца.

3) реакции ионов в атмосфере:

- диссоциативная рекомбинация - реакция иона с электроном с образованием нейтральной молекулы, которая в разреженных условиях верхней атмосферы быстро диссоциирует;

- перенос заряда - реакции молекулярного иона с нейтральной частицей, сопровождающиеся переносом электрона.

4) химические процессы в тропосфере с участием свободных радикалов.

Все атмосферные, в том числе и радикальные, процессы связаны между собой и зависят от содержания основных и примесных компонентов воздуха, интенсивности излучения Солнца в различных интервалах длин волн и ряда других факторов. химия экология биосфера

Вода также играет значительную роль в миграции и трансформации различных химических веществ в атмосфере. Она находится в атмосфере в виде дымки, тумана, входит в состав облаков, а также в виде дождя. В частицах дымки вода присутствует в виде тонкой пленки жидкости на твердой поверхности, а в каплях дождя - в виде гомогенной жидкой фазы. Время жизни капель невелико - от нескольких минут в случае больших дождевых капель до часа в каплях облаков.

В среднем около 10 % тропосферы Земли постоянно занято облаками. Облачный слой покрывает более половины поверхности Земли и имеет толщину от нескольких сотен до тысяч метров. Образование жидкой воды тесно связано с образованием в атмосфере аэрозолей - твердых и жидких частиц, обладающих малыми скоростями осаждения и находящихся во взвешенном состоянии. Каждая капелька влаги в атмосфере, возникающая при конденсации водяных паров, - это своего рода микроводоем с определенным химическим составом. На границе раздела воздух-вода этого микроводоема интенсивно протекают процессы газожидкостного обмена с окружающей воздушной средой. Помимо растворенных атмосферных газов, капли воды содержат растворенные и твердые минеральные и органические вещества, содержащиеся в атмосфере.

В капле воды под действием солнечной энергии и электрических разрядов могут происходить различные химические превращения, главным образом окислительного характера, с участием кислорода и продуктов его активации.

Гидросфера - это водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши (реки, озера, ледники) и подземные воды.

Она является составной частью биосферы, непрерывной оболочкой Земли, системой вода - пар, состоящей из соленой воды, пресной воды, твердой воды, а также пронизанной водой или парами воды литосферы и атмосферы.

Что касается химии гидросферы, то все воды планеты, в том числе и Океана, представляют собой растворы разного состава и концентрации. Среди растворенных веществ можно выделить пять групп:

1) главные ионы - одиннадцать компонентов составляют 99,98 % по массе от всех растворенных в океанской воде солей,

2) биогенные элементы - С, Н, N, P, Si, Fe, Mn, из которых состоят организмы;

3) растворенные в морской воде газы - О ₂, N₂, CO₂, углеводороды и инертные газы;

4) микроэлементы;

5) органические вещества.

Как показано в таблице 2 ниже, подавляющую часть ионов морской воды составляют хлориды, к тому же солевой состав морской воды на всей Земле постоянен - это главная закономерность в химии океана.

Таблица 2. Главные ионы морской воды Голохваст К.С. Влияние микрочастиц минералов на работу физиологических и биохимических систем // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6-4. - С. 910.

Анионы	Концентрация, г/кг воды	Катионы	Концентрация, г/кг воды
Cl-	12,3534	Na+	10,7638
SO42-	2,7007	Mg2+	1,2970
HCO3-	0,1427	Ca2+	0,4080
Br -	0,0659	K+	0,3875
I-	0,0013	Sr2+	0,0083
BO3-	0,0265

По существующим представлениям преобладающие в океане химические элементы поступают туда главным образом вместе с речными водами в количествах, значительно превышающих все остальные источники.

Другими источниками поступления химических элементов в океан являются высокотемпературные гидротермальные излияния в центрах спрединга - местах, где литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны, в пределах срединноокеанических хребтов. Исследования океанологов и геохимиков показали, что на химический состав океана оказывают влияния глубинные источники, причем не разогретые, а в большей мере холодные. Приток магния из холодных вод в 3-10 раз больше, чем из разогретых. Изъятие же элементов идет путем осаждения из морской воды на дно и утечки в ходе испарения

Что касается функций Мирового океана, то он, как среда обитания интересен тем, что, по мнению многих ученых, именно здесь зародилась жизнь.

В океане обитает 300 000 видов живых организмов - фитопланктон (500 млрд. т/год), бактерии, зоопланктон, рыбы, морские животные.

Океан является легкими планеты и продуцирует своим фитопланктоном почти половину всего кислорода атмосферы (регулирует баланс СО₂ - О₂).

Океан является источником химических элементов для переноса их через атмосферу на континент.

Ресурсы мирового океана можно разделить на две группы:

- ресурсы биохимического характера - живые организмы,

- ресурсы физического характера - полезные ископаемые: сырье в недрах под океаном, прибрежные россыпные месторождения, полезные ископаемые морского дна.

Пресной водой называется вода, в 1 кг которой содержится не более 1 г солей. На Земле не более 3 % всех вод являются пресными. В составе пресных вод, как показано в табл. 3, преобладают гидрокарбонаты кальция и магния.

Таблица 3. Химический состав пресных вод Голохваст К.С. Влияние микрочастиц минералов на работу физиологических и биохимических систем // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6-4. - С. 912.

Катионы	Концентрация, г/кг воды	Анионы	Концентрация, г/кг воды
Ca2+	13,0	Cl-	6,4
Mg2+	3,3	SO42-	12,0
Na+	4,5	S2-	3,9
K+	1,5	HCO3-	58,5
Cорг	6,9	NO3-	1,0
		Скарб	11,5

Пресная вода является веществом, необходимым для жизнедеятельности живых организмов. Однако подавляющая часть пресной воды на Земле находится в труднодоступном состоянии, а в пределах рек, например, содержится лишь 0,006 % всех пресных вод, поэтому, несмотря на то что человечество научилось опреснять соленые воды, проблема питьевой воды на планете остается актуальной, особенно в пустынных районах.

Для хозяйственного назначения используются транспортные возможности рек и крупных озер, а также прибрежная и водная фауна.

Химия литосферы и почвы

Литосфера - это внешняя твердая сфера Земли, включающая земную кору и наружную часть подстилающей ее верхней мантии. Она подстилает атмосферу и в значительной мере перекрывается гидросферой, которая в той или иной форме проникает в ее различные горизонты, нередко образуя там значительные скопления подземных вод.

Состав литосферы представлен горными породами - естественными минеральными агрегатами определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел. В зависимости от характера главных геологических процессов различают три генетических класса горных пород:

- магматические горные породы - базальты, граниты и др. - 70 % всех пород,

- метаморфические породы - 17 % - сланцы, гранулиты, эклогиты.

- осадочные породы - 12 % - источники кварца SiO₂, известняки - источники кальцита СаСО ₃, глины - источники каолинита Аl₄SiO₁₀(OH)₈.

Земная кора сложена в основном 8 элементами: О, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. На долю остальных элементов приходится менее 1 % массы земной коры. Среди важнейших по распространенности элементов особая роль в земной коре принадлежит кислороду - 47 % массы коры и почти 90 % объема важнейших породообразующих минералов.

Почва - предосфера - это природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием воды, воздуха и живых организмов, обладает плодородием. Состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей.

В твердой фазе преобладают минеральные образования - первичные (кварц, полевые шпаты, слюда) и вторичные (каолинит, гидрослюды). Сюда же относятся различные органические вещества, в том числе и гумус (перегной), почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение.

Почвенный раствор составляет вода с растворенными в ней минеральными веществами (простые, сложные и комплексные катионы и анионы), органическими веществами (например, моносахариды, фульфокислоты) и растворенными газами.

Почвенный воздух включает газы, заполняющие свободные от воды поры, а также газы, адсорбированные коллоидными частицами и растворенные в почвенном растворе.

Любые почвы содержат 92 элемента Периодической системы, а в случае химического загрязнения в почвах обнаруживаются некоторые элементы в значительно больших количествах, чем фоновые и дополнительно трансурановые элементы. Органическое вещество почвы состоит из слабоизмененных остатков растений, продуктов их измельчения и преобразования микроорганизмами и мезофауной, а также из специфических почвенных органических веществ, которые представляют собой гумус.

Гумус (от лат. humus - земля, почва) - это перегной, органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. А состав гумуса входят гуминовые и фульвокислоты, их соли и гумин - своеобразный комплекс гумусовых кислот, связанных с высокодисперсными минеральными частицами. Резкой границы между ними нет, они связаны между собой постепенными переходами и характеризуются различным отношением к растворителям.

Функции почвы делятся на Джирард ДЖ. Е. Основы химии окружающей среды: Монография. - М.: ООО Издательская фирма "Физико-математическая литература", 2008. - С. 88. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=15211492.:

а) экосистемные функции почвы обусловлены плодородием почв и определяются почвенными свойствами, процессами и режимами (физическими свойствами и химическим составом, почвенной биотой и информацией в ДНК).

б) биосферные (глобальные) функции почвы:

- биохимическое и биофизическое преобразование верхних слоев литосферы,

- источник для формирования предогенных минералов, осадочных пород и полезных ископаемых,

- передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои литосферы,

- защита верхних слоев литосферы от эрозии и денудации;

- поглощение и отражение солнечной радиации,

- регулирование влагооборота атмосферы,

- регулирование газового состава и режима атмосферы,

- источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу;

- трансформация атмосферных и поверхностных вод в ґрунтовые и подземные,

- регулирование и формирование состава и режима поверхностных вод и речного стока,

- фактор биологической продуктивности рек и водоемов,

- биохимический барьер на пути миграции веществ с суши в гидросферу;

- основная среда обитания организмов суши Земли, аккумуляция энергии и биофильных веществ,

- связующее звено биологического и геологического круговорота веществ,

- фактор биологического разнообразия и эволюции организмов, - фактор устойчивости функционирования биосферы.

С почвой непосредственно связана жизнь наземной растительности, беспозвоночных и микроорганизмов.

Таким образом, в предосфере действует своеобразный биогеохимический фильтр - бактериальная система, защищающая атмосферу от поступления углеводородов. В ней смыкаются ветви грандиозного углерод-кислородного цикла массообмена, функционирование которого является главным условием существования биосферы. С одной стороны, почва обеспечивает продуктивность фотосинтезирующих растений суши, связывающих углекислый газ в органическое вещество и при этом выделяющих кислород. С другой стороны, в почве происходит разрушение отмершего органического вещества, его биохимическое окисление до углекислого газа и возвращение последнего в атмосферу. Благодаря этим процессам предосфера играет роль центрального звена в глобальном углерод-кислородном цикле и наряду с Океаном выполняет функции регулятора геохимического режима атмосферы.



Заключение

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что на пересечении наук химии и экологии формируется дисциплина экологическая химия, как наука, которая дает представление о процессах формирования химического состава компонентов биосферы, накопления и трансформации химического вещества в основных геосферах Земли под воздействием природных и антропогенных факторов.

Химия и экология, взаимно дополняя друг друга, создают научные основы рационального природопользования и охраны окружающей среды, способствуют оптимизации взаимодействия человека с природой.

В структуру химии окружающей среды входит комплекс научных дисциплин, таких, как химия атмосферы, химия литосферы, химия гидросферы, химия почв, химия биосферы, химическая токсикология, химия загрязняющих веществ и химия экологического мониторинга.

В частности, в данном реферате кратко были рассмотрены основные химические, физико-химические и биохимические процессы, протекающие в биосфере.

Материал, изложенный в реферате, позволяет ознакомиться с основными типами природных химических процессов в атмосфере, литосфере, гидросфере, уяснить особенности химизма окислительно-восстановительных, гидролитических и других процессов с участием как природных, так и искусственных химических соединений.



Список использованных источников

1. Голохваст К.С. Влияние микрочастиц минералов на работу физиологических и биохимических систем // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6-4. - С. 909-1005.

2. Джирард Дж. Е. Основы химии окружающей среды: Монография. - М.: ООО Издательская фирма "Физико-математическая литература", 2008. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=15211492.

3. Зилов Е.А. Химия окружающей среды: Учебное пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т, 2006. - С. 12.

4. Никитина Н.Г., Суханова Л.С., Ивченкова А.А., Ковалева А.Ю., Петухов И.Н. Химия окружающей среды: Учебник. - М., 2017.

5. Стадницкий Г.В. Экология. Учебник для вузов. - СПб.: Химиздат, 2014.

6. Хохлова О.Н. Введение в химическую экологию: Учеб. пособие. Часть

1. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр ВГУ, 2012.

7. Шубина М.В. Химические элементы и минералы в биосфере. Учебное пособие. - Магнитогорск, 2017. - С. 44-51. - [Электронный ресурс]: URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30512018.

Размещено на Allbest.ru

...