XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение

Актуальность проблемы. Все вещества на нашей планете находятся в состоянии постоянного круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: один, большой, охватывающий всю биосферу, называется биосферным, а другой — малый — протекает внутри экосистемы и называется биологическим, а третий, развивающийся в течение длительного времени – большой геологический круговорот, вовлекающий в себя различные геологические сферы .

Биосферному круговороту веществ предшествует геологический, который обусловливает разрушение, миграцию и аккумуляцию химических соединений и веществ. В такой миграции ведущая роль принадлежит солнечной энергии, от которой зависят скорость и масштабность развития экзогенных процессов. С появлением биосферы в большой круговорот веществ включились продукты жизнедеятельности организмов, и, таким образом, геологический круговорот приобрел совершенно новые черты. Он становится поставщиком живым организмам питательных веществ, во многом определяет условия их существования и при этом наряду с механической и химической дифференциацией и аккумуляцией вещества стала осуществляться биологическая дезинтеграция и биологическая аккумуляция вещества.

В систему круговоротов включены все элементы периодической системы Д.И.Менделеева, в том числе и магний. В природных условиях прохождение круговоротов любого элемента редко связано с его «потерей» - исчезновением из природного цикла. Чаще всего может произойти его извлечение на некоторое время из активного цикла в связи с выпадением в нерастворимое состояние.

Однако, в жизнедеятельности человека металлический магний идет на изготовление сверхлегких магниевых сплавов, применяемых главным образом в авиации и ракетной технике, а также входит как легирующий компонент в алюминиевые сплавы. Магний применяют в качестве восстановителя при магнийтермическом получении металлов (титана, циркония и др.), в производстве высокопрочного «магниевого» чугуна. Большое значение имеют многие соединения магния: окись, карбонат, сульфат и другие, используемые при изготовлении огнеупоров, цементов и прочих строительных материалов.

Активное использование магния и его извлечение из природной среды в процессе техногенеза приводит к истощению природных ресурсов.

Проблема: какие процессы могут последовать в природе после истощения или полного исчезновения магния в природном круговороте?

Объект исследования – динамика магния в природных круговоротах

Предмет исследования – последствия извлечения магния из природного круговорота

Цель работы – провести теоретическое обоснованиепоследствий извлечения магния из природного круговорота

Задачи исследования:

Анализ остроты проблемы использования магния в техногенезе и жизнедеятельности человека

Теоретическое обоснование значения магния для живых организмов и его круговорота в природе

Экологические проблемы возникновения дефицита магния в природе и его последствий

1 Использование магния в техногенезе и жизнедеятельности человека

Организм взрослого человека содержит примерно 25 г магния (magnesium), около 60% находится в костях, оставшееся количество в жидкой среде, мягких тканях и мышцах, высокая концентрация магния в  клетках головного мозга и сердца.

Роль магния в организме человека:

Метаболизм: макроэлемент принимает участие в более чем 300 ферментативных реакциях, в том числе, с участием молекулы, оберегающей энергию - аденозинтрифосфата. Наиболее активно в тех, которые относятся к утилизации  энергии. А также магний нужен для выработки белка, ДНК, для расщепления глюкозы, выведения из организма токсинов,  для усвоения витамина С, тиамина (В1) и пиридоксина (В6). Магний способствует устойчивости структуры клетки в процессе роста, принимает участие в процессе регенерации клеток организма.

Взаимодействие с кальцием: магний, взаимодействуя с кальцием, участвует в различных процессах - в регулировании тонуса кровеносных сосудов, в сокращении мышц.  Кальций нужен для сокращения гладких мышц  кровеносных сосудов, магний же для расслабления мускулатуры и расширения артерий.

Магний может воздействовать на уровень кальция, оказывая влияние на гормоны, которые управляют усвоением и обменом кальция, а также влиять на клеточном уровне – на распространение кальция в организме. Оптимальный пищевой рацион предполагает соотношение кальция и магния как 2:1.

Перемещение ионов: магний способствует поддержанию электрического потенциала мембран,  проникновению через них ионов кальция, натрия, калия. Также он принимает участие в передаче нервных импульсов.

Действие инсулина: активно взаимодействуя с инсулином, способен повышать его секрецию и улучшать проникновение в клетки.

Польза магния:

благотворно влияет на рост костей;

координирует сердечный ритм, снижает повышенное артериальное давление;

регулирует уровень сахара в крови;

способствует улучшению функции дыхания при хронической астме, эмфиземе, бронхитах;

представляет собой профилактическое средство против мышечных и суставных болей, синдрома хронической усталости, мигрени;

нормализует состояние при предменструальном синдроме;

снижает негативные эффекты радиотерапии и химиотерапии;

способствует здоровью зубов, укрепляет эмаль;

предотвращает отложения кальция, камней в желчном пузыре и почках.

Магний в продуктах питания

Растительная пища содержит большое количество магния, половину нормы можно удовлетворить крупяными изделиями и хлебной продукцией.  

Магний в продуктах:

злаковые растения,  крупы (овсяная, ячневая);

белокочанная капуста, соевая мука,  горох,  фасоль,  семена подсолнечника;

фиги, лимоны, грейпфруты, яблоки, бананы, абрикосы;

сладкий миндаль, орехи;

камбала, карп, креветки, морской окунь, палтус, сельдь, скумбрия, треска;

молоко, творог (низкая доля, но легко усвояемая форма).

Суточная норма магния – 400  мг, максимально допустимое количество потребления - 800 мг. Также норму магния рассчитывают как 4 мг на 1 кг веса.

Обычный рацион питания, как правило, включает 200-400 мг в сутки.

Недостаток магния в организме

Нехватка магния во многих странах является одним из самых распространенных видов минеральной недостаточности.

Причины недостатка магния в организме:

Нарушения обмена данного макроэлемента.

Неудовлетворительное количество поступления с продуктами питания.

Повышенное расходование магния в период беременности, интенсивного роста, выздоровления, в случае хронического алкоголизма, при чрезмерной потливости.

Ухудшение процесса усвоения под влиянием избыточного уровня липидов, кальция, фосфатов.

Постоянные стрессовые ситуации.

Нарушение выработки инсулина.

Продолжительный прием антибиотиков (гентамицин), диуретиков, противоопухолевых и иных медикаментозных средств.

Внутривенное лечебное питание.

Отравление кобальтом, марганцем, кадмием, алюминием, бериллием, свинцом, никелем.

Нарушение всасывания макроэлемента в кишечнике в результате следующих состояний:

                     - Острое либо хроническое заболевание тонкой кишки.

                     - Сокращение всасывающей поверхности кишки в процессе радиотерапии, хирургического вмешательства (резекции).

                     - Стеаторея, когда магний связывается с не абсорбируемыми жирными кислотами и выводится со стулом.

                     - Дисбактериоз в толстой кишке.

Симптомы недостатка магния:

Основные признаки:

Парестезии – нарушения чувствительности, для которых характеры ощущения онемения, покалывания, зуд, ползания мурашек, болезненный холод и т.д.

Скрытая или явная тетания – патологическое состояние, для которого типичен судорожный синдром и повышенная нервно-мышечная возбудимость.

Иные симптомы недостатка магния:

быстрая утомляемость, раздражительность, бессонница, кошмары, тяжелое пробуждение (в связи с несвоевременным производством гормонов надпочечниками);

утрата аппетита, запоры, тошнота, диарея, рвота;

болезни сердечно-сосудистой системы: гипертоническая болезнь, аритмии, стенокардия, ангиоспазмы;

нарушения работы надпочечников;

развитие начальных стадий сахарного диабета, мочекаменной и желчнокаменной болезни;

иммунодефицитные состояния, увеличение вероятности развития опухолевых заболеваний.

Избыток магния в организме (гипермагниемия)

Магний не является токсичным макроэлементом, летальная доза для человека не установлена. Значительные дозы в течение длительного времени могут вызвать отравление, особенно при одновременном приеме с кальцием и фосфором.

Увеличение содержания магния в крови возможно при приеме антацидов, в составе которых есть магний, либо слабительных средств у больных с ХПН. Ухудшение работы почек (фильтрации) может стать причиной существенного повышения магния в сыворотке, к примеру, при острой почечной недостаточности с олигурией.

Избыток магния могут вызвать:

дислексия (нарушение способности к овладению навыком чтения);

гиперфункция щитовидной железы, околощитовидных желез;

артрит;

нефрокальциноз (отложение солей кальция в тканях почек);

псориаз.

Инъекции сульфата магния способны спровоцировать следующие симптомы интоксикации: общее угнетённое состояние, вялость и сонливость.

Применение сернокислой магнезии в период беременности в четыре раза повышает вероятность развития ДЦП у ребенка.

Причины избытка магния:

Избыточное количество поступления макроэлемента в организм.

Нарушения обмена магния.

Симптомы избытка магния в организме:

упадок сил, сонливость,  вялость, понижение работоспособности

диарея.

1.1 Значения магния для сельского хозяйства

Магний – важнейший элемент программы питания растений и служит структурным компонентом растительных тканей, являясь центральным атомом молекулы хлорофилла.

Он необходим для быстрого протекания ростовых процессов, деления клеток, поддержания уровня белков, построения пектиновых веществ клеточных стенок, а также влияет на усвоение фосфора.

При недостатке магния возникает межжилковый хлороз, некроз нижних старых листьев, слабое развитие плодов и вследствие – низкий урожай. Избыток же магния может снизить усвоения Ca, K, и Mn.

Содержание и форма магния находящегося в почве, часто определяется географическими положениями, уровнем осадков выносом культурной – предшественником, наличием калия и других обменных катионов. Высокие уровни других катионов K+, NH4+, Mn2+, Ca2+, могут блокировать процесс усвоения магния растением.

Растения произрастаемые на кислых почвах, часто имеют скрытые или выраженные симптомы дефицита магния в результате ухудшения поглощения этого иона в кислой среде.

Не дорогим источником магния служит доломитовая мука (CaCo3+ MgCo3), которая подщелачивает кислую среду и дает возможность поглощать растению магний в доступной форме. В большинстве же районов Украины почва имеет нейтральную реакцию или щелочную и использование доломитовой муки на таких почвах может привести к повышению уровня pH.

Эффект от применения любых удобрений зависит от формы или физического, или химического состава удобрения. В случае магния, форма, в которой находится этот элемент, является ключевым фактором, особенно при внесении под корень.

Водорастворимые формы, такие как сульфат магния (кизерит), калимагнезия, нитрат магния (магниевая селитра), способны достаточно быстро поднять уровень магния в почве, тогда как водонерастворимым форма оксида магния (даже доломитовой муке) требуется время для высвобождения элемента в доступную форму.

Для листовой подкормки используют сульфат магния (MgO – 16%, S – 13% и нитрат магния (MgO – 16%, N – 11%). Сульфат магния часто используются для подкормки технических культур, требовательных к сере, таких как рапс, сахарная свекла, хмель в концентрации 1- 2 % (1 – 2 кг/100 л воды). На овощных же культурах сульфат магния может вызвать ожоги.

Нитрат магния – лучшая форма для внекорневых подкормок овощных и плодово-ягодных культур. Применение нитрата магния через системы капельного орошения позволяет несколько уменьшить применение азотных удобрений, таких как карбонит и аммиачная селитра.

Внекорневая подкормка выполняется с недельным интервалом в концентрации 0,1 % в условиях закрытого грунта и 1 – 2 %в условиях открытого грунта.

1.2 Значения магния для промышленности

Большая часть добываемого магния используется для производства магниевых конструкционных сплавов, востребованных в авиационной, автомобильной, атомной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в приборостроении. Магниевые сплавы отличаются легкостью, прочностью, высокой удельной жесткостью, хорошей обрабатываемостью. Они немагнитны, отлично отводят тепло, обладают в 20 раз большей устойчивостью к вибрации, чем легированная сталь. Магниевые сплавы применяются для изготовления резервуаров для хранения бензина и нефтепродуктов, деталей атомных реакторов, отбойных молотков, пневмотруб, вагонов; емкостей и насосов для работы с плавиковой кислотой, для хранения брома и йода; корпусов ноутбуков и фотоаппаратов.
— Магний широко используется для получения некоторых металлов методом восстановления (ванадий, цирконий, титан, бериллий, хром и т. д.); для придания стали и чугуну лучших механических характеристик, для очистки алюминия.
— В чистом виде входит в состав многих полупроводников.
— В химической промышленности порошковый магний используют для осушения органических веществ, например, спирта, анилина. Магнийорганические соединения применяются в сложном химическом синтезе (например, для получения витамина А).
— Порошок магния востребован в ракетной технике в качестве высококалорийного горючего. В военном деле — при производстве осветительных ракет, трассирующих боеприпасов, зажигательных бомб.
— Чистый магний и его соединения идут на изготовление химических мощных источников тока.
— Окись магния применяется для изготовления тиглей и металлургических печей, огнеупорного кирпича, при изготовлении синтетической резины.
— Кристаллы фторида магния востребованы в оптике. 
— Гидрид магния представляет собой твердый порошок, содержащий большой процент водорода, который легко получить нагреванием. Вещество используется в качестве «хранилища» водорода.
— Сейчас реже, но раньше порошок магния широко использовался в химических фотовспышках. 
— Соединения магния используют для отбеливания и протравливания тканей, для изготовления теплоизоляционных материалов, особых сортов кирпича.
— Магний входит в состав многих лекарственных средств, как внутреннего, так и наружного (бишофит) применения. Его используют как противосудорожное, слабительное, седативное, сердечное, противоспазматическое средство, для регуляции кислотности желудочного сока, как антидот при отравлении кислотами, как дезинфицирующее желудочное средство, для лечения травм и суставов. 
— Магний стеарат используется в фармацевтической и косметической промышленности как наполнитель таблеток, пудры, кремов, теней; в пищевой промышленности применяется как пищевая добавка Е470, предупреждающая слеживание продуктов.

Способы применения магниевых удобрений

Доломитовая мука

 (СаСО₃ • MgCO₃) используется для известкования кислых почв в дозе 3–4 т/га. Эффективнее всего на легких почвах.

Полуобожженный доломит

 (СаСО₃ • MgCCb) используют для известкования почв. Магний в данном соединении хорошо доступен растениям.

Карбонат магния (магнезит)

 – высококонцентрированное магниевое удобрение, представленное в виде природного минерала и обожженного магнезита (до 89 % MgO).

Оно представляет собой щелочные, сильно действующие формы, обладающие высокой нейтрализующей способностью и превосходящие действие извести. Высокие дозы магнезита могут приводить к обострению кальциевого и борного голодания растений и, как следствие, к снижению урожайности. В связи с этим, применение магнезита необходимо совмещать с внесением бора под требовательные к нему культуры, а при нейтрализации кислотности почвы сочетать с карбонатами кальция.

Дунитовая мука и магниевый змеевик (серпентинит) 

– отходы асбестовой и горнорудной промышленности. По химическому составу это трудно растворимые силикаты магния. Применяются заблаговременно в повышенных дозах. Используются в качестве сырья для сложных магнийсодержащих удобрений, а также для непосредственного внесения как местное удобрение. В воде нерастворимы, разлагаются под воздействием кислот почвы.

Аммошенит

 ((NH₄)₂SO₄ • MgSO₄ • 6H₂O) – двойная соль сульфата аммония и сульфата магния. Минерал кристаллический, цвет от светло-коричневого до серого. Может применяться и как азотно-магниевое удобрение.

Сульфат магния (энеолит), кизерит

 – водорастворимые быстродействующие сернокислые соли магния. Рекомендуются к применению в интенсивном земледелии на слабокислых и нейтральных почвах, а также в тепличных хозяйствах, на интенсивных лугах, в овощеводстве открытого грунта. Удобрение устраняет острый (определяемый визуально по признакам магниевого голодания) недостаток этого элемента при проведении некорневой подкормки.

Каинит

 (КCl х MgSO₄ • 3H₂O) – минерал с большой примесью NaCl (составляет 45–47 % от общей массы). Удобрение низкопроцентное, применяется на лугах и пастбищах.

Плавленый магниевый фосфат (ПМФ) 

содержит усвояемые растениями фосфор и магний (Са₃(РO₄)₂ + MgSO₄ х SiO₃). Удобрение не слеживается и не содержит свободной кислотности. Тонко размолотый ПМФ применяется на всех типах почв при основном внесении.

Магний-аммонийфосфат (МАФ)

 (MgNH₄PO₄ • Н₂О) содержит три питательных элемента: фосфор, азот и магний. МАФ на песчаных и супесчаных оподзоленных почвах применяют как основное допосевное удобрение. Также его используют в условиях орошаемого земледелия как концентрированное азотно-фосфорное удобрение тогда, когда до посева рекомендуется вносить азот и фосфор малыми дозами, а позднее в виде подкормок. Применяется в качестве компонента для приготовления сложных удобрений или концентрированных тукосмесей.^[4]

Навоз – используется для запахивания при осенней или весенней перепашке почвы. Важный источник пополнения содержания обменных форм почвенного магния.^[4]

Эффект от применения магнийсодержащих удобрений

Интенсивная система земледелия приводит к повышению продуктивности сельскохозяйственных культур. Одновременно снижается содержание доступных форм магния в почве, а значит, возникает необходимость применения магнийсодержащих удобрений.

Высокая эффективность магниевых удобрений отмечается не только для сельскохозяйственных культур с высокой потребностью в нем (картофель, овощные), но и зерновых, технических культур, чая.

Зерновые, картофель, корнеплоды сахарной свеклы, зеленая масса кукурузы, сено многолетних трав, чайный лист 

значительно повышают урожайность при применении магнийсодержащих удобрений. Кроме того, в растительной продукции увеличивается содержание сахара, крахмала, витамина С, белка. Отмечается улучшение качества семян. Повышается всхожесть и энергия прорастания семян, а также усиление устойчивости выращиваемых растений к неблагоприятным условиям внешней среды и различным грибковым заболеваниям.^[4]

2 Значения магния для живых организмов

В земной коре его содержится в среднем около 2,35%. В горных породах магний приходится в виде разных силикатов, сложно растворимых в воде. При выветривании горных пород и почвообразовательных процессах силикаты магния разлагались на более простые соединения с образованием растворимых в воде солей.

Выделяемые корнями растений углекислота и органические кислоты способствовали разложению силикатов и использованию магния. Такое же действие на них оказывали бактерии и другие простейшие организмы. После отмирания остатки растений и микроорганизмов разлагались, и магний освобождался из них уже в растворимой форме в виде различных солей карбонатов, сульфатов и хлоридов. Выступал в то же время обратный процесс: из магния растворимых солей и кремния образовались силикаты магния, так называемые вторичные минералы.

Дальнейшая судьба этих растворимых соединений магния тесно связана с геохимической ролью воды. Соединения магния в зависимости от обстоятельств или стояли на месте в сухих районах, или перенеслись водой в другие места. Вымывание магния из горных пород и почв способствовало накоплению его в морях. Известно, морские растения и животные богаты магнием и натрием. Морская вода содержит в среднем 0,14% магния. Горький вкус морской воды в главном определен наличием в ней солей магния.

В результате такого большого процесса вода проявило значительное воздействие на неравномерное распределение магния на земной поверхности. С одной стороны, имеется ряд почв с низким содержанием магния и с другой— места, где сосредоточены мощные залежи морских отложений различных солей магния.

Большое количество магния находится в виде карбонатов, чаще в соединении или с примесью карбонатов кальция—доломиты, доломитизированные известняки, а также в виде почти чистых карбонатов магния — магнезитов. Геологическая история суши нашей страны показывает, что европейская часть СССР неоднократно была дном моря. Выходившие на поверхность суши известковые породы вовлекались снова в почвообразовательные процессы и изменяли свой состав.

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически в период зарождения и развития протожизни на нашей планете в связи с тем, что солевой состав морской воды древней Земли был преимущественно хлоридно-магниевый, в отличие от нынешнего — хлоридно-натриевого.

Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатинфосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка. Он участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца, оказывает сосудорасширяющее действие, стимулирует желчеотделение, повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению из организма холестерина^[6].

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище^[4]. Недостаток магния в организме может проявляться по-разному: бессонница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибромиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС). При потливости, частом употреблении слабительных и мочегонных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках (в первую очередь при стрессах и у спортсменов) потребность в магнии увеличивается.

2.1 Круговорот магния во внешней среде

Земная кора содержит около 2,1 % магния. В массивных горных породах часть магния представлена алюминатами. Незначительное его количество присутствует во фтористых и хлористых соединениях, как сложные бораты и фосфаты.В почве магний присутствует в виде сульфатов, карбонатов, хлоридов. Однако магниевые силикаты преобладают. Малое количество магния наблюдается колеблется и в органическом веществе почвы.

Количество магния, поглощенного почвами, варьирует от десятых долей процента до 3 %, иногда более. Даже в относительно богатых магнием почвах содержание его неравномерно и на некоторых участках снижается до 0,25 %. Для районов повышенного увлажнения характерно вымывание части магия в более глубокие горизонты почвы. Недостаточное увлажнение способствует накоплению его в верхних слоях благодаря восходящим потокам влаги.^[1]

Роль в растении

Физиологическая роль магния в растительном организме велика и многообразна. Магний выполняет следующие функции:

входит в состав хлорофилла;

в форме фосфатов содержится в нуклидах, фитине, пектиновых веществах;

в клеточном соке обнаружен неорганический магний;

содействует обмену веществ в клетке;

активирует ферментные системы;

незаменим в процессе дыхания;

активирует ферментную систему киназ, отвечающую за отщепление фосфорной кислоты от аденозинтрифосфата и переносящую ее на молекулы сахаров и их производных, а также на аминокислоты с образованием новых органических веществ;

является составной частью коферментов, активирующих деятельность ферментов группы трансфераз;

активирует ферменты лимонного цикла;

играет существенную роль в накоплении аскорбиновой кислоты в растениях (ионы магния реагируют с нестойкими диэнольными группами аскорбиновой кислоты, ослабляют или задерживают ее окисление; наиболее сильно стабилизирующее действие магния наблюдается в кислой среде (серная кислота – исключение);

оказывает существенное влияние на окислительно-восстановительные процессы, протекающие в растениях;

играет важную роль в синтезе белков;

усиливает мобильность фосфатов в почве и поступление их в ткани растения;

содействует включению фосфатов в органические соединения, что повышает степень использования фосфора растениями из удобрений и почвы;

содействует восстановительным процессам и оказывает положительное влияние на биосинтез восстановленных соединений органики (каучука, эфирных масел);

существенно увеличивает образование углеводов в растениях;

способствует стабилизации коллоидных систем;

повышает тургор клеток;

способствует высвобождению связанной в почве воды.

Магний обходим растениям с зеленым пигментом, и бесхлорофильным организмам. У плесневелых грибов магний отвечает за спорообразование, специфическую роль играет данный элемент и в процессе молочнокислого брожения.^[1]

Недостаток магния вызывает повышение у растений окислительного потенциала. Активность пероксидазы в листьях растений, страдающих дефицитом магния, превышает в листьях растений, обеспеченных этим металлом. Усиление окислительных процессов приводит к разрушению хлорофилла.^[1]

Недостаток магния тормозит синтез хлорофилла, поэтому главный внешний признак данного процесса – пятнистый (межжилковый) хлороз листьев.^[4]

Признаки недостатка магния у картофеля начинают проявляться на нижних листьях, а затем распространяются на верхние – они приобретают желтовато-зеленый цвет. При применении натрийсодержащих удобрений на сильнокислых почвах картофель усиливает признаки недостатка магния. Признаки сохраняются (проявляются) и при внесении навоза.

У свеклы при одновременном избытке марганца и недостатке магния по краям листьев проступают коричневые пятна, листья становятся ломкими, опадают, кусты внизу оголяются.^[5]

На сильнокислых почвах у некоторых растений проявляются симптомы токсичности магния. Подобную реакцию можно наблюдать у картофеля, свеклы, яблони и других растений.

При избыточном поступлении данного элемента листья слегка темнеют и незначительно уменьшаются. Изредка наблюдается сморщивание молодых листьев. На поздних стадиях роста концы молодых листочков втягиваются. При ясной погоде они отмирают.^[5]

Содержание магния в различных соединениях

Основной источник для производства магнийсодержащих удобрений – природные соединения данного элемента. Известно свыше 200 минералов, представленных типично магниевыми соединениями. Многие из них используются в качестве источников магния или проходят переработку на магнийсодержащие удобрения: сульфаты, хлориды, карбонаты, силикаты, гидроксилы, алюмосиликаты. Благодаря разнообразию сырьевых ресурсов, получают различные формы магнийсодержащих удобрений. Часто внесение магния совмещают с известкованием кислых почв путем внесения магнийсодержащих известковых материалов. ^[4]

Магниевые удобрения разделяют по степени растворимостина:

нерастворимые в воде – тонкоразмолотые породы или природные минералы (дунит, вермикулит, серпентинит, доломит, брусит, доломитизированные известняки, магнезит);

растворимые в воде – сырые соли, а также продукты их переработки (кизерит, эпсомит, каинит, карналлит).

Магниевые удобрения разделяют по составу на:

простые (магнезит, дунит, окись магния, и прочие);

сложные – содержат несколько питательных веществ: азотно-магниевые (аммошенит), калийно-магниевые (калимагнезия, полигалит, калийно-магниевый концентрат, каинит, карналлит и др.), фосфоро-магниевые (плавленый фосфат магния, магний-аммоний фосфат и др. бормагниевые (борат магния), известково-магниевые (магнезит, доломит, доломитизированные известняки, продукты их переработки.^[3]

3 Проблема возникновения дефицита магния в природе и его последствия

Прежде всего необходимо вспомнить, что Мировой океан чрезвычайно важный, а для некоторых стран основной источник пищевых продуктов. Океан - регулятор климата практически на всей поверхности нашей планеты. Наконец, океан - колыбель жизни на Земле. Человечество пока сделало лишь первые шаги в освоении океана и его ресурсов, но уже ясно, что пренебрежение экологическими требованиями приводит к катастрофическим последствиям.

Все океанические процессы, начиная от молекулярного уровня и кончая планетарными, такими, как течения и циклоны, связаны единой иерархической системой. В соответствии с законами экологии любое вмешательство на низшем молекулярном уровне может сказаться в больших масштабах. При этом из-за ограниченности наших знаний последствия вмешательства на молекулярном уровне могут оказаться непредсказуемыми на планетарном. Казалось бы, общий объем Мирового океана равен 1,336 " 109 км3, а для нужд металлургии будет использоваться только 104 км3 (0,001%). Возможны ли в этом случае какие-либо крупномасштабные последствия? Ответ на этот вопрос, к сожалению, положительный: да, нельзя исключить возможности серьезных и даже катастрофических последствий [5].

Действительно, предприятия по извлечению микроэлементов должны располагаться вдоль береговой линии, там, где имеются достаточно мощные течения для обновления отработанной воды. Таким образом, отработанная морская вода, лишенная значительной части микроэлементов и отчасти дегазированная, попадает в прибрежную шельфовую зону, то есть в зону интенсивного рыболовства. Именно на шельфе Мирового океана сосредоточена основная масса его биологических ресурсов. Как отреагируют гидробионты на большие объемы слегка измененной морской воды, пока неясно. Работы в этом направлении проводятся в настоящее время во многих странах.

Следует отметить, что морская вода не единственный источник океанического металлургического сырья. Еще один источник минеральных богатств Мирового океана - это так называемые железомарганцевые конкреции. Обнаружено, что в некоторых районах дно океана практически полностью покрыто слоем конкреций - твердых сферических образований диаметром от единиц до нескольких десятков сантиметров. Состоят конкреции из смеси оксидов железа и марганца с довольно значительными примесями оксидов молибдена, кобальта, хрома, никеля и других металлов. Конкреции залегают непосредственно на поверхности дна на глубинах 2-5 км. Иногда толщина слоя конкреций достигает нескольких метров.Запасы железомарганцевых конкреций в Мировом океане оцениваются сотнями миллиардов тонн. Это означает, что они представляют собой важное перспективное сырье для цветной и черной металлургии. Однако на пути разработки этого сырья стоят серьезные трудности. В первую очередь это большая глубина залегания. Для обеспечения нужд металлургии потребуется добывать миллионы тонн конкреций в год. Следовательно, предстоит изыскать новые инженерные решения, так как современная технология подъема конкреций на поверхность океана с помощью лебедок и драг очень трудоемка и непроизводительна. Исследователи и инженеры промышленно развитых стран разрабатывают проекты крупных надводных добывающих комплексов, а также подводные робототехнические системы, которые могли бы без участия человека производить поиск, добычу и транспортировку конкреций на плавучие базы. Важно отметить, что добыча конкреций не имеет таких опасных экологических последствий, как извлечение микроэлементов из морской воды. Поэтому можно полагать, что промышленная добыча конкреций опередит концентрирование микроэлементов из морской воды и в ближайшие десятилетия станет реальностью

Магний имеет огромную роль в природном круговороте при его дефиците будут проблемы в организме человека, у животных а также и растений.

Заключение

Магний – микроэлемент, который принимает участие в разных процессах. У растений является одним из вторичных питательных веществ. Важен для организма человека, а также для животных. Широко применяют в сельском хозяйстве и промышленности.

Магний имеет роль в природном круговороте. При его дефиците будут проблемы в организме человека, так как он важен для нервной системы и сердечно-сосудистой. При стрессе, депрессии. Также в организме животных будут изменения без магния например такие как изменение структуры тканей, нарушения обмена углеводов и фосфора. Поражение волосяного покрова.

При дефиците магния его не смогут применить в промышленности. Например для автомобильной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности.

В сельскохозяйственной деятельности магний используется как удобрения это также важно для подкормки растений, почвы.

Список литературы

1. Попов Н.И., Федоров К.И., Орлов В.М. Морская вода. М.: Наука, 1979. 328 с.

2. Риффо К. Будущее - океан. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 272 с.

3. Алекин О.А., Ляхин Ю.И. Химия океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 344 с.

4. Лисичкин Г.В. Химическое модифицирование поверхности минеральных веществ // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. С. 52.

5. Лисичкин Г.В., Комаревский В.М. // Химия в школе. 1987. С. 7.

6. Тихонов В. H. Аналитическая химия магния. М., «Наука», 1973, стр. 254

7. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с.

8. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр "Академия", 2006. - 256 с. 4.

9. Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/СПб.: Химиздат, 2007.- 550 с.

10. Экология. Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ "МарТ", 2006. - 768 с.

Сайты, используемые при работе.

1. Обмен магния в организме животных. URL: https://works.doklad.ru/view/d0cTFr6MhPQ.html (дата обращения 25.12.18)

2. Роль магния в организме человека. URL: https://www.kdlolymp.kz/articles/rol-magniya-v-organizme-cheloveka (дата обращения 27.12.18)

3. Круговороты веществ энергии в природе. URL:http://isgod.ru/posts.php?id=14(дата обращения 29.12.18)

Код для цитирования: Скопировать