Презентация на тему "Круговорот азота в природе"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Круговорот азота

• 
  Слайд 2
  

  Пулы азота:

  В почве и воде:

  • органический N,
  • NH4+ (NH3),
  • NO2-,
  • NO3-

  В атмосфере:

  • N2
  • NH3
  • N2О
  • NO
  • NO2
  • NO3-
• 
  Слайд 3
  

  Энергетические характеристики основных реакций круговорота азота

• 
  Слайд 4
  

  Распределение азота в различных резервуарах Земли

  (Tamm, 1991)

• 
  Слайд 5
  

  • 96%
  • Наземные
  • экосистемы
  • Океан
• 
  Слайд 6
  

  Динамика численности населения Мира за последние 50 лет и прогноз до 2100 г.

  10 млрд

• 
  Слайд 7
  

  Изменение площади пахотных земель в Мире за последние 50 лет (млн. га)

• 
  Слайд 8
  

  Динамика площади пашни в Мире в расчёте на 1 чел.

  0.15

  прогноз

  • 0.40
  • 0.30
  • 0.20
  • 0.10

  га/человека

• 
  Слайд 9
  

  Без минеральных удобрений в Нечерноземье можно прокормить только1 чел./га пашни

  Население и удельная площадь пашни на 1 человека

• 
  Слайд 10
  

  • 1992-2002
  • 2003-2012
  • Канада
  • В мире
  • ФРГ
  • РФ
  • США
  • Китай

  Урожайность зерновых в некоторых странах и мире

  • Ячмень
  • Пшеница
• 
  Слайд 11
  

  Компенсация выноса питательных веществ с урожаями внесением минеральных удобрений на территории России (%)%

• 
  Слайд 12
  

  Ведущие потребители минеральных удобрений в мире (2010 г.)

• 
  Слайд 13
  

  Производство зерновых и зернобобовых на душу населения в некоторых странах

  т/душу населения

• 
  Слайд 14
  

  Мировые экспортёры и импортёры зерна

• 
  Слайд 15
  

  Международная торговля сельскохозяйственной продукцией

• 
  Слайд 16
  

  Применение минеральных удобрений в земледелии некоторых стран и в мире (в действующем веществе, кг/душу населения)

  Россия

  1 – азот (N), 2 – фосфор (Р2О5), 3 – калий (К2О)

• 
  Слайд 17
  

  Средние дозы минеральных удобрений (N,P,K)на посевах с/х культур в РФ

  1 – азот, 2 – фосфор, 3 – калий

• 
  Слайд 18
  

  Потребность в Nуд. рассчитывается исходя из равного количества потребляемого протеина

  (животного и растительного) 50% и 15% - коэффициенты усвоения, соответственно.

  Потребность населения в протеине 60-70г/чел./день или 4 кг N/чел./год

  Nуд. – потребность = 17 кг N/чел./год

  Для населения 140 млн. человек – 2,4 млн.т Nуд.

  Каждый гектар пашни России должен получать не менее 60 кг N/год

  Потребность в азоте

• 
  Слайд 19
  

  7 млрд. человек содержат 8 Tg N

  Для поддержания этого резервуара N ежегодно фиксируется в 20-25 раз больше N 160-200 Tg N

  США

  Производство:

  • 1 кг говядины требует 14кг зерна кукурузы
  • (эквивалент), содержащей ≈ 250 г N
  • 1кг курятины (бройлер) требует
  • 2,5кг зерна кукурузы(эквивалент) или ≈ 50 г N
• 
  Слайд 20
  

  Глобальное производство азотных удобрений

  • удобрения
  • бобовые
  • топливо
  • 0
  • 20
  • 40
  • 60
  • 80
  • 100
  • 1920
  • 1940
  • 1960
  • 1980
  • 2000

  годы

  Tg N / год

  • До индустр. период
  • Техногенный
  • Фиксация N, Tg/год

  2020

• 
  Слайд 21
  

  Фиксация N при производстве удобрений, сжигании ископаемого топлива, выращивании бобовых и культуры риса, 1961-2020, Tg N/год(Galloway et al., 1999)

• 
  Слайд 22
  

  Глобальный баланс азота

• 
  Слайд 23
  

  Оборачиваемость азота (Tg/год)

  (Tamm, 1991)

• 
  Слайд 24
  

  Экологические последствия интенсивного вовлечения техногенного азота в круговорот

• 
  Слайд 25
  

  Потокиазота присжиганииископаемоготоплива

  Выбросы: NOx, NH3

  Последствия:

  • Фотохимическийсмог
  • Кислотныеатмосферныеосадки
  • Разрушениеозоновогослоя
  • Парниковыйэффект
• 
  Слайд 26
  

  Выбросы NOx

  Мобильные источники:

  • легковые автомобили  6-7 млн.т/год
  • тяжелые автомобили и авиация  2-3 млн.т/год
  • Химическая промышленность
  • (без удобрений) и производство
  • цемента  2-3 млн.т./год
  • Сжигание древесины
  • и растительных остатков  5 млн.т/год
• 
  Слайд 27
  

  • Нитраты (NO3-)
  • Нитраты (NO3-) - не токсичны!
  • Нитриты (NO2-) консерванты против ботулизма
  • NO3- - используется для лечения мочекаменной болезни, болезней сердца
  • Растворяет почечные камни фосфатной природы.
  • Дозировка до 9г NaNO3 или NH4NO3 в сутки - без каких-либо осложнений.
• 
  Слайд 28
  

  Физика и химия утечки нитратов

  • NO3- - практически не сорбируется в почве
  • Почвы бореального пояса с рН=4,0-7,5 не сорбируют NO3- и другие анионы (Cl-, SO42-), их коллоидные частицы заряжены отрицательно
  • Некоторые тропические сильно выщелоченные почвы с очень кислой реакцией (рН3,5) могут поглощать анионы. В этих условиях коллоидные частицы несут положительный заряд
  • NH4+ в противовес NO3- хорошо поглощается в почвах и слабо вымывается из них
• 
  Слайд 29
  

  Корень нитратной проблемы:

  • Нитратная проблема – «несвоевременные» нитраты
  • «Несвоевременные» нитраты так или иначе становятся нитратами «загрязняющими»
  • Подвижность нитратов зависит от физического поведения воды в почве
• 
  Слайд 30
  

  Метгемоглобинемия или синдром «синего ребенка»

  У детей младше 1 года в желудке

  • NO3-NO2-
  • Оксигемоглобин, содержит (Fe+++) в окисной форме
  • переходит в метгемоглобин (Fe++) в закисной форме
  • В результате снижается способность переносить О2
• 
  Слайд 31
  

  Случаи метгемоглобинемии в связи с концентрациейNO3- в воде (Addiscott et al., 1994)

  *) Фатальный исход

  (Р) Вода имела бактериальное загрязнение

  Все случаи связаны с использованием воды из частных колодцев

• 
  Слайд 32

  Атмосферная концентрация N2Oза последние 2000 лет

• 
  Слайд 33
  

  Динамика закиси азота в атмосфере

  • MHD – Mace-Head Northern Hemisphere
  • CGO – Cape Grim Station
• 
  Слайд 34
  

  Динамика содержание в атмосфере N2O и прогноз ее содержания

• 
  Слайд 35
  

  среднее за год (1990-2010 гг.)

• 
  Слайд 36

  Площади почвенного покрова и эмиссия закиси азота

• 
  Слайд 37
  

  Нитрификация

  • Nitrosomonas Nitrobacter
  • NH4+ NH2OHNO2-NO3-
  • Химическое разложение
  • N2O, NO

  Денитрификация

  • NO3-NO2-N2ON2
  • В стратосфере
  • N2O N2+О (90% фотодиссоциация)
  • N2O+O2NO и/или N2+О2 (∑=10%)
• 
  Слайд 38
  

  Разрушение озона

  NO каталитически разрушает озон:

  • NO+О3NO2+O2
  • N2O+О NO+O2

  Нетто:

  • O+О32O2
• 
  Слайд 39
  
• 
  Слайд 40
  

  Имеются ли в будущем альтернативы применению удобрений?

• 
  Слайд 41
  

  ЗАПАСЫ ОБЩЕГО АЗОТА В ПОЧВАХ РОССИИ

• 
  Слайд 42
  

  НАКОПЛЕНИЕ АЗОТА В РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЕ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

• 
  Слайд 43
  

  • Применение минеральных удобрений в мире
  • Примечание: Над чертой - млн. тонн; Под чертой - кг/га пашни.
• 
  Слайд 44
  

  Основные потокиглобального биогеохимического цикла азота

• 
  Слайд 45
  
• 
  Слайд 46
  
• 
  Слайд 47
  
• 
  Слайд 48
  
• 
  Слайд 49
  
• 
  Слайд 50
  
• 
  Слайд 51
  
• 
  Слайд 52
  
• 
  Слайд 53
  
• 
  Слайд 54
  
• 
  Слайд 55
  
• 
  Слайд 56
  
• 
  Слайд 57
  
• 
  Слайд 58
  
• 
  Слайд 59
  

  Атмосферная концентрация N2O за последние 120 лет

• 
  Слайд 60
  

  Изменение радиационного воздействия долгоживущих парниковых газов в атмосфере

  (1990 год принят за единицу)

  (цитировано по WMO, 2008)

  • СО2
  • СН4
  • N2O
  • 2006:1990=1.227
  • Радиационное воздействие W/м2