Chu trình phosphor là chu trình sinh địa hóa mô tả sự biến đổi của phosphor trong thạch quyển, thủy quyển và sinh quyển. Bắt đầu của chu trình phosphor thường từ việc khai thác các muối phosphor trong thạch quyển dưới dạng phosphat, sau khi tham gia vào quá trình chuyển hóa trong sinh quyển thì chúng quay trở về thủy quyển và thạch quyển. Không giống như nhiều chu trình sinh - địa - hóa khác, khí quyển không đóng vai trò quan trọng trong sự vận động của phosphor. Mặc dù tro núi lửa, sol khí và bụi khoáng cũng có thể là nguồn phosphat, nhưng các dạng này thường không tồn tại cố định trong không khí.

Trong tự nhiên

Chu trình phosphor trong tự nhiên

Trong chu trình, phosphor di chuyển qua đá, nước, đất, trầm tích và sinh vật. Theo thời gian, mưa và phong hóa khiến phosphat vô cơ được loại bỏ khỏi đá và tồn tại trong môi trường đất và nước. Thực vật lấy phosphat vô cơ từ đất nhờ sự chuyển hóa từ dạng vô cơ khó tiêu thành dễ tiêu bởi vi sinh vật; động vật lấy phosphat từ thực vật hoặc thức ăn của chúng. Khi ở trong thực vật hoặc động vật, phosphat được kết hợp vào các phân tử hữu cơ. Các phosphat được hấp thụ bởi mô động vật thông qua tiêu thụ, cuối cùng trở lại đất qua quá trình bài tiết nước tiểu và phân. Khi thực vật hoặc động vật chết và phân rã thì phosphat hữu cơ được đưa trở lại đất. Chu trình phosphor trong tự nhiên được thể hiện trong hình bên.

Trong đất, các dạng phosphat hữu cơ có thể được tạo sẵn cho cây trồng bởi các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ thành các dạng phosphor vô cơ. Quá trình này được gọi là khoáng hóa. Phosphor có thể xâm nhập vào thủy vực thông qua dòng chảy phân bón, nước thải, cặn khoáng tự nhiên và chất thải từ các quy trình công nghiệp khác. Lượng phosphor này có thể được bồi tụ ở cáchạ lưu sông và cuối cùng được đưa ra đại dương. Khi đó, phosphor có thể được tích lũy trong trầm tích theo thời gian.

Vai trò

Chu trình phosphor đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành và phát triển của tế bào. Bên cạnh việc tạo ra các phân tử sinh học, phosphor cũng được tìm thấy trong xương và men răng của động vật có vú. Hầu hết phosphor tồn tại dưới dạng vô cơ trong đất, đá và trầm tích. Đây là những dạng khó tiêu và thực vật không dễ hấp thụ. Trong chu trình phosphor diễn ra sự biến đổi của phosphor vô cơ thông qua sự chuyển hóa nhờ vi sinh vật. Các dạng phosphor vô cơ khó tiêu sẽ được chuyển hóa thành dạng dễ tiêu để thực vật dễ dàng hấp thụ.

Đất thiếu phosphor có thể làm giảm năng suất cây trồng. Vận dụng các hiểu biết về chu trình phosphor đặc biệt hiệu quả trong lĩnh vực trồng trọt. Ở các vùng đất cằn cỗi, quá trình cải tạo đất phụ thuộc rất nhiều vào sự chuyển hóa nitro và phosphor trong đất.

Mặc dù phosphor có lợi cho nhiều quá trình sinh học, nhưng nồng độ phosphor quá mức cho phép trong nước bề mặt lại là một chất gây ô nhiễm, đặc biệt là hiện tượng phú dưỡng. Phosphat kích thích sự phát triển của sinh vật phù du và thực vật. Sự phát triển quá mức của những loài sinh vật này có xu hướng tiêu thụ một lượng lớn oxy hòa tan, đồng thời ngăn chặn ánh sáng mặt trời, có khả năng làm chết cá và các động vật thủy sinh khác. Sự can thiệp của con người vào chu trình phosphor theo nhiều cách không hợp lý sẽ gây những tác động có hại cho các sinh vật sống và môi trường. Việc chặt phá rừng mưa nhiệt đới, xả nước thải chưa qua xử lý ra môi trường hay sử dụng quá mức phân bón, đặc biệt là phân lân trong nông nghiệp làm gia tăng các điều kiện bất lợi cho chính cuộc sống của con người. Khi rừng bị chặt hoặc bị đốt cháy, các chất dinh dưỡng ban đầu được lưu trữ trong thực vật và đá nhanh chóng bị cuốn trôi bởi những cơn mưa lớn, khiến đất trở nên cằn cỗi. Phosphat được tìm thấy trong thủy vực phần lớn có nguồn gốc từ việc canh tác nông nghiệp. Cây trồng thường không thể hấp thụ tất cả phân bón trong đất, gây ra dòng phân bón dư thừa và làm tăng lượng phosphat trong sông và các vùng nước khác. Ngoài ra, các nguồn nước thải công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi v.v. cũng đóng góp một lượng phosphat đáng kể ở sông, hồ và suối.

Xem thêm

• Chu trình sinh địa hóa
• Chu trình carbon
• Chu trình lưu huỳnh
• Chu trình nước
• Chu trình sắt
• Chu trình silic
• Chu trình địa hóa carbon
• Chu trình địa hóa lưu huỳnh
• Chu trình địa hóa nitơ
• Chu trình địa hóa oxy

Tài liệu tham khảo

• Liu, Y., & Chen, J., Phosphorus Cycle. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. 2014
• Mullen, M. D., Phosphorus in soils. Biological Interactions. Encyclopedia of Soils in the Environment, 2005
• Ruttenberg, K. C., Phosphorus Cycle. Encyclopedia of Ocean Sciences, 2001, 401–412.
• Emsley, J., The Phosphorus Cycle. The Natural Environment and the Biogeochemical Cycles: Chapter in The Handbook of Environmental Chemistry, 1980, pp.147-167.