Органическое вещество

редактировать
Вещество, состоящее из органических соединений

Органическое вещество, органическое вещество или природное органическое вещество относится к крупному источнику соединений на основе углерода, обнаруживаемых в естественной и искусственно созданной, наземной и водной среде. Это вещество, состоящее из органических соединений, которые произошли из останков организмов, таких как растения и животные и их отходы в среде. Органические молекулы также могут образовываться в результате химических реакций, не связанных с жизнью. Базовые структуры создаются из целлюлозы, танина, кутина и лигнина, а также других различных белков, липиды и углеводы. Органические вещества очень важны для перемещения питательных веществ в окружающей среде и играют роль в удержании воды на поверхности планеты.

Содержание

  • 1 Формирование
  • 2 Функции естественных экосистем
  • 3 Цикл источников
  • 4 Органическое вещество почвы
    • 4.1 Эффект грунтования
  • 5 Разложение
  • 6 Органическая химия
  • 7 Водная среда
    • 7.1 Обнаружение
    • 7.2 Очистка воды
  • 8 Витализм
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
  • 11 Библиография

Образование

Живые организмы состоят из органических соединений. В жизни они выделяют или выделяют органические материалы в окружающую среду, сбрасывают части тела, такие как листья и корни, а после смерти организмов их тела разрушаются под действием бактерий и грибов. Более крупные молекулы органического вещества могут образовываться в результате полимеризации различных частей уже разрушенного вещества. Состав природного органического вещества зависит от его происхождения, способа преобразования, возраста и существующей среды, поэтому его био-физико-химические функции различаются в зависимости от окружающей среды.

Функции природных экосистем

Органическое вещество является общим для всей экосистемы и проходит через процессы разложения почвенными микробными сообществами, которые имеют решающее значение для доступности питательных веществ. После разложения и реакции он может перемещаться в почву и основной поток воду через поток воды. Органические вещества обеспечивают питание живых организмов. Органические вещества действуют как буфер в водном растворе для поддержания нейтрального pH в окружающей среде. Компонент, действующий на буфер, был предложен для нейтрализации кислотных дождей.

Цикл источника

Большая часть органических веществ, которых еще нет в почве, поступает из подземных вод. Когда грунтовые воды насыщают почву или отложения вокруг нее, органическое вещество может свободно перемещаться между фазами. Подземные воды также имеют свои собственные источники естественного органического вещества:

  • "отложения органических веществ, таких как кероген и уголь.
  • почва и отложения органического вещества.
  • органическое вещество. проникновение в недра из рек, озер и морских систем. "

Одним из источников органического вещества подземных вод является органическое вещество почвы и органическое вещество осадочного происхождения. Основной способ проникновения в почву - из грунтовых вод, но органическое вещество из почвы также перемещается в грунтовые воды. Большая часть вещества в озерах, реках и поверхностных водах поступает из загрязненного материала в воде и на окружающих берегах, а часть - из грунтовых вод.

Это движение позволяет формировать цикл. Организмы разлагаются на органические вещества, которые затем транспортируются и перерабатываются. Не вся биомасса мигрирует, некоторые из них довольно стационарны, вращаясь только в течение миллионов лет.

Органическое вещество почвы

Органическое вещество в почве происходит от растений, животные и микроорганизмы. Например, в лесу опавшие листья и древесные материалы падают на лесную подстилку. Иногда это называют органическим материалом. Когда он разлагается до такой степени, что его уже невозможно узнать, его называют органическим веществом почвы. Когда органическое вещество распалось на устойчивое вещество, которое сопротивляется дальнейшему разложению, оно называется гумусом. Таким образом, органическое вещество почвы включает в себя все органическое вещество в почве, за исключением материала, который не разложился.

Важным свойством органического вещества почвы является то, что оно улучшает способность почвы удерживает воду и питательные вещества и позволяет их медленному высвобождению, тем самым улучшая условия для роста растений. Еще одно преимущество гумуса заключается в том, что он помогает почве слипаться, что позволяет нематодам или микроскопическим бактериям легко разлагать питательные вещества в почве.

Есть несколько способов быстро увеличить количество перегноя. Комбинирование компоста, растительных или животных материалов / отходов или сидератов с почвой увеличит количество гумуса в почве.

  1. Компост: разложившийся органический материал.
  2. Растительный и животный материал и отходы: мертвые растения или растительные отходы, такие как листья, кусты и обрезки деревьев, или навоз.
  3. Зеленые удобрения: растения или растительный материал, который выращивается с единственной целью - включиться в почву.

Эти три материала снабжают нематод и бактерии питательными веществами, чтобы они могли расти и производить больше гумуса, что даст растениям достаточно питательных веществ для выживания и роста.

Эффект грунтования

Эффект грунтования характеризуется интенсивными изменениями в естественном процессе круговорота органического вещества почвы (ПОВ) в результате относительно умеренного воздействия на почву. Это явление обычно вызывается импульсными или непрерывными изменениями поступления свежего органического вещества (FOM). Эффекты прайминга обычно приводят к ускорению минерализации из-за такого триггера, как входные данные FOM. Причину этого увеличения разложения часто связывали с увеличением микробной активности в результате более высокой доступности энергии и питательных веществ, высвобождаемых из FOM. Считается, что после введения FOM специализированные микроорганизмы быстро растут и только разлагают это вновь добавленное органическое вещество. Скорость оборота ПОВ на этих территориях по крайней мере на порядок выше, чем в основной массе почвы.

Другие обработки почвы, помимо поступления органических веществ, которые приводят к краткосрочному изменению скорости оборота, включают: внесение минеральных удобрений, выделение органических веществ корнями, простая механическая обработка почвы или ее высыхание и повторное увлажнение ».

Эффекты грунтования могут быть как положительными, так и отрицательными в зависимости от реакции почвы с добавленным веществом. Положительный эффект прайминга приводит к ускорению минерализации, в то время как отрицательный эффект прайминга приводит к иммобилизации, что приводит к недоступности азота. Хотя большинство изменений было зарегистрировано в пулах C и N, эффект прайминга также можно найти в фосфоре и сере, а также в других питательных веществах.

Лёнис был первым, кто обнаружил феномен праймингового эффекта в 1926 г. исследования разложения сидератов и его воздействия на бобовые растения в почве. Он заметил, что добавление свежих органических остатков в почву привело к усилению минерализации гумуса N. Однако только в 1953 году термин «эффект грунтовки» был дан Бингеманом в его статье под названием «Эффект от добавления гумуса». органические материалы о разложении органической почвы. Несколько других терминов использовались до того, как был придуман эффект прайминга, включая прайминг действие, взаимодействие с добавленным азотом (ANI), дополнительный N и дополнительный N. Несмотря на эти ранние вклады, концепция праймингового эффекта широко игнорировалась примерно до 1980-х-1990-х годов.

Эффект прайминга был обнаружен во многих различных исследованиях и считается обычным явлением, проявляющимся в большинстве систем почвенных растений. Однако механизмы, которые приводят к эффекту прайминга, более сложны, чем предполагалось изначально, и до сих пор остаются в целом неправильно понятыми.

Хотя существует много неясностей, связанных с причиной эффекта прайминга, выяснилось несколько неоспоримых фактов. из коллекции недавних исследований:

  1. Эффект грунтования может возникнуть либо мгновенно, либо очень скоро (потенциально через несколько дней или недель) после добавления вещества в почву.
  2. Эффект грунтования сильнее в почвы, которые богаты C и N по сравнению с почвами, бедными этими питательными веществами.
  3. Настоящие эффекты грунтования не наблюдались в стерильных средах.
  4. Величина эффекта грунтования увеличивается с увеличением количества дополнительной обработки почвы увеличивается.

Недавние результаты показывают, что те же механизмы грунтовочного эффекта, действующие в почвенных системах, могут также присутствовать в водной среде, что предполагает необходимость более широкого рассмотрения этого явления в будущем.

Деко Состав

Одним из подходящих определений органического вещества является биологический материал в процессе разложения или разложения, такой как гумус. Более пристальный взгляд на биологический материал в процессе разложения показывает, что так называемые органические соединения (биологические молекулы ) находятся в процессе разрушения (распада).

Основные процессы, посредством которых разрушаются молекулы почвы, - это бактериальный или грибковый ферментативный катализ. Если бы на Земле не было бактерий или грибов, процесс разложения шел бы намного медленнее.

Органическая химия

При измерениях органического вещества обычно измеряются только органические соединения или углерод, поэтому они являются лишь приблизительным значением уровня однократного живое или разложившееся вещество. Некоторые определения органического вещества также рассматривают «органическое вещество» только для обозначения содержания углерода или органических соединений и не учитывают происхождение или разложение вещества. В этом смысле не все органические соединения создаются живыми организмами, и живые организмы не только оставляют после себя органический материал. Например, раковина моллюска, будучи биотической, не содержит много органического углерода, поэтому не может считаться органическим веществом в этом смысле. И наоборот, мочевина является одним из многих органических соединений, которые можно синтезировать без какой-либо биологической активности.

Органическое вещество неоднородно и очень сложно. Как правило, органическое вещество по массе:

Молекулярные массы этих соединений могут сильно варьироваться в зависимости от того, реполимеризуются они или нет, от 200 до 20 000 а.е.м. До одной трети углерода присутствует в ароматических соединениях, в которых атомы углерода обычно образуют шестичленные кольца. Эти кольца очень стабильны благодаря стабилизации резонанса, поэтому их сложно сломать. Ароматические кольца также подвержены электрофильной и нуклеофильной атаке со стороны другого электронодонорного или электронно-акцепторного материала, что объясняет возможную полимеризацию с образованием более крупных молекул органического вещества.

Есть также реакции, которые происходят с органическими веществами и другими материалами в почве с образованием соединений, невиданных ранее. К сожалению, их очень сложно охарактеризовать, потому что о природных органических веществах известно очень мало. В настоящее время проводятся исследования, чтобы узнать больше об этих новых соединениях и о том, сколько из них образуется.

Водные

Водные органические вещества можно разделить на два компонента: (1) растворенные органическое вещество (DOM), измеряемое как окрашенное растворенное органическое вещество (CDOM) или растворенный органический углерод (DOC), и (2) твердое органическое вещество (POM). Обычно они различаются по тому, что может проходить через фильтр 0,45 микрометра (DOM), и по тому, что не может (POM).

Обнаружение

Органические вещества играют важную роль в очистке и переработке питьевой воды и сточных вод, в естественных водных экосистемах, аквакультуре и восстановлении окружающей среды. Поэтому важно иметь надежные методы обнаружения и характеристики как для краткосрочного, так и для долгосрочного мониторинга. На протяжении десятилетий существовали разнообразные аналитические методы обнаружения органических веществ для описания и характеристики органических веществ. К ним относятся, но не ограничиваются ими: общий и растворенный органический углерод, масс-спектрометрия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), инфракрасная (ИК) спектроскопия, УФ-видимая спектроскопия и флуоресцентная спектроскопия. У каждого из этих методов есть свои преимущества и ограничения.

Очистка воды

Та же способность естественного органического вещества, которая помогает удерживать воду в почве, создает проблемы для существующих методов очистки воды. В воде органические вещества могут связываться с ионами металлов и минералами. Эти связанные молекулы не обязательно останавливаются процессом очистки, но они не причиняют вреда людям, животным или растениям. Однако из-за высокой реакционной способности органических веществ могут образовываться побочные продукты, не содержащие питательных веществ. Эти побочные продукты могут вызывать биообрастание, которое по существу забивает системы фильтрации воды на водоочистных сооружениях, поскольку побочные продукты больше, чем размеры пор мембран. Эту проблему засорения можно решить с помощью дезинфекции хлором (хлорирование ), которая может разрушить остаточный материал, забивающий системы. Однако при хлорировании могут образовываться побочные продукты дезинфекции..

Воду с органическими веществами можно дезинфицировать с помощью радикальных реакций, инициируемых озоном. Озон (три атома кислорода) имеет очень сильные характеристики окисления . При разложении он может образовывать гидроксильные радикалы (ОН), которые вступают в реакцию с органическими веществами, решая проблему биообрастания.

Витализм

Уравнение " органическое »с живыми организмами происходит от ныне отвергнутой идеи витализма, который придавал особую силу жизни, которая одна могла создавать органические вещества. Эта идея была впервые подвергнута сомнению после искусственного синтеза мочевины Фридрихом Велером в 1828 году.

См. Также

Сравнить с:

Ссылки

Библиография

  • Джордж Эйкен (2002). «Органическое вещество в грунтовых водах». Геологическая служба США.
  • Кабанисс, Стив, Грег Мэди, Патрисия Морис, Инпин Чжоу, Лора Лефф, Ола Олападе, Боб Ветцель, Джерри Линхир и Боб Вершоу, сост. Стохастический синтез естественного органического вещества. UNM, ND, KSU, UNC, USGS. 22 апреля 2007 г.
  • Чо, Мин, Хенми Чунг и Чеён Юн. «Дезинфекция воды, содержащей природные органические вещества, с помощью инициируемых озоном радикальных реакций». Аннотация. Прикладная и экологическая микробиология Vol. 69 № 4 (2003): 2284–2291.
  • Фортнер, Джон Д., Джозеф Б. Хьюз, Джэ-Хон Ким и Хун Хён. «Природное органическое вещество стабилизирует углеродные нанотрубки в водной фазе». Аннотация. Наука об окружающей среде и технологии Vol. 41 № 1 (2007): 179–184.
  • «Исследователи изучают роль природных органических веществ в окружающей среде». Science Daily 20 декабря 2006 г. 22 апреля 2007 г. <https://www.sciencedaily.com/releases/2006/12/061211221222.htm >.
  • Сенези, Никола, Баошань Син и П.М. Хуанг. Биофизико-химические процессы с участием природных неживых органических веществ в системах окружающей среды. Нью-Йорк: ИЮПАК, 2006.
  • «Таблица 1: Площадь поверхности, объем и средняя глубина океанов и морей». Encyclopdia Britannica.
  • «Обзор темы: натуральный органический материал». Исследовательский фонд Американской ассоциации водопроводных сооружений. 2007. 22 апреля 2007 г. <https://web.archive.org/web/20070928102105/http://www.awwarf.org/research/TopicsAndProjects/topicSnapShot.aspx?Topic=Organic >.
  • Соединенные Штаты Америки Америка. Геологическая служба США. Распределение воды на Земле. 10 мая 2007 г. <http://ga.water.usgs.gov/edu/waterdistribution.html >
  • Навесы для воды: органическое вещество. Государственный университет Северной Каролины. 1 мая 2007 г. <http://www.water.ncsu.edu/watershedss/info/norganics.html >.
Последняя правка сделана 2021-06-01 14:33:24
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте