钙循环：特征，阶段和重要性 - 化学 - 2025

该钙循环是该元素在地球上的循环和存储，涵盖众生，岩石圈和水圈。这是一个沉积生物地球化学循环，其中钙以碱土金属的形式循环，缺乏气态阶段。

钙循环更大的阶段是生物学的阶段，因为钙被生物消耗，并用于其结构和代谢。一旦生物死亡，钙便重新整合到土壤和海床中的物理环境中。

钙。来源：Pumbaa（Greg Robson的原创作品）/英国CC BY-SA 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/uk/deed.en）

贝壳和骨头有大量沉积物，特别是在海床和大湖中。这些结构与沉积物混合，并被数百万年的连续层覆盖。

沉积物的下层受到高压作用，形成沉积岩，然后由于陆地地质过程而暴露于地表。裸露的岩石经受风化和侵蚀，释放出钙，该钙整合到土壤中或被冲走。

在土壤中，它主要被植物的根吸收，而在海洋中则被浮游植物和其他生物吸收。钙用于不同的结构和代谢目的，例如制造贝壳。

钙循环很重要，因为它允许该元素以其不同阶段使用，从而实现各种功能。因此，作为生物体结构的一部分，参与了陆地救济的形成，调节了土壤和水的pH值，并作为人类工业的原材料。

一般特征

-钙

钙（Ca）是一种碱土金属，原子序数为20，原子质量为40.078，其常态为固态。形成充当强碱的氧化物，当与酸接触时会剧烈反应。

-你的周期

钙完成了沉积型生物地球化学循环，因为它缺乏气相并且岩石圈中的储量最大。它与碳，水和磷的循环密切相关。

岩石侵蚀

钙质岩的风化和侵蚀会加剧循环，释放出沉积在土壤中的钙。同样，可以将其溶解在径流水中，然后冲入河流，湖泊和海洋。

当雨水与大气中的二氧化碳接触时，会形成溶解石灰岩的H2CO3，释放出Ca2 +和HCO3-。另一方面，雨水携带的CO2将不溶性碳酸盐转化为可溶性碳酸氢盐。

被生物吸收和利用

土壤中的钙（Ca2 +）被植物吸收，水体中的钙被水生生物吸收。钙在体内具有不同的代谢功能，当有机物死亡时，它会返回到由径流水带入河流，湖泊和海洋的物理环境中。

岩石形成

动物骨骼（内部和外部或贝壳）作为沉积物的一部分沉积在海床上。沉积层被覆盖并压实了数百万年，形成钙质岩石。

钙质岩石。资料来源：Ferdous / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

后来的灾难性过程（地壳破裂和向上运动）使岩石暴露在地表。这样，由于岩石再次被风化（气候要素的作用）并被风化和侵蚀，因此循环被关闭。

钙循环的阶段

钙在其储存和循环过程中所经历的阶段由发生这些过程的隔室决定。它们是地幔和地幔的一部分（岩石圈），水体（水圈）和生物。

-地质阶段

在地质阶段，在地壳和地幔中被分隔开来，在那里钙的储存量最大。钙是岩石圈中含量第五高的元素，占地壳的3.5％。

人们发现它形成了岩石的一部分，例如石灰石，白云石，泥灰岩和大理石，而石灰石和白云石形成了整个星球上的巨大山脉。同样，它是其他天然化合物的一部分，例如石膏和雪花石膏（硫酸钙）。

以矿物形式，它是由方解石，白云石和其他晶体形式（如文石）制成的碳酸钙（CaCO3）。

石灰石

它是一种非常丰富的沉积岩，起源于古代的海洋或湖相沉积物（湖泊），由99％的碳酸钙组成。这些岩石形成水平地层或因灾难性运动而变形，它们的风化作用使富含钙的碱性土壤（pH 7或更高）变成中性。

白云石

它由通过化学取代反应在浅海沉积物中形成的沉积岩组成。在这种情况下，镁参与矿物构象，形成白云石或碳酸钙镁（CaMg（CO3）2）。

马加斯

它们是由1/3至2/3的碳酸钙和其余的粘土形成的沉积岩。这些岩石在干旱地区生存，因为它们非常容易受到水蚀的影响。

大理石

如果石灰石岩石在地壳的深层中经受高温和高压作用，则会形成大理石。这是具有高结晶度的非常紧凑的变质岩。

-水文阶段

钙以氯化钙（是该介质中最丰富的离子）和碳酸钙的形式溶解在河流，湖泊和海洋中。在海洋中，碳酸钙（CaCO3）在小于4,500 m的深度处稳定。

这种介质中的钙存在于活生物体和海床的石灰石沉积物中。这是碳酸盐补偿的深度极限，此后CaCO3溶解且不形成石灰石沉积物。

-生物阶段

钙从土壤到根的运动。从木质部到植物的叶子。达格蒂/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）

在此阶段，钙循环达到其最大循环，对生物至关重要，因为钙离子作为钙离子是细胞膜交换机制的一部分。另一方面，它是骨骼，牙齿，蛋壳和贝壳的必需成分。

双壳类中的钙壳。资料来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bivalvia.jpg

这样，钙在生物圈中循环，当生物死亡时，钙会随着时间的流逝而返回沉积物中形成新的岩石。

人类

钙循环生物学阶段的一个突出要素是人类在使用该要素作为原料时所扮演的角色。该元素以不同方式大量提取，运输和使用。

在露天矿中，开采石灰石可将其用作建筑元素或将其磨碎并用作工业原料。贝壳也被磨碎以制备肥料和其他产品。

有孔虫和软体动物的壳

这些动物的贝壳由碳酸钙形成，结晶为方解石或文石。这是两种具有相同成分（CaCO3）的矿物质，但结晶方式不同。

软体动物由专门细胞分泌的液态钙形成它们的壳。壳的最内层是由文石晶体与贝壳杉蛋白混合而成的珍珠母。

重要性

钙的循环形成其特征性循环，对于使这种元素可用于生物至关重要。多亏了从岩石中释放钙并使之循环的过程，生命才如我们所知。

-生活必不可少的元素

钙对于生命至关重要，因为它既是结构元素也是新陈代谢元素。从结构上讲，它是内部和外部骨骼构造的基本组成部分。

在骨质动物中，钙是骨骼（内部骨骼）以及牙齿的主要成分。在有孔虫（原生生物）和软体动物（蜗牛和双壳类动物）中，它是形成外部骨架（即壳）的主要成分。

代谢

钙是细胞膜中的转运剂，因此在代谢中起重要作用。在细胞膜中有钙通道，允许该元素被动进入细胞。

钙通道。资料来源：UlrichFörstermann-Elsevier GmbH /公共领域

这调节了细胞内外钙离子浓度的关系，从而激活了不同的代谢过程。例如，这些机制对于神经和肌肉系统的功能至关重要，因此在心脏功能中起着重要的作用。

-食品与健康

从人类的角度来看，钙循环可以使这种元素对食物和人类健康有效。最重要的是，对于儿童乳制品的生产和制备至关重要。

类似地，将其摄取用于医学目的可用于治疗钙缺乏症，例如骨质疏松症。这种弱化骨骼的疾病在老年人尤其是女性中尤为严重。

-珍珠

当异物侵入牡蛎时，它会被珍珠母覆盖，从而形成珍珠。珍珠在全球珠宝市场上具有很高的价值。

-工业原料

石灰石在工业上用于各种目的，例如制造水泥。同样，由于这些石材易于雕刻，因此可以直接用作建筑材料。

此外，钙在不同的过程中，特别是在冶金工业中，被用作脱氧剂和还原剂。

酸橙

作为生石灰，也称为建筑石灰，它们是用作建筑中的粘合剂和涂料的氧化钙。同样，它也可用于肥皂，纸张，玻璃，橡胶和皮革鞣制中。

同样，它在食品工业和水处理中有多种用途。尽管作为熟石灰或氢氧化钙，它也用于工业和农业。

-土壤pH调节

土壤中氧化钙的含量会影响pH值的调节。在农业中，生石灰被用作农业改良剂以降低土壤的酸度，也被用作肥料。

-钙质水或硬水

当水在富含钙和镁的环境中循环时，它会溶解这些元素的盐，被称为钙质或硬水。水质极限为120 mg CaCO3 /升，高于该极限的水被认为是坚硬的。

钙含量高的水会引起健康问题，尤其是与心血管系统有关的健康问题。此外，硬水会在管道中产生钙质沉积物，从而阻碍循环。

-钙质洞穴和含水层

在钙质岩石中，水蚀经常形成具有有趣内部构造的地下洞穴系统。在这些之中，钟乳石和石笋的形成是突出的，这是由于这些洞的屋顶上的泄漏导致碳酸钙沉积所致。

这些钙质系统还由于其孔隙度而执行地下水的过滤功能，从而形成含水层。

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