Ciclul azotului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre biologie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
Azotul pe tabelul periodic

Ciclul azotului este un ciclu biogeochimic prin care azotul se deplasează în principal între atmosferă , sol și ființe vii . Acest ciclu este definit ca gazos, deoarece rezerva de rezervă , adică rezervorul acestui element chimic , este tocmai atmosfera, unde azotul ocupă aproximativ 78% din volumul total.

Importanța ciclului pentru organismele vii se datorează necesității lor de a asimila azotul pentru formarea compușilor organici vitali, cum ar fi proteinele și acizii nucleici , dar, cu excepția anumitor bacterii ( fixatori de azot ), azotul atmosferic nu poate fi absorbit direct de către organisme și acest lucru reprezintă adesea un factor limitativ pentru dezvoltarea pădurilor .

Plantele , însă, pot asimila azotul prin absorbția unor compuși azotati ( nitriți , nitrați și săruri de amoniu ) care, dizolvate în apă , ajung la rădăcini . Odată organizat în fitomasă , azotul este apoi transferat la organismele heterotrofe , cum ar fi animalele , prin lanțul trofic . Descompunerea resturilor organice readuce elementul în sol, care poate reveni în atmosferă grație acțiunii unor bacterii specializate.

Acest ciclu este foarte complex tocmai pentru că atomul de azot poate deveni parte a unui număr mare de molecule : azot molecular, săruri de amoniac și amoniu, nitriți, nitrați și azot organic. Procesele chimice implicate în formarea lor pot fi împărțite în patru tipuri: fixarea azotului, amonificarea, nitrificarea și denitrificarea.

De la atmosferă la sol: Fixare

Nefiind asimilabil imediat de majoritatea ființelor vii, azotul trebuie transformat în forme utilizabile chimic, conform proceselor de fixare sau fixare a azotului , amonificare , nitrificare , denitrificare . Fixarea azotului este un proces reductiv prin care azotul molecular (N 2 ) prezent în atmosferă este transformat în amoniac (NH 3 ). Această transformare poate avea loc fie cu un proces industrial, cunoscut sub numele de Haber-Bosch , fie în mod natural.

90% din cantitatea naturală fixă ​​este organică ; amoniul este produs din azot molecular.

Agenții de fixare a azotului sunt:

10% din azotul fix este o energie mare , provine din acțiunea fulgerului în timpul furtunilor , care oxidează azotul gazos formând oxizi de azot (NOx), care ajung la sol direct prin apa conținută în precipitațiile de mai jos. Formă de acid azotic HNO 3 .

Din punct de vedere agricol , fixarea biologică este o sursă foarte importantă de azot pentru îmbogățirea solului, deoarece utilizarea îngrășămintelor cu azot singură nu ar putea satisface cererea sa la scară mondială (Schubert și Wolk, 1982). O practică agricolă care exploatează această simbioză pentru fertilizarea solului este gunoiul de grajd verde cu leguminoase. În această perspectivă, apariția unui incendiu într-o pădure reprezintă o perturbare gravă a ciclului local de azot biologic, deoarece focul eliberează azotul prezent în materia organică sub formă de oxizi de azot NO x și azot molecular N 2 , scăzându-i disponibilitatea pentru speciile care se întorc să colonizeze terenul după trecerea incendiului; în plus, un incendiu de mare intensitate are efecte dăunătoare asupra coloniilor bacteriene prezente în sol, împiedicând reluarea oricăror procese de nitrificare.

Reprezentarea schematică a ciclului azotului

În sol: Mineralizare

Mineralizarea este procesul de degradare operat de organismele în descompunere care duce la formarea azotului mineral azotic și amoniacal, numit „azot schimbabil”

Amonizare

O altă sursă de amoniac pentru sol provine din descompunerea azotului organic, cum ar fi aminoacizii găsiți în produsele reziduale și materiile organice putrezite . Acest proces se numește amonificare și este realizat de bacterii și ciuperci care se descompun , care, degradând amino azotul, eliberează amoniac în sol, unde poate reacționa cu diferiți compuși pentru a forma săruri de amoniu.

Nitrificare

Moleculele de amoniac, care sunt astfel eliberate în sol, pot suferi oxidare de către bacterii libere, cu un proces numit nitrificare , în care se disting bacteriile nitrozante , care transformă ionul de amoniu în nitriți (NO 2 - ) și bacterii nitrificante , care La rândul său, oxidează nitriții și contribuie la producerea nitraților (NO 3 - ). Azotul prezent în apă sub diferite forme poate provoca eutrofizare și anoxie a corpurilor de apă receptoare și toxicitate pentru viața acvatică. Următoarele sisteme sunt disponibile pentru îndepărtarea azotului din apele reziduale: - biologice; - chimico-fizic.

Denitrificarea

Denitrificarea constă în reducerea nitraților în azot molecular care revine în atmosferă închizând ciclul azotului . O fracțiune din azotul molecular este levigată în mare de apele de scurgere .

Acest proces este realizat de bacteriile din genurile Pseudomonas și Clostridium în condiții anaerobe . Denitrificarea este o formă de respirație anaerobă care folosește azotatul ca acceptor de electroni în absența oxigenului . Bacteriile denitrifiante sunt anaerobi facultativi, deoarece pot trăi și în prezența oxigenului.

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Leșierea .

Lanțul trofic

O mare parte din azot, prezent în sol ca ioni de amoniu sau nitrați, intră în biosferă , unde este organizat (adică este introdus în molecule organice) și se mișcă într-un ciclu mic format din plante, animale și bacterii. O parte din azotul azotic este transformat, de către bacterii denitrificante specializate, în azot molecular care revine în atmosferă (capacitatea compartimentelor de azot).

O anumită cantitate de nitrați se pierde prin migrarea din zonele terestre către sedimente oceanice adânci (azot în sedimente), intrând astfel în cicluri geochimice de lungă durată: azotul din sedimente poate deveni disponibil din nou prin erupții vulcanice (azot „juvenil”).

Pe de altă parte, există un aport minim, dar continuu de azot la ciclul biosferei prin alterarea rocilor magmatice ale litosferei .

În lanțul alimentar, azotul ajunge la plante și este apoi consumat de ierbivore , ulterior pradă carnivorelor . În acest fel azotul rămâne în interiorul corpului unor ființe vii, până când eliberează substanțe organice , care prin acțiunea bacteriilor descompunătoare este returnată în sol și reabsorbită de plante.

Impactul uman asupra ciclului azotului

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Poluarea aerului și ploaia acidă .

Ca urmare a vastei cultivări de leguminoase (în special soia, lucerna și trifoiul), utilizarea excesivă a procesului Haber-Bosch pentru crearea îngrășămintelor chimice și poluarea produsă de vehicule și plante industriale, oamenii au un impact semnificativ. pe ciclul azotului, având mai mult decât dublat transferul anual de azot între o formă biologică și alta. În plus, omul a contribuit semnificativ la eliberarea compușilor de azot în atmosferă și descărcarea lor în rezervoare. Modificările provocate de om sunt cele mai mari în zonele mai dezvoltate din Asia, unde emisiile vehiculelor și cultivarea excesivă provoacă un impact semnificativ, printre cele mai mari din lume. [1]

În ceea ce privește poluarea aerului , dioxidul de azot (NO 2 ) și monoxidul de azot (NO) , gaze care sunt utilizate pentru formarea ozonului , sunt rezultatul arderii azotului amestecat cu alte substanțe. Aceste substanțe derivate atât din arderea unor motorete , cât și, parțial, din instalațiile industriale (dioxid de azot), sunt deci gaze poluante care împreună cu monoxidul de carbon și hidrocarburile constituie un pericol pentru mediu care nu trebuie neglijat. [2] . [3]

Nivelurile de amoniac (NH 3 ) din atmosferă s-au triplat datorită activității umane. Acest compus este foarte reactiv în atmosferă, unde acționează ca un aerosol, scăzând calitatea aerului și adsorbindu-se în picăturile de apă, transformându-se în cele din urmă în acid azotic (HNO 3 ) care accentuează fenomenul ploilor acide și crește risc de boli.respirator cronic. [4]

Împreună cu NO x , amoniacul contribuie la formarea azotului în straturile inferioare ale atmosferei (troposferă) provocând ceea ce este cunoscut sub numele de smog din Los Angeles sau „ smog fotochimic ”, care crește smogul, ploile acide și temperatura locală. Cele mai devastatoare efecte privesc pierderea biodiversității și uscarea terenului. [5] [6] [7]

Geochimia izotopică și ciclul azotului

Azotul în natură este prezent în doi izotopi stabili : 14 N, cel mai abundent și 15 N. Cei doi izotopi, având proprietăți fizice ușor diferite, nu se distribuie în același mod de-a lungul ciclului azotului.

Azotul elementar atmosferic , care este considerat standardul de referință pentru măsurarea abundenței izotopice a azotului, are prin definiție o valoare de δ 15 N = 0 ‰ AIR.

Fixarea azotului este un proces care determină o ușoară îmbogățire în 15 N a azotului organic produs: azotul găsit în organismele care fixează azotul și în plantele leguminoase cu care sunt în simbioză este de aproximativ δ 15 N = + 1 ‰ AIR (adică raportul dintre 15 N și 14 N în plante este cu 1 ‰ mai mare decât același raport în azotul elementar atmosferic).

De-a lungul lanțului alimentar , la fiecare pas azotul organic este îmbogățit în 15 N cu aproximativ + 4 ‰, astfel încât azotul conținut în țesuturile unui carnivor ar putea avea o valoare de δ 15 N = + 13 ‰ AIR. În schimb, dezaminarea aminoacizilor produce amoniu epuizat în 15 N.

O sărăcire suplimentară are loc cu nitrificarea (NO 3 - este de asemenea epuizată cu 10 ‰ comparativ cu NH 4 + ) și cu denitrificarea (N 2 epuizat cu 16 ‰ - 20 ‰ comparativ cu NO 3 - ).

Reprezentarea ciclului azotului

În anii optzeci , compania Agrimont a cerut pictorii Anna Girolomini să creeze o pictură din care a desenat un celebru manifest pentru a demonstra că contribuția componentelor azotice la sol, chiar dacă de natură sintetică, corespundea operației care are loc în natură cu azot adus de agenți atmosferici și gunoi de grajd animal.

Notă

  1. ^ Elisabeth A. Holland, Frank J. Dentener, Bobby H. Braswell și James M. Sulzman, Contemporane și pre-industriale bugete de azot reactiv global , în Biogeochimie , vol. 46, 1999, p. 7, DOI : 10.1007 / BF01007572 .
  2. ^ Proceedings of the Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE) International Biofuels Project Rapid Assessment, 22-25 septembrie 2008, Gummersbach, Germania, RW Howarth și S. Bringezu, editori. Rezumatul executiv 2009 , p. 3
  3. ^ Chapin, SF III, Matson, PA, Mooney HA 2002. Principiile Ecologiei Ecosistemelor Terestre. Springer, New York 2002 ISBN 0-387-95443-0 , p.345
  4. ^ Camargo, JA & Alonso, A. (2006). Efectele ecologice și toxicologice ale poluării anorganice cu azot în ecosistemele acvatice: o evaluare globală. Adus la 10 decembrie 2010, de pe http://www.aseanenvironment.info/Abstract/41013039.pdf Arhivat 21 iulie 2011 la Internet Archive .
  5. ^ Smil, V, Cycles of Life: Civilization And The Biosphere , Diane Pub Co, 2004, ISBN 0-7567-7350-4 .
  6. ^ Aerts, Rien și Berendse, Frank, Efectul disponibilității crescute a nutrienților asupra dinamicii vegetației în zonele umede , în Vegetatio , vol. 76, nr. 1/2, 1988, pp. 63-69 , JSTOR 20038308 .
  7. ^ Conservarea mediului în statul New York, Impactul asupra mediului al depunerii de acid: lacuri [1]

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 51997 · LCCN (RO) sh85092071 · GND (DE) 4183276-0 · BNF (FR) cb12014727k (data) · NDL (RO, JA) 01133695
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ciclo_dell%27azoto&oldid=122162226 ”