Хлорный цикл
Цикл хлора (Cl) — это биогеохимический круговорот хлора в атмосфере , гидросфере , биосфере и литосфере . Хлор чаще всего встречается в виде неорганических хлорид-ионов или ряда хлорированных органических форм. [1] [2] Было идентифицировано более 5000 хлорированных органических веществ биологического происхождения. [3]
Круговорот хлора в атмосферу и образование соединений хлора из антропогенных источников оказывают серьезное воздействие на изменение климата и истощение озонового слоя. Хлор играет важную роль во многих биологических процессах, в том числе в организме человека. [6] Он также действует как важный кофактор ферментов, участвующих в фотосинтезе растений . [3]
Тропосфера
[ редактировать ]Хлор играет большую роль в атмосферном цикле и климате, включая, помимо прочего, хлорфторуглероды (ХФУ). [7] Основной поток хлора в тропосферу поступает из аэрозольных брызг морской соли. Как органический, так и неорганический хлор переносится в тропосферу из океанов. [2] Сжигание биомассы является еще одним источником поступления как органических, так и неорганических форм хлора в тропосферу из наземных резервуаров. [2] Обычно органические формы хлора крайне нереакционноспособны и переносятся в стратосферу из тропосферы. Основной поток хлора из тропосферы происходит через осаждение с поверхности в водные системы.
Гидросфера
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Биогеохимические циклы |
|---|
 |
Океаны являются крупнейшим источником хлора в гидросфере Земли. [2] В гидросфере хлор существует преимущественно в виде хлорида из-за высокой растворимости Cl. − ион. [3] Большинство потоков хлора попадает в гидросферу из-за растворимости и реакционной способности ионов хлорида в водных системах. [2] Криосфера способна удерживать некоторое количество хлора, осаждаемого дождями и снегом, но большая его часть вымывается в океаны.
Литосфера
[ редактировать ]Самый крупный резервуар хлора находится в литосфере, где 2,2 × 10 22 кг мирового хлора находится в мантии Земли . [2] высокие уровни хлора в виде HCl Извержения вулканов будут время от времени выбрасывать в тропосферу , но большая часть земного потока хлора поступает из источников морской воды, смешивающихся с мантией. [2]
Органически связанный хлор так же распространен, как и ионы хлорида, в наземных почвенных системах или педосфере . [1] Открытие множества генов, опосредующих Cl, у микроорганизмов и растений указывает на то, что во многих биотических процессах используется хлорид и образуются органические хлорированные соединения, а также во многих абиотических процессах. [1] [3] [4] [5] Эти хлорированные соединения затем могут улетучиваться или вымываться из почвы, что делает почвенную среду глобальным поглотителем хлора. [1] множество анаэробных прокариот содержат гены и проявляют активность в отношении испарения хлорированных органических веществ. Было обнаружено, что [8]
Биологические процессы
[ редактировать ]Способность хлора полностью диссоциировать в воде также является причиной того, что он является важным электролитом во многих биологических процессах. [6] Хлор, наряду с фосфором , является шестым по распространенности элементом в органических веществах . [1] Клетки используют хлорид для баланса pH и поддержания тургорного давления в равновесии. Высокая электропроводность Cl − ионы необходимы для передачи сигналов нейронам в мозге и регулируют многие другие важные функции в биологии. [9]
Антропогенные хлорированные соединения
[ редактировать ]Разрушающее воздействие хлорфторуглеродов (ХФУ) на озон над Антарктидой широко изучается с 1980-х годов. [7] Низкая реакционная способность ХФУ позволяет ему достигать верхних слоев стратосферы , где он взаимодействует с УФ-С-излучением и образует высокореактивные ионы хлорида, которые взаимодействуют с метаном. [7] Эти высокореактивные ионы хлора также будут взаимодействовать с летучими органическими соединениями с образованием других озоноразрушающих кислот. [10]
Хлор-36 — это радиоактивный изотоп, который производится на многих ядерных установках в качестве побочного продукта. [3] Его период полураспада 3,01 × 10. 5 лет , мобильность в педосфере и способность поглощаться организмами сделали его изотопом, вызывающим серьезную озабоченность среди исследователей. [3] Высокая растворимость и низкая реакционная способность 36 кл. − Это также сделало его полезным применением для исследования биогеохимического круговорота хлора, поскольку в большинстве исследований он используется в качестве изотопного индикатора. [1] [3] [4] [5] [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Оберг, Г. (2002). «Природный цикл хлора – подгонка разбросанных кусочков» . Прикладная микробиология и биотехнология . 58 (5): 565–581. дои : 10.1007/s00253-001-0895-2 . ISSN 0175-7598 . ПМИД 11956738 . S2CID 23378098 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Гредель, Томас Э.; Кин, WC (1996). «Бюджет и цикл природного хлора на Земле» . Чистая и прикладная химия . 68 (9): 1689–1697. дои : 10.1351/pac199668091689 . ISSN 1365-3075 . S2CID 53389045 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Свенссон, Терезия; Килин, Хенрик; Монтелиус, Малин; Санден, Пер; Баствикен, Дэвид (2021). «Круговорот хлора и судьба Cl в земной среде» . Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 28 (7): 7691–7709. дои : 10.1007/s11356-020-12144-6 . ISSN 0944-1344 . ПМЦ 7854439 . ПМИД 33400105 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Аташгахи, Сиаваш; Либенштайнер, Мартин Г.; Янссен, Дик Б.; Смидт, Хауке; Стамс, Альфонс Дж. М.; Сипкема, Детмер (2018). «Микробный синтез и трансформация неорганических и органических соединений хлора» . Границы микробиологии . 9 : 3079. дои : 10.3389/fmicb.2018.03079 . ISSN 1664-302X . ПМК 6299022 . ПМИД 30619161 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Водяницкий, Ю. Н.; Макаров, М.И. (2017). «Хлорорганические соединения и биогеохимический круговорот хлора в почвах: обзор» . Евразийское почвоведение . 50 (9): 1025–1032. Бибкод : 2017EurSS..50.1025V . дои : 10.1134/S1064229317090113 . ISSN 1064-2293 . S2CID 134940144 .
- ^ Перейти обратно: а б Беренд, Кенрик; ван Хюльштейн, Леонард Хендрик; Ганс, Райк О.Б. (2012). «Хлорид: королева электролитов?» . Европейский журнал внутренней медицины . 23 (3): 203–211. дои : 10.1016/j.ejim.2011.11.013 . ПМИД 22385875 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ким, Ки Хён; Шон, Занг-Хо; Нгуен, Ханг Тхи; Чон, Ыи-Чан (2011). «Обзор основных хлорфторуглеродов и их галоидуглеродных альтернатив в воздухе» . Атмосферная среда . 45 (7): 1369–1382. Бибкод : 2011AtmEn..45.1369K . дои : 10.1016/j.atmosenv.2010.12.029 .
- ^ Аулента, Федерико; Пера, Антонио; Россетти, Симона; Петранджели Папини, Марко; Маджоне, Мауро (2007). «Актуальность побочных реакций в анаэробных микрокосмах восстановительного дехлорирования с добавками различных доноров электронов» . Исследования воды . 41 (1): 27–38. дои : 10.1016/j.watres.2006.09.019 . ПМИД 17107702 .
- ^ Варди (2010). «Котранспортеры ГАМК, глицина и катион-хлорида в функции и развитии сетчатки». Глава 19 - Котранспортеры ГАМК, глицина и катион-хлорида в функции и развитии сетчатки . Академическая пресса. стр. 383–412. дои : 10.1016/B978-0-12-374373-2.00019-4 . ISBN 9780123743732 .
- ^ Факсон, CB; Аллен, DT (2013). «Химия хлора в городской атмосфере: обзор» . Экологическая химия . 10 (3): 221–233. дои : 10.1071/EN13026 . ISSN 1449-8979 .