Вивчення біогеохімічного циклу магнію

курсовая работа

І. Форми перебування магнію в природі.

Магній - сріблисто-білий блискучий метал, порівняно мякий і пластичний, гарний провідник тепла й електрики. На повітрі він покривається тонкою оксидною плівкою, що надає йому матовий колір. Кристалічна гратка магнію відноситься до гексагонального типу.

У природі магній зустрічається у виді трьох стабільних ізотопів: 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) і 26Mg (11,29%). Штучно були отримані потопи з масами 23, 27 і 28.

Магній - один із найпоширеніших у земній корі елементів, він займає б місце після кисню, кремнію, алюмінію, залоза і кальцію. У літосфері (по А.П. Виноградову) вміст магнію складає 2,1%. У природі магній зустрічається тільки у виді сполук. Він входить до складу багатьох мінералів: карбонатів, силікатів та ін. До числа найважливіших із таких мінералів відносяться вуглекислі карбонатні породи, що утворюють величезні масиви на суші і навіть цілі гірські хребти - магнезит MgCO3 і доломіт MgCO3·CaCO3. Під відкладами різноманітних осадових порід разом із камяною сіллю зустрічаються колосальні поклади іншого легкорозчинного мінералу, що містить магній - карналіту MgCl2·KCl·6H2O (у Солікамську, наприклад, шари карналіту досягають потужності до 100 м). Крім того, у багатьох мінералах магній тісно повязаний із кремнеземом, утворюючи олівін [(Mg, Fe)2SiO4] і рідше форстерит (Mg2SiO4). Інші мінерали, що містять магній - це бруцит Mg(OH)2, кізерит MgSO4, епсоміт MgSO4·7H2O, каїніт MgSO4·KCl·3H20. На поверхні Землі магній легко утворює водяні силікати (тальк, азбест і ін.), прикладом яких може служити серпентин 3Mg·2SiO2·2H2O. З відомих науці 1500 мінералів біля 200 (більш 13%) містять магній. [4]

Природні зєднання магнію широко зустрічаються й у розчиненому вигляді. Крім різноманітних мінералів і гірських порід, 0,13% магнію у виді MgCl2 постійно знаходиться у водах океану (його запаси тут невичерпні - біля 6-1016 т), в солоних озерах і джерелах.

У рослинних і тваринних організмах магній міститься в кількостях близько 0,01%, а до складу хлорофілу входить до 2% Mg. Загальний вміст цього елемента в живій речовині Землі оцінюється величиною приблизно 1011 тонн. При нестачі магнію припиняється ріст і розвиток рослин. Накопичується він переважно в насіннях. Введення магнієвих зєднань у ґрунт помітно підвищує врожайність деяких культурних рослин (наприклад, буряки).

Рослини засвоюють магній в процесі мінерального живлення, тому важливе має вміст цього елемента в ґрунті. Магній у ґрунті знаходиться в різноманітних формах:

а) у складі ряду ґрунтових мінералів (анортит, біотит, рогові обманки й ін.);

б) у складі карбонатів і бікарбонатів: MgCO3,Mg(HCO3)2;

в) у поглиненому (обмінному) стані;

г) у формі водорозчинних солей: хлоридів, сульфатів, нітратів і фосфатів магнію.

Різноманітні ґрунтові мінерали містять таку кількість магнію:

Первинні мінерали Mg (у%)

Олівін 27-51

Рогова обманка 2-26

Біотит 2 - 20

Авгіт 6 - 20

Мусковіт 0 - З

Вторинні мінерали

Хлорит 35 - 38

Ілліт 1 - 4

Монтмориллоніт 0 - 25

При вивітрюванні мінералів в присутності вугільної кислоти утворюються карбонати і бікарбонати магнію, які також є джерелом утворення його водорозчинних солей. Це спостерігається при взаємодії карбонатів магнію із сильними кислотами або розчинними солями цих кислот.

Глинисті ґрунти, а також ґрунти, що утворилися на доломітах, містять, як правило, достатні кількості засвоюваного рослинами магнію, а в піщаних ґрунтах його порівняно мало - 0,03-0,08%. На таких ґрунтах високу ефективність дає використання магнезіальних добрив. Важливу роль у живленні рослин відіграє поглинений магній, що засвоюється рослинами, і разом із кальцієм впливає на фізико-хімічні властивості ґрунту. При цьому велике значення має співвідношення між поглинутим кальцієм і магнієм. У різноманітних ґрунтах містяться різні кількості поглинених форм магнію і кальцію. У дерново-підзолистих, чорноземних і каштанових ґрунтах поглиненого магнію міститься значно менше, ніж кальцію. В солонцях поглиненого Mg частіше буває більше, ніж кальцію.

Кількість рухливого магнію в різноманітних ґрунтах (у мг на 1 кг)(за К.П. Магницьким):

дерново-підзолисті: піщані і супіщані 5 - 25

суглинні 45 - 90

чорноземи 300 - 500

У кислому середовищі надходження магнію в рослину сповільнюється. Найкращі умови для засвоєння магнію створюються при нейтральній або слабокислій реакції ґрунтового розчину.

Магній відрізняється більшою рухливістю в ґрунті, чим кальцій, тому, особливо на легких ґрунтах, він може вимиватися і рослини будуть відчувати нестачу магнію. В такому випадку дуже ефективним є застосування спеціальних магнієвих добрив або доломітизованного вапняку. Магній у ґрунті може переходити також у необмінні важкозасвоювані форми, наприклад, він може входити до складу монтморилоніту. На ґрунтах, які багаті на цей мінерал, необхідно застосовувати більш високі дози магнієвих добрив.

На сильнокислих ґрунтах, збіднених розчинними формами магнію, магнієві добрива дають високі прибавки врожаю. Магній необхідний рослинам елемент мінерального харчування. Крім того, внесення його послаблює шкідливу дію на рослини надмірної кислої реакції середовища. Найкраще вносити Са і Mg у формі доломітизованного вапняку. Значення магнію в складі вапнякових добрив було чітко встановлено акад. О. К. Кедровим - Зіхманом. Магній усуває негативну дію надлишкових доз вапна на картоплю, люпин і інші культури. Завдяки наявності цього елемента доломітова мука краще впливає на врожай сільськогосподарських культур, ніж вуглекисле вапно. Позитивно впливає на врожай сільськогосподарських культур також додавання до вапна розчинних солей магнію, наприклад сірчанокислого магнію.

З досліду К. П. Магницького сірчанокислий магній у кількості 60 кг на гектар на бідних піщаних ґрунтах Люберецького дослідного поля більш ніж подвоював врожаї жита і картоплі.

Різноманітні рослини характеризуються неоднаковою потребою в Mg. Високою потребою в цьому елементі відрізняються такі культури , як цукровий буряк, конюшина, люцерна й інші бобові культури. Менше потребують магнію зернові культури.[3]

Отже,, магній є одним із найпоширеніших елементів у природі і зустрічається лише у вигляді сполук. Він входить до складу багатьох мінералів: карбонатів, силікатів. Магній міститься в усіх геооболонках. Найбільше його у літосфері. Крім різноманітних мінералів і гірських порід, магній у виді MgCl2 постійно знаходиться у водах океану, в солоних озерах і джерелах. Велике значення він має і для живих організмів, де міститься в значних кількостях.

Делись добром ;)