lovesouthernsocial.com

Dintre ciclurile biogeochimice, azotul este cel mai larg studiat. Verificați un rezumat și cunoașteți importanța acestuia

Azotul este un element chimic esențial pentru existența vieții pe Pământ, deoarece este o componentă a tuturor aminoacizilor din corpul nostru, pe lângă bazele azotate (care formează moleculele de ADN și ARN). Aproximativ 78% din aerul pe care îl respirăm este compus din azot atmosferic (N 2 ), care este cel mai mare rezervor al său. Unul dintre motivele pentru aceasta este că N 2 este forma inertă a azotului, adică este un gaz care, în situațiile obișnuite, nu este reactiv. Astfel, se acumulează în atmosferă de la formarea planetei. În ciuda acestui fapt, puține ființe vii sunt capabile să o absoarbă în forma sa moleculară (N 2 ). Se dovedește că azotul, ca și fierul și sulful, participă la un ciclu natural în timpul căruia structura sa chimică suferă transformări în fiecare dintre etape, servind drept bază pentru alte reacții și devenind astfel disponibil altor organisme - aceasta este marea importanță a ciclul azotului (sau „ciclul azotului”).

Pentru ca N 2 atmosferic să ajungă în sol, intrând în ecosistem, acesta trebuie să treacă printr-un proces numit fixare, care este realizat de mici grupuri de bacterii nitrificatoare, care îndepărtează azotul sub formă de N 2 și îl încorporează în moleculele lor organice. Când fixarea este efectuată de organisme vii, cum ar fi bacteriile, se numește fixare biologică sau biofixare. În prezent, este posibil să se utilizeze și îngrășăminte comerciale pentru fixarea azotului, care caracterizează fixarea industrială, metodă utilizată pe scară largă în agricultură. Pe lângă acestea, mai există și fixarea fizică, care se realizează prin fulgere și scântei electrice, prin care azotul este oxidat și transportat în sol prin precipitații, dar această metodă are o capacitate redusă de fixare a azotului, ceea ce nu este suficient pentru organisme. și viața pe Pământ pentru a se întreține.

Bacteriile, atunci când fixează N2, eliberează amoniac (NH3). Amoniacul, în contact cu moleculele de apă din sol, formează hidroxid de amoniu care, ionizat, produce amoniu (NH 4 ), într-un proces care face parte din ciclul azotului și se numește amonificare. În natură, există un echilibru între amoniac și amoniac, care este reglat de pH. În mediile în care pH-ul este mai acid, predomină formarea NH 4 , iar în mediile mai bazice, cel mai frecvent proces este formarea NH 3 . Acest amoniu tinde să fie absorbit și utilizat în principal de plantele care au bacterii asociate cu rădăcinile lor (bacteriorizate). Atunci când este produs de bacterii care trăiesc liber, acest amoniu tinde să fie disponibil în sol pentru utilizare de către alte bacterii (nitrobacterii).

Nitrobacteriile sunt chimiosintetice, adică sunt ființe autotrofe (care își produc propria hrană), care extrag energia necesară supraviețuirii lor din reacțiile chimice. Pentru a obține această energie, ei au tendința de a oxida amoniul, transformându-l în nitrit (NO 2 - ), iar mai târziu în nitrat (NO 3 - ). Acest proces al ciclului azotului se numește nitrificare.

Nitrații rămân liberi în sol și nu au tendința de a se acumula în medii naturale intacte, ceea ce înseamnă că poate lua trei căi diferite: să fie absorbit de plante, să fie denitrificat sau să ajungă în corpurile de apă. Atât denitrificarea, cât și fluxul de nitrați în corpurile de apă au consecințe negative asupra mediului.

Impactul asupra mediului

Denitrificarea (sau denitrificarea) este un proces realizat de bacterii numite denitrificatori, care transformă din nou azotatul în N 2, returnând azotul în atmosferă. Pe lângă N 2 , alte gaze care pot fi produse sunt oxidul de azot (NO), care se combină cu oxigenul atmosferic, favorizând formarea ploii acide, și oxidul de azot (N 2 O), care este un important efect de seră cauzat de gaze, care agravează încălzirea globală.

A treia cale, care este cea prin care nitrații ajung în corpurile de apă, provoacă o problemă de mediu numită eutrofizare. Acest proces se caracterizează printr-o creștere a concentrației de nutrienți (în principal compuși de azot și fosfor) în apele unui lac sau baraj. Acest exces de nutrienti favorizeaza inmultirea accelerata a algelor, care ajunge sa impiedice trecerea luminii, dezechilibrand mediul acvatic. O altă modalitate de a furniza acest exces de nutrienți într-un mediu acvatic este eliberarea apelor uzate în acesta fără un tratament adecvat.

O altă problemă care trebuie luată în considerare este faptul că azotul poate fi și dăunător plantelor atunci când este prezent în cantități care depășesc capacitățile lor de asimilare. Astfel, un exces de azot fixat în sol poate limita creșterea plantelor, dăunând culturilor. Astfel, raportul carbon/azot trebuie luat în considerare și în procesele de compostare, astfel încât metabolismele coloniilor de microorganisme implicate în procesul de descompunere să fie mereu active.

Absorbția azotului de către oameni

Oamenii și alte animale au acces la nitrați prin ingestia de plante care au absorbit această substanță sau, conform lanțului trofic, prin ingestia altor animale care s-au hrănit cu aceste plante. Acest nitrat revine în ciclu de la moartea unui organism (materie organică) sau prin excreție (de uree sau acid uric, la majoritatea animalelor terestre, și amoniac, în excrementele peștilor) care conține compuși azotați. Astfel, bacteriile în descompunere vor acționa asupra materiei organice eliberând amoniac. Amoniacul poate fi transformat și în nitriți și nitrați de către aceleași nitrobacteriile care transformă amoniacul, integrându-se în ciclu.

O alternativă la îngrășăminte

După cum am văzut, fixarea azotului în sol poate avea efecte pozitive, dar procesul are loc în exces, poate avea consecințe negative asupra mediului. Interferența umanității în ciclul azotului are loc prin fixarea industrială (prin folosirea îngrășămintelor), care crește concentrația de azot de fixat, provocând probleme precum cele menționate mai sus.

O alternativă la utilizarea îngrășămintelor ar fi rotația culturilor, alternarea culturilor de plante fixatoare de azot și nefixătoare de azot. Plantele fixatoare de azot sunt cele care au bacterii și alte organisme fixatoare asociate cu rădăcinile lor, așa cum se întâmplă la plantele leguminoase (cum ar fi fasolea și soia). Rotația ar favoriza fixarea azotului în cantități mai sigure decât utilizarea îngrășămintelor, oferind nutrienți compatibili cu capacitatea de asimilare a plantelor, favorizând dezvoltarea acestora și reducând nivelurile de nutrienți care ajung în corpurile de apă. În locul îngrășămintelor, poate fi folosit și un proces similar numit „îngrășământ verde”.

Acest proces constă în cultivarea plantelor fixatoare de azot și tunderea lor înainte ca acestea să producă semințe, lăsându-le pe loc ca mulci, pentru ca ulterior să se poată face culturi de alte specii. Chiar mai jos putem verifica o imagine care ne aduce un rezumat a ceea ce s-a văzut pe parcursul articolului:

ANAMMOX

Acronimul în engleză (care înseamnă oxidarea anaerobă a amoniacului) denumește un proces biologic inovator pentru îndepărtarea amoniacului din apă și gaze.

Este o scurtătură, deoarece amoniacul nu ar trebui să fie nitrificat în nitriți și nitrați să fie denitrificat înapoi la forma N2. Cu procesul ANAMMOX, amoniacul ar fi reconvertit direct în azot gazos (N2). Prima stație de mare amploare a fost instalată în 2002 în Țările de Jos, iar până în 2012 erau deja în funcțiune 11 unități.

Eficient și durabil, procesul ANAMMOX poate fi folosit pentru a elimina amoniacul din efluenți în concentrații mai mari de 100 mg/l. În interiorul reactoarelor coexistă bacteriile nitrificatoare și ANAMMOX, unde primele transformă aproximativ jumătate din amoniac în nitruri (compuși chimici care au azot în compoziția lor), iar bacteriile ANAMMOX acționează transformând nitrururile și amoniacul în azot gazos.

Oxidarea anaerobă a amoniacului s-a dovedit a fi promițătoare și poate fi deja găsită în procese industriale, cum ar fi tratarea apelor uzate, deșeurile solide organice, în industria alimentară și a îngrășămintelor, printre altele.