Круговорот азота

Круговорот азота

Азот является одним из элементов, в котором все живые существа в мире нуждаются для производства собственных белков.

Цикл азота, связанный с живыми существами, можно разделить на четыре части:

Subscription to the analytical newsletter (800x100)
  • фиксация атмосферного азота,
  • ассимиляция азота в растениях,
  • преобразование органических соединений азота,
  • превращение органических соединений азота в неорганические.

Азот и азотсодержащие соединения интегрированы в азотный цикл. Азот является одним из элементов, который необходим всем живым существам на Земле для выработки собственных белков.

Азот в достаточном количестве присутствует в атмосфере. Однако молекулярный азот настолько инертен, что не может быть напрямую поглощен живыми организмами. Растения живут в симбиозе с клубеньковыми бактериями, которые способны превращать атмосферный азот в азотсодержащие соли.

Растения могут расти благодаря этому симбиозу на бедных азотом почвах. Наиболее важным примером так называемой биологической фиксации являются сине-зеленые водоросли в воде. Они превращают молекулярный азот в аммиак.

Во время грозы энергия электрических разрядов приводит к образованию оксидов азота в воздухе. Поскольку в воздухе всегда присутствует водяной пар, эти оксиды растворяются в воде до соответствующих кислот. Поэтому дождь всегда содержит небольшие дозы азотной кислоты. Если осадки со следами азотной кислоты достигают почвы, образуются соли азотной кислоты – нитраты. Этот процесс также называется атмосферной фиксацией.

Однако нитраты и нитриты вырабатываются в почве главным образом почвенными бактериями, которые производят их в процессе обмена веществ, например, путем разложения мертвого органического (белоксодержащего) вещества. Белки сначала превращаются в соединения аммония, а затем в нитриты и нитраты.

Нитраты особенно хорошо усваиваются в растворенном виде растениями и используется для строительства белков. Этот процесс называется ассимиляцией. Меньшая часть нитратов далее разлагается до молекулярного азота (денитрификация), который попадает в атмосферу.

Азотный цикл подразделяется на четыре раздела:

Фиксация атмосферного азота

Только определенные бактерии имеют соответствующие ферменты для преобразования молекулярного азота воздуха в аммиак (ионы аммония). На втором этапе аммиак затем окисляется другими видами бактерий до нитритов и нитратов. Окисление в нитрит и нитрат-ионы называется нитрификацией.

Ассимиляция азота у растений

Большинство высших растений также поглощают растворенные ионы с водой из почвы, например, ионы аммония, нитрита и нитрата. Азот в этих ионах необходим, помимо прочего, для накопления аминокислот.

Преобразование органических соединений азота

Животные поглощают белки растений или других животных с пищей, расщепляют их в процессе обмена веществ и превращают их в собственные органические соединения азота.

Превращение органических соединений азота в неорганические

В экскрементах животных органических соединений азота, которые разлагаются бактериями. Микроорганизмы преобразуют белки и другие азотсодержащие соединения в соединения аммония (аммонификация) и другие неорганические соединения с помощью кислорода. Этот процесс называется распадом. Ионы аммония превращаются в нитриты и нитраты в результате нитрификации. Однако при этом процессе часть аммонийного азота превращается в закись азота N2O, которая улетучивается в атмосферу. Как и углекислый газ, этот газ является парниковым газом.

Благодаря промышленной фиксации азота, синтезу аммиака с помощью процесса Хабера-Боша и его дальнейшей переработке в азотные удобрения для сельского хозяйства человек оказывает значительное влияние на природный азотный цикл.

Другая проблема заключается в том, что, в отличие от ионов аммония, нитрат как анион не связывается с такими компонентами почвы, как гуминовые кислоты. В результате его можно легко смыть в более глубокие слои почвы или в грунтовые воды.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

11 + семнадцать =

Пролистать наверх