磷是包括微生物在内的所有生命体中不可缺少的元素。在生物大分子核酸、高能量化合物ATP、以及生物体内糖代谢的某些中间体中,都有磷的存在。在自然界中,磷的循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化、不溶性磷的溶解等。可溶性的无机磷化物被微生物吸收后合成有机磷化物,成为生命物质结构组分(同化作用)。在土壤中,许多的细菌、放线菌和霉菌等含有植酸酶和磷酸酶,能够将含磷的有机物分解(异化作用),产生的无机磷化物可被植物吸收利用。土壤中的磷酸或可溶性的磷酸盐与土壤中的一些盐基结合,形成不溶性的磷酸盐。在天然水体中,大部分的磷存在于水下的沉积物中。不过,生活在土壤和水体中的一些微生物,通过代谢产生的硝酸、硫酸和有机酸又可将不溶性的磷酸盐溶解,从而使自然界中的磷素循环周而复始的不断进行。应当指出,如果人类活动将含磷物质大量排放到水环境中,可溶性磷酸盐浓度过高会造成蓝细菌及其它藻类大量增殖,即常说的富营养化作用,从而破坏环境的生态平衡。
大气中通常没有磷,磷是随着水循环,由陆地到海洋,而磷从海洋返回到陆地则是比较困难的,因此磷循环是不完全循环。磷循环是典型的沉积型循环。磷的主要贮库是岩石和天然的磷酸盐沉积。由于风化、侵蚀和淋洗作用,磷从岩石和天然沉积中被释放出来,供植物吸收利用,再通过食物链传递给动物和微生物。动植物残体被微生物分解后还原为无机磷,其中一部分被植物吸收利用,构成循环,另一部分则流入江河湖泊和海洋。进入水体的磷可为动植物吸收利用,动植物排出的磷一部分沉积于浅层水底,一部分沉积于深层水底。以钙盐形式沉积于深海中的磷将长期沉积,暂时退出磷循环
自然界的磷循环的基本过程是:岩石和土壤中的磷酸盐由于风化和淋溶作用进入河流,然后输入海洋并沉积于海底,直到地质活动使它们暴露于水面,再次参加循环。这一循环需若干万 年才能完成。磷循环的循环形式是磷肥被庄稼吸收---->人动物吃庄稼----->人动物死了埋在地里体内的磷变成磷肥
在这一循环中,存在两个局部的小循环,即陆地生态系统中的磷循环和水生生态系统中的磷循环。人类开采磷矿石,制造和使用磷肥、农药和洗涤剂,以及排放含磷的工业废水和生活污水,都对自然界的磷循环发生影响。自然界磷的分布、磷的流动和交换见表1和表2。 陆地生态系统的磷循环 岩石的风化向土壤提供了磷。植物通过根系从土壤中吸收磷酸盐。动物以植物为食物而得到磷。动、植物死亡后,残体分解,磷又回到土壤中。在未受人为干扰的陆地生态系统中,土壤和有机体之间几乎是一个封闭循环系统,磷的损失是很少的磷灰石构成了磷的巨大储备库,而含磷灰石岩石的风化,又将大量磷酸盐转交给了陆地上的生态系统。与水循环同时发生的则是大量磷酸盐被淋洗并被带入海洋。在海洋中,它们使近海
岸水中的磷含量增加,并供给浮游生物及其消费者的需要。而后,进入食物链的磷将随该食物链上死亡的生物尸体沉入海洋深处,其中一部分将沉积在不深的泥沙中,而且还将被海洋生态系统重新取回利用。埋藏于深处沉积岩中的磷酸盐,其中有很大一部分将凝结成磷酸盐结核,保存在深水之中。一些磷酸盐还可能与SiO2 凝结在一起而转变成硅藻的结皮沉积层,这些沉积层组成了巨大的磷酸盐矿床。通过海鸟和人类的捕捞活动可使一部分磷返回陆地。但从数量上比起来,每年从岩层中溶解出来的以及从肥料中淋洗出来的磷酸盐要少多了。其余部分则将被埋存于深处的沉积物内。
人类大量应用磷,会造成水体富营养化污染,使水质严重恶化,对生态平衡造破坏。现在洗衣粉无磷化就是出于这方面的考虑。人类活动对磷循环的影响过量的有机磷的排放形成污染:如赤潮!
|