Siklus fosforus: Perbedaan antara revisi

Fosfor bereaksi dengan kalsium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), besi (Fe³⁺), dan aluminium (Al³⁺). Reaksi fosfor di tanah bergantung pada tingkat keasaman, ppada tanah masam, fosfor terlarut dalam larutan tanah bereaksi dengan Fe dan Al membentuk kelarutan rendah Fe dan Al fosfat.<ref name=":1">{{Cite web|title=Phosphorus Cycle {{!}} Southwest Research and Outreach Center|url=https://swroc.cfans.umn.edu/research/soil-water/phosphorus-cycle|website=swroc.cfans.umn.edu|access-date=2021-01-14}}</ref> Secara Biologis jumlah fosfor yang tersedia di alam relatif kecil sehingga produktivitas di banyak ekosistem darat dan perairan sering dibatasi oleh ketersediaan fosfor. Adanya campur tangan manusia dalam siklus fosfor dapat menimbulkan kerusakan di alam dengan konsekuensi tinggi. Misalnya, polusi fosfor pada badan air oleh limbah dan drainase dari lahan pertanian dapat berkontribusi dalam pertumbuhan ganggang biru-hijau beracun, kematian biota air, dan penurunan drastis kualitas badan air yang terkena dampak.<ref>{{Cite journal|last=Turner|first=Benjamin L.|last2=Raboy|first2=Victor|date=2019|title=Phosphorus cycle|url=https://www.accessscience.com/content/phosphorus-cycle/508930|journal=Access Science|language=en|doi=10.1036/1097-8542.508930}}</ref> Ekspor P dari tanah terjadi terutama melalui serapan tanaman. Fosfor juga dapat diekspor dari tanah melalui aliran permukaan dan erosi atau kehilangan permukaan melalui pencucian. Reaksi penyerapan dan desorpsi P terjadi pada permukaan dan tepi hidro oksida, mineral lempung, dan karbonat. Penyerapan umumnya terjadi oleh ikatan kovalen P dengan Fe dan Al di tanah asam dan kalsium karbonat (CaCO₃) di tanah basa. Reaksi presipitasi dan pelarutan sangat mempengaruhi ketersediaan P di dalam tanah. Pelarutan mineral P terjadi ketika mineral P larut seiring waktu dan mengisi kembali P dalam larutan tanah. Reaksi ini meningkatkan ketersediaan P. Di sisi lain, pengendapan terjadi ketika mineral P terbentuk dengan menghilangkan P dari larutan tanah. Reaksi ini menurunkan ketersediaan P. Pengendapan dan pelarutan merupakan proses yang sangat lambat. Pelarutan dan pengendapan P juga dapat terjadi karena perubahan potensi lembu merah yang disebabkan oleh genangan air musiman atau berkala dan pengeringan tanah. Siklus mikroba P dari bentuk larut anorganik ke bentuk organik tidak larut dikenal sebagai imobilisasi. Kebalikannya dikenal sebagai mineralisasi. Mineralisasi P dikatalisis oleh enzim fosfatase.<ref name=":1" />

 

Fosfor bersama nitrogen diperlukan sebagai nutrisi untuk pertumbuhan hewan dan tumbuhan. Namun, nitrogen dan fosfor yang berlebihan dapat mengganggu keseimbangan lingkungan alami suatu ekosistem. Dapat terlihat pada sistem akuatik dimana peningkatan nutrisi ini dapat menyebabkan eutofikasi dan pertumbuhan alga yang berlebihan. Meningkatnya nitrogen dan fosfor disebabkan oleh beberapa faktor yaitu buruknya pengelolaan pertanian (penggunaan mineral atau pupuk organik yang tidak tepat). Limbah rumah tangga yang tidak diolah dengan baik dan air limbah industri. Secara tradisional, pupuk kandang menawarkan sumber nitrogen dan fosfor yang murah dan alami. Tetapi ketika pasokan nutrisi ini melebihi kebutuhan pertumbuhan tanaman, kelebihan nitrogen diubah menjadi senyawa yang mudah menguap seperti amonia, atau menjadi nitrat yang dapat dengan mudah mengalir ke air permukaan atau larut ke sistem air tanah. Kelebihan fosfor dapat terakumulasi di dalam tanah dalam bentuk fosfat dan masuk ke sistem air melalui limpasan dan erosi tanah.<ref>{{Cite web|title=Phosphorus and the environment|url=https://www.feedphosphates.org/index.php/guides/11-guides/16-phosphorus-and-the-environment#:~:text=Phosphorus%20is%20essential%20to%20all,for%20animal%20and%20plant%20growth.&text=The%20excess%20phosphorus%20can%20accumulate,run-off%20and%20soil%20erosion.|website=www.feedphosphates.org|access-date=2021-01-14}}</ref> Pada kasus tertentu seperti di ladang pertanian, fosfor dapat merambat ke permukaan air kemudian menempel pada partikel tanah atau pupuk kandang.<ref>{{Cite web|title=Phosphorus Behavior In the Environment — Publications|url=https://www.ag.ndsu.edu/publications/environment-natural-resources/phosphorus-behavior-in-the-environment|website=www.ag.ndsu.edu|access-date=2021-01-14}}</ref>

 

Fosfor ditemukan di bebatuan, tanah, tumbuhan dan jaringan hewan, sediaan fosfor berwarna kuning atau putih. Kandungan fosfor kuning mengandung sedikit fosfor merah. Fosfor merupakan elemen mineral penting. Homeostasis fosfor dalam tubuh dikendalikan oleh sistem kendali hormonal ginjal. Keracunan fosfor dapat terjadi apabila konsumsi berlebih.<ref name=":2">{{Cite book|last=Robles|first=H.|date=2014-01-01|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123864543000476|title=Encyclopedia of Toxicology (Third Edition)|location=Oxford|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-386455-0|editor-last=Wexler|editor-first=Philip|pages=920|language=en|doi=10.1016/b978-0-12-386454-3.00047-6|url-status=live}}</ref> Secara biologis, fosfor sebagai toksikokinetik yang dapat diserap ke dalam sirkulasi sistemik dari kulit, paru-paru, dan saluran usus. Organ target toksisitas termasuk saluran pencernaan, hati, ginjal, tulang dan sistem kardiovaskular dan saraf pusat. Fosfor merupakan zat pengoksidasi sehingga apabila terkena udara dapat terbakar secara spontan. Jadi, ketika terjadi kontak langsung dengan kulit akan menyebabkan luka bakar termal dan kimiawi. Saat diserap, fosfor bertindak sebagai racun seluler dengan melepaskan fosforilasi oksidatif.<ref name=":2" /> Komponen terpenting dalam sel adalah fosfor, unsur ini membentuk asam nukleat, tanpa fosfor sintesis sel tidak akan terjadi. Fosfor tergabung dalam nukleotida, gula, protein, dan lipid. Pada vertebrata hampir semua fosfor bercampur dengan kalsium membentuk hidroksilapatit yang merupakan molekul sentral pembentuk tulang. Dalam lingkungan, fosfor ditemukan hampir selalu dalam bentuk teroksidasi sebagai fosfat terhidrasi. Tidak seperti karbon, nitrogen fosfat atau oksigen, fosfor tidak mengalami reaksi redoks yang dimediasi secara biologis secara signifikan.<ref>{{Cite book|last=Falkowski|first=Paul G.|date=2001-01-01|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123847195000137|title=Encyclopedia of Biodiversity (Second Edition)|location=Waltham|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-384720-1|editor-last=Levin|editor-first=Simon A|pages=563|language=en|doi=10.1016/b978-0-12-384719-5.00013-7|url-status=live}}</ref> Pada tumbuhan fosfor memiliki peran penting. Fosfor salah satu dari 17 nutrisi esensial yang dibutuhkan tumbuhan untuk tumbuh. Fungsi ini tidak bisa digantikan oleh nutrien lain dan suplai fosfor diperlukan untuk optimalisasi pertumbuhan dan reproduksi. Selain itu, fosfor banyak terlibat dalam kegiatan sel seperti transport energi (misalnya: Adenosin trifosfat: ATP), fotosintesis, transformasi gula dan pati, dan transformasi genetik (DNA dan RNA) serta senyawa yaang memberikan dukungan struktural pada organisme dalam bentuk membran (fosfolipid), dan tulang (hidroksipatit biomineral).<ref name=":3">{{Cite book|last=Ruttenberg|first=K. C.|date=2019-01-01|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095489108073|title=Encyclopedia of Ocean Sciences (Third Edition)|location=Oxford|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-813082-7|editor-last=Cochran|editor-first=J. Kirk|pages=2|language=en|doi=10.1016/b978-0-12-409548-9.10807-3|editor-last2=Bokuniewicz|editor-first2=Henry J.|editor-last3=Yager|editor-first3=Patricia L.|url-status=live}}</ref>

 

Dalam sistem terestrial, fosfor dibagi menjadi tiga yaitu batuan dasar, tanah dan organisme hidup (biomassa). Pelapukan batuan dasar kontinental merupakan sumber utama fosfor di dalam tanah yang mendukung vegetasi benua, dalam hal ini deposisi fosfor tidak terlalu berpengaruh. Fosfor dilapukkan dari batuan dasar dengan melarutkan mineral pembawa fosfor seperti apatit (Ca₁₀(PO₄)₆(OH, F, Cl)₂), pada batuan kerak memiliki mineral fosfor primer yang melimpah, reaksi pelapukan didorong oleh paparan mineral ke asam alami yang berasal dari aktivitas mikroba. Fosfat yang di lepaskan ke tanah dalam bentuk larutan selama pelapukan tersedia langsung untuk tanaman darat dan kembali lagi ke tanah melalui pembusukan. Kosentrasi fosfat larutan tanah dipertahankan pada tingkat paling rendah sebagai akibat dari penyerapan fosfat ke tanah.<ref name=":3" /> Dalam organisme tak hidup, fosfor merupakan komponen yang tidak banyak tersedia, produktivitas terestrial meningkat ketika fosfor dalam tanah meningkat, peristiwa pelapukan batuan oleh fosfat akan meningkatkan kandungan fosfat dalam tanah. Misalnya ketika terjadi hujan asam, setelah produsen dalam ekosistem menggabungkan fosfor secara biologis, fosfor akan pindah ke konsumen kemudian fosfor kembali ke tanah ketika konsumen melakukan ekskresi fosfat oleh detritus. Dalam ekosistem, fosfat berikatan dengan humus dan partikel tanah sehingga siklus fosfor terlokalisir. Adapun fosfor ikut terbawa aliran air yang bermuara di laut. Pengurasan fosfat dipercepat dengan terjadinya erosi disamping terjadinya pelapukan. Di lautan, fosfat terkumpul secara perlahan dan mengendap dan tergabung dalam batuan. Saat permukaan air laut menurun, atau dasar laut mengalami peninggian, batuan fosfat akan menjadi bagian dari terestrial, maka dari itu fosfat akan mengalami siklus antara tanah, tumbuhan dan konsumen dalam selang waktu tertentu.<ref name=":4" />