ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фосфор из "Основы общей химии Т 1" Основной первичной формой существования азота на земной поверхности был, по-видимому, аммиак, выделявшийся из горячих земных недр. Впоследствии он дал начало свободному азоту атмосферы, частично за счет разложения на элементы под действием ультрафиолетового излучения Солнца, частично за счет окисления. Следы аммиака (примерно 0,000002 объемн. %) постоянно содержатся и в современной нам атмосфере. [c.424] Конечные продукты гниения частично вновь усваиваются растениями (4), частично подвергаются в почве дальнейшему превращению в соли азотной кислоты. Обуславливающий этот переход (5J природный процесс носит общее название нитрификации и протекает под воздействием двух видов микроорганизмов нитрозо-бактерий и нитробактерий. [c.424] Образующаяся азотная кислота переводит углекислые соли почвы в нитраты, которые затем вновь усваиваются растениями, и т. д. Таким образом, основной цикл превращений связанного азота замыкается. [c.425] В этом основном цикле имеются, однако, серьезные источники потерь связанного азота. Действительно, некоторая его часть всегда выделяется в свободном состоянии и при гниении (6), и при нитрификации (7). Подобным же образом связанный в виде органических соединений азот переходит в свободный при лесных и степных пожарах (6). [c.425] Деятельность этих бактерий ведет, таким образом, к непосредственному переводу нитратов в свободный азот (8), который выходит из круговорота. [c.425] Наряду с источниками потерь в природе имеются и источники пополнения. В этом направлении и теперь продолжают действовать атмосферные электрические разряды (1). Установлено, что над поверхностью Земли одновременно происходит более 1000 гроз, причем суммарная мощность ежесекундных разрядов составляет сотни миллионов киловатт. Приблизительно подсчитано, что таким путем в почву ежегодно вносится до 15 кг связанного азота на гектар. [c.425] При благоприятных условиях азотобактерии способны за год накопить в почве до 50 кг связанного азота на гектар. [c.425] Еще гораздо большие количества свободного азота могут связать клубеньковые бактерии, колонии которых образуют характерные наросты на корнях растений семейства бобовых клевера, люцерны, люпина, гороха, фасоли и др. Питаясь соками растения, они одновременно переводят свободный азот атмосферы в азотные соединения, которые усваиваются растением-хозяином. Это позволяет растениям семейства бобовых успешно развиваться на почвах, бедных соединениями связанного азота. Наиболее благоприятны для развития клубеньковых бактерий почвы с рН 6—7. [c.425] Культивирование бобовых растений является мощным средством общего поднятия урожайности, так как накапливаемый их корнями азот сохраняется в почве. Так, клевер или люпин дает примерно 150 кг связанного азота на 1 га. Каждый куст люпина (или другого бобового) есть в сущности миниатюрный завод по утилизации атмосферного азота, работающий даром за счет солнечной энергии (Д. Н. Прянишников). С химической стороны процесс фиксации азота клубеньковыми бактериями еще недостаточно выяснен, но идет, по-видимому, через первоначальное образование аммиака (9). [c.425] Как видно из изложенного выше, громадную роль в круговороте азота играет жизнедеятельность бактериального мира (каждый грамм почвы содержит миллиарды микроорганизмов). Это обстоятельство почти исключает возможность количественного подсчета круговорота. Все же можно думать, что в условиях свободного протекания природных процессов поддерживается некоторое равновесие и общее количество соединений связанного азота меняется во времени лишь незначительно. [c.425] Существенные осложнения вносит в круговорот азота сознательная деятельность человека. На протяжении длительных эпох она сводилась исключительно к переводу азотных соединений в свободный азот атмосферы, т. е. к выводу его из круговорота. [c.425] Главнейшую роль при этом играл огонь. При горении топлива все содержащиеся в нем азотные соединения разлагаются с выделением свободного азота (6). Помимо поддержания огня у своего очага, человек с целью расчистки места для посевов часто выжигал целые леса и степи. Впоследствии к этому присоединилось колоссальное потребление топлива для промышленных целей. В общем за время своего существования человечество сжиганием топлива вывело из круговорота громадные количества связанного азота. [c.426] Уже в новейшую эпоху заметное значение приобрел другой источник его потерь— применение взрывчатых веществ. Последние во многих случаях (горные разработки -и т. д.) значительно облегчают механическую работу человека и поэтому используются в большом масштабе. Между тем взрывчатые вещества обычно содержат кислородные соединения азота, причем последний при взрыве выделяется в свободном состоянии (8) и выходит из круговорота. [c.426] Обратное направление сознательной деятельности человека — введение в круговорот свободного азота атмосферы — могло идти двумя путями использованием жизнедеятельности бактерий и искусственным связыванием азота атмосферы. Первый из них — введение в севооборот бобовых растений — был известен еще древним грекам, римлянам и китайцам. Важную роль играет он и в правильно поставленном сельском хозяйстве настоящего времени. [c.426] Синтез аммиака является, следовательно, самым совершенным из всех трех методов. Но, как известно, он идет лишь при высоких температурах (что резко сказывается на уменьшении выхода МНз) и больших давлениях. Между тем бактерии проводят тот же синтез при обычных условиях. Из этого следует, что в методе синтеза аммиака скрыты большие возможности его дальнейшего совершенствования. [c.426] До сих пор рассматривался общий баланс азота в природе. Между тем практически более важен баланс азотных соединений на тех отдельных участках земной поверхности, которые используются в качестве полей для посевов. С этой точки зрения громадное значение имеют те направления человеческой деятельности, которые, не изменяя общего баланса, ведут к перемещению связанного азота (а также двух других важнейших для жизни растений элементов — фосфора и калия). [c.427] В общем, урожай сельскохозяйственных культур уносит с каждого гектара от 100 до 200 кг связанного азота, причем связанный ачот только частично возвращается почве в виде навоза (тонна которого содержит около 5 кг N). [c.427] Из общего количества продуктов сельского хозяйства лишь меньшая часть потребляется на месте. Большая часть продукции используется для питания населения и для промышленной переработки. В этом случае азот и другие извлекаемые растениями из почвы элементы уже почти не попадают обратно на поля. В результате почва постепенно истощается и урожаи начинают из года в год падать. [c.427] В настоящее время ежегодное мировое потребление связанного азота превышает 10 млн. т, причем около 3Д этого количества обеспечивается за счет синтеза аммиака. [c.427] В парах фосфор четырехатомен, причем молекула Р4 имеет структуру правильного тетраэдра (рис. IX-26). Для твердого фосфора известно несколько аллотропических модификаций, из которых практически приходится встречаться с двумя белой и красной. [c.428] Вернуться к основной статье