ما هي العمليات التي تحبس الفوسفور
ما العملية التي تحتبس الفوسفور في الدورة طويلة الامد
دورة الفوسفور داخل الطبيعة يتوفر فيها الفوسفور على صورة أيون الفوسفات (PO43−)، أن تجوية الصخور والنشاط البركاني يفرز الفوسفات في كل من التربة والماء والهواء، حيث يكون متوفراً بشبكات الغذاء الأرضية، فيدخل الفوسفات المحيطات من خلال الجريان السطحي وسير
المياه الجوفية
وسريان النهر، فيذوب الفوسفات خلال دورات مياه المحيطات داخل شبكات الغذاء البحرية، فيمكن أن يسقط بعض الفوسفات من شبكات الغذائية البحرية في قاع المحيط، حيث تتكون الرواسب.
يدخل الفوسفور في تكوين الكثير من الخلايا الحية نتيجة لنشاطه الكيميائي الواسع في
البيئة
فأنه لا يمكن أن يتواجد بحرية، لأنه من المواد المستخرجة من التربة وله استعمالات عديدة، أبرزها وأهمها تستعمل خلال لحروب والمعارك وهي مادة خطيرة، كذلك أنها سامة جداً وقد تسبب في الكثير من التشوهات داخل الجسم، بينما يتواجد نوعية من الفوسفور وهي في الأسماك داخل كل من البحار والمحيطات والأنهار، وهو غذاء له فائدة جدًا للجسم، وهي الطاقة الحيوية والبروتين.
يتم أيضًا تبادل الفوسفور بصورة متبادلة بين الفوسفات المذاب داخل المحيطات والنظم البيئية البحرية، إن حركة الفوسفات من المحيط وصولاً للأرض حتى التربة بطيئة جداً، حيث يصل متوسط أيون الفوسفات لمدة بقاء محيطي بين 20000 و 100000 سنة، الفسفور والنيتروجين المرتفع الذي يدخل بهذه النظم البيئية من سير الأسمدة ومن مياه الصرف الصحي ويؤدي لنموًا مفرطًا للكائنات الدقيقة ويستنفد الأكسجين المذاب، مما يتسبب في موت الكثير من حيوانات النظام البيئي، مثل المحار والأسماك الزعنفية، فأن هذه العملية مسؤولة عن المناطق الميتة في البحيرات وفي مصبات الكثير من الأنهار الهامة.[1]
العمليات التي تحبس الفوسفور
التجوية:
يتوفر الفوسفور داخل الصخور بكثرة، لهذا تبدأ
دورة الفوسفور
في القشرة الأرضية، ثم يتم تكسير أملاح الفوسفات من الصخور، ويتم غسيل هذه الأملاح بعيدًا في الأرض حيث تختلط في التربة.
الامتصاص بالنباتات:
يمتص النبات أملاح الفوسفات المذابة داخل
الماء
، ومع هذا، فإن قدر الفوسفور الموجود داخل التربة أقل كثيراً، هذا هو السبب في أن المزارعين يستعملوا الأسمدة الفوسفاتية داخل الأراضي الزراعية، تمتص النباتات المائية الفسفور غير العضوي خلال الطبقات السفلية من المسطحات المائية، ونظرًا لأن أملاح الفوسفات لا تذاب داخل الماء بصورة صحيحة، فإنها تؤثر على نمو النبات داخل النظم البيئية المائية.
امتصاص الحيوانات:
تمتص الحيوانات الفسفور من النباتات أو من خلال أكل الحيوانات الآكلة للنباتات، فقد يكون معدل دورة الفسفور سريع في النباتات والحيوانات عن بالصخور.
عودة الفوسفور إلى النظام البيئي:
حين تموت النباتات والحيوانات فهي تتحلل بسبب الكائنات الحية الدقيقة عن طريق هذه العملية، يتم تحويل الصورة العضوية للفوسفور إلى شكل غير عضوي، وهو يتم إعادة تدويره إلى التربة والمياه، نهايةً بالتربة والماء داخل الرواسب والصخور، والتي ستفرز الفوسفور مرة أخرى من خلال التجوية، وهكذا، تبدأ دورة الفسفور مرة اخرى.[2]
أسباب إعادة تدوير الفوسفور
احتياطيات الفوسفات المعدني يعتبر مورد محدود ولا يمكن الاستغناء عنه، ونظرًا لأن الاحتياطيات المتوفرة اقتصاديًا شرعت في الانحدار، فإن العلماء في كل أنحاء
العالم
قلقون بخصوص الأمن الغذائي وبقاء عالم
خالي
من هذا المعدن الحيوي، ويزيد هذا القلق نتيجة لحقيقة أن الطلب على الفوسفات في زيادة مستمرة، حيث يحاول العالم إطعام كمية متزايدة من السكان.
في خلال 2008م، كان الزيادة القصيرة بنسبة 800٪ في أسعار الفوسفات وافياً حتى يحدث أعمال شغب وانتحار داخل المناطق التي اضحى بها الوصول إلى الأسمدة غير متوفرة، في
الوقت
ذاته، يتسبب الاستعمال غير الفعال للفوسفور في نهاية المطاف داخل المجاري المائية، مما يعرض البيئة والبيئة المحيطة للخطر.
ومع هذا، بدأ العديد في فهم أن المصادر المتاحة الآن لمجاري نفايات الفوسفور، لا سيما في صورة السماد الطبيعي ومياه الصرف الصحي، قد تحمل الحل لضمان مصدر دائم بيئيًا واقتصاديًا للفوسفور في كل أنحاء العالم.[5]
العوامل التي تؤثر على توافر الفوسفور بالتربة
في الوقت الذي فيه عمليات مثل التجوية والذوبان والتمعدن والامتصاص ترتفع من توفير الفوسفور داخل التربة لامتصاص النبات، فإن عمليات مثل التثبيت والامتصاص والترسيب والجريان السطحي والتآكل تحد من تواجد الفوسفور، إلى جانب ذلك، يتأثر تواجد الفوسفور في محلول التربة بالعوامل الاتية:
-
المواد العضوية:
تعد المادة العضوية أمراً مهماً في التحكم في تواجد الفوسفور، مع إضافة المواد العضوية، ويرتفع تواجد الفوسفور، وذلك للأسباب الاتية:- يسبب تمعدن المادة العضوية إلى إفراز الأشكال النباتية المتوفرة من الفوسفور داخل التربة.
- سوف تتنافس الجزيئات العضوية مع الفوسفات الممتص على سطح التربة وسوف ينقص من احتباس الفوسفور وستتسبب هذه العملية في رفع توافر الفوسفور.
-
محتوى
الطين
:
تحظى التربة التي بها المحتوى المرتفع من الطين بنسبة عالية على الاحتفاظ بالفوسفور لأن جزيئات الطين بها مساحة ضخمة جدًا لكل وحدة حجم، والتي يمكن أن تمتص الفوسفور بسلاسة. -
معادن التربة:
يؤثر التركيب المعدني للتربة على مقدرة الامتصاص للفوسفور، فعلى سبيل المثال، تفضل التربة التي تشتمل على نسبة مرتفعة من Al3 + و Fe3 + أيضًا إلى الحصول على قدر كبير من امتصاص الفوسفور. -
درجة حموضة التربة:
تعتبر درجة الحموضة المثلية للتربة هي ما بين 6 و 7 لتوفير أقصى قدر من الفوسفور، في درجة الحموضة المنخفضة داخل التربة الحمضية، تحتوي التربة على كميات كبيرة من الألمنيوم والحديد، مما يكون روابط قوية جدًا مع الفوسفات، وعند تعلو درجة الحموضة حين يكون الكالسيوم هو الكاتيون المهيمن، يميل الفوسفات إلى الترسيب مع الكالسيوم. -
عوامل اخرى:
يمكن أن تؤدي درجة الحرارة والرطوبة وتهوية التربة على معدل تمعدن الفوسفور عن طريق تحلل المواد العضوية، فعلى سبيل المثال داخل أماكن المناخات الدافئة الرطبة تتحلل المادة العضوية بصورة أسرع مقارنة بالاماكن ذات المناخات الجافة الباردة.[3]
لماذا من المهم تقييم الفوسفور
قد يؤدي التركيزات المرتفعة من الفوسفور بسبب الممارسات الزراعية الخاطئة، والجريان السطحي من المناطق الحضرية والمروج، وتسريب أنظمة الصرف الصحي أو التصريف من داخل محطات معالجة مياه الصرف الصحي، وقد يؤدي المزيد من الفوسفور إلى رفع نمو الطحالب والنباتات المائية الضخمة، مما قد يتسبب في انخفاض معدلات الأكسجين المذاب، وهي عملية تعرف بالتخثث، ويمكن أن تتسبب المستويات المرتفعة من الفوسفور أيضًا إلى تكاثر الطحالب التي تفرز سمومًا للطحالب يمكن أن تكون مضرة بصحة الإنسان والحيوان.
ماذا يخبر الفوسفور عن حالة الماء بالبيئة
يعد الفوسفور عادة من العناصر الغذائية المحددة، داخل النظم البيئية المائية، مما يدل أن الكمية المتوفرة من هذه المغذيات تتحكم في وتيرة إنتاج الطحالب والنباتات المائية، وهذا بكميات ملائمة، يمكن استعمال الفسفور من خلال النباتات وميكروبات التربة للنمو الطبيعي، ومع هذا، في الكميات المرتفعة، يمكن أن يتسبب الفوسفور إلى مشاكل جودة المياه مثل التخثث ونمو الطحالب الضارة، كما تعمل بعض الموارد المائية، مثل الأراضي الرطبة، بصورة طبيعية كأحواض للفوسفور المتوفرة في الرواسب أو المذابة في الماء، ومع هذا، نظرًا لأن الفوسفور يتم عمومًا بمقدار صغير في البيئة الطبيعية، فإن الارتفاع الطفيف يمكن أن يؤثر سلبًا على جودة المياه والحالة البيولوجية.[4]