lovesouthernsocial.com

Sa mga biogeochemical cycle, ang nitrogen ang pinaka-pinag-aralan. Suriin ang isang buod at alamin ang kahalagahan nito

Ang nitrogen ay isang mahalagang elemento ng kemikal para sa pagkakaroon ng buhay sa Earth, dahil ito ay bahagi ng lahat ng mga amino acid sa ating katawan, bilang karagdagan sa mga nitrogenous base (na bumubuo sa mga molekula ng DNA at RNA). Humigit-kumulang 78% ng hangin na ating nilalanghap ay binubuo ng atmospheric nitrogen (N 2 ), na siyang pinakamalaking reservoir nito. Ang isa sa mga dahilan para dito ay ang N 2 ay ang inert form ng nitrogen, iyon ay, ito ay isang gas na, sa mga karaniwang sitwasyon, ay hindi reaktibo. Kaya, ito ay naiipon sa atmospera mula nang mabuo ang planeta. Sa kabila nito, kakaunting buhay na nilalang ang kayang sumipsip nito sa molecular form nito (N 2 ). Lumalabas na ang nitrogen, tulad ng iron at sulfur, ay nakikilahok sa isang natural na siklo kung saan ang kemikal na istraktura nito ay sumasailalim sa mga pagbabago sa bawat yugto, na nagsisilbing batayan para sa iba pang mga reaksyon at sa gayon ay magagamit sa iba pang mga organismo - ito ang malaking kahalagahan ng ang nitrogen cycle (o "nitrogen cycle").

Para maabot ng atmospheric N 2 ang lupa, pagpasok sa ecosystem, dapat itong dumaan sa isang proseso na tinatawag na fixation, na isinasagawa ng maliliit na grupo ng nitrifying bacteria, na nag-aalis ng nitrogen sa anyo ng N 2 at isinasama ito sa kanilang mga organikong molekula. Kapag ang fixation ay ginagawa ng mga buhay na organismo tulad ng bacteria, ito ay tinatawag na biological fixation, o biofixation. Sa kasalukuyan, posible ring gumamit ng mga komersyal na pataba para sa pag-aayos ng nitrogen, na nagpapakilala sa pag-aayos ng industriya, isang paraan na malawakang ginagamit sa agrikultura. Bilang karagdagan sa mga ito, mayroon ding pisikal na pag-aayos, na isinasagawa ng kidlat at mga de-koryenteng spark, kung saan ang nitrogen ay na-oxidized at dinadala sa lupa sa pamamagitan ng pag-ulan, ngunit ang pamamaraang ito ay may pinababang kapasidad ng pag-aayos ng nitrogen, na hindi sapat para sa mga organismo at buhay sa Earth upang mapanatili ang kanilang sarili.

Ang bakterya, kapag nag-aayos ng N 2 , naglalabas ng ammonia (NH 3 ). Ang ammonia, kapag nakikipag-ugnayan sa mga molekula ng tubig sa lupa, ay bumubuo ng ammonium hydroxide na, kapag na-ionize, ay gumagawa ng ammonium (NH 4 ), sa isang proseso na bahagi ng nitrogen cycle at tinatawag na ammonification. Sa kalikasan, mayroong balanse sa pagitan ng ammonia at ammonia, na kinokontrol ng pH. Sa mga kapaligiran kung saan ang pH ay mas acidic, ang pagbuo ng NH 4 ay nangingibabaw, at sa mas pangunahing mga kapaligiran, ang pinakakaraniwang proseso ay ang pagbuo ng NH 3 . Ang ammonium na ito ay may posibilidad na hinihigop at ginagamit pangunahin ng mga halaman na may bakterya na nauugnay sa kanilang mga ugat (bacteriorizates). Kapag ginawa ng free-living bacteria, ang ammonium na ito ay malamang na makukuha sa lupa para magamit ng ibang bacteria (nitrobacteria).

Ang Nitrobacteria ay chemosynthetics, iyon ay, sila ay mga autotrophic na nilalang (na gumagawa ng kanilang sariling pagkain), na kumukuha ng enerhiya na kinakailangan para sa kanilang kaligtasan mula sa mga reaksiyong kemikal. Upang makuha ang enerhiya na ito, malamang na i-oxidize nila ang ammonium, binabago ito sa nitrite (NO 2 - ), at kalaunan sa nitrate (NO 3 - ). Ang prosesong ito ng nitrogen cycle ay tinatawag na nitrification.

Ang nitrate ay nananatiling libre sa lupa, at walang posibilidad na maipon sa mga natural na buo na kapaligiran, ibig sabihin, maaari itong tumagal ng tatlong magkakaibang landas: masipsip ng mga halaman, ma-denitrified, o maabot ang mga anyong tubig. Ang parehong denitrification at ang daloy ng nitrate sa mga katawan ng tubig ay may negatibong kahihinatnan para sa kapaligiran.

Mga epekto sa kapaligiran

Ang denitrification (o denitrification) ay isang proseso na isinasagawa ng bacteria na tinatawag na denitrifiers, na binabago muli ang nitrate sa N 2, na nagbabalik ng nitrogen sa atmospera. Bilang karagdagan sa N 2 , ang iba pang mga gas na maaaring gawin ay ang nitric oxide (NO), na pinagsama sa atmospheric oxygen, na pinapaboran ang pagbuo ng acid rain, at nitrous oxide (N 2 O), na isang mahalagang causative gas greenhouse effect, na nagpapalala ng global warming.

Ang ikatlong landas, na kung saan ang nitrate ay umabot sa mga anyong tubig, ay nagdudulot ng problema sa kapaligiran na tinatawag na eutrophication. Ang prosesong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng konsentrasyon ng mga sustansya (pangunahin ang nitrogen compound at phosphorus) sa tubig ng isang lawa o dam. Ang labis na sustansya na ito ay pinapaboran ang pinabilis na pagpaparami ng algae, na humahantong sa pagdaan ng liwanag, hindi balanse ang kapaligiran ng tubig. Ang isa pang paraan upang maibigay ang labis na sustansya sa isang kapaligirang nabubuhay sa tubig ay ang paglabas ng dumi sa tubig dito nang walang sapat na paggamot.

Ang isa pang isyu na dapat isaalang-alang ay ang katotohanan na ang nitrogen ay maaari ding makapinsala sa mga halaman kapag naroroon sa mga halaga na lampas sa kanilang mga kakayahan sa asimilasyon. Kaya, ang labis na nitrogen na naayos sa lupa ay maaaring limitahan ang paglago ng halaman, na nakakapinsala sa mga pananim. Kaya, ang ratio ng carbon/nitrogen ay dapat ding isaalang-alang sa mga proseso ng pag-compost, upang ang mga metabolismo ng mga kolonya ng mga microorganism na kasangkot sa proseso ng agnas ay palaging aktibo.

Uptake ng nitrogen ng tao

Ang mga tao at iba pang mga hayop ay may access sa nitrate sa pamamagitan ng paglunok ng mga halaman na sumisipsip ng sangkap na ito o, ayon sa food chain, sa pamamagitan ng paglunok ng iba pang mga hayop na kumakain sa mga halaman na ito. Ang nitrate na ito ay bumalik sa cycle mula sa pagkamatay ng isang organismo (organic matter) o sa pamamagitan ng excretion (ng urea o uric acid, sa karamihan ng mga hayop sa lupa, at ammonia, sa dumi ng isda) na naglalaman ng nitrogenous compounds. Kaya, ang nabubulok na bakterya ay kikilos sa mga organikong bagay na naglalabas ng ammonia. Ang ammonia ay maaari ding gawing nitrite at nitrates ng parehong nitrobacteria na nagbabago ng ammonia, na sumasama sa cycle.

Isang alternatibo sa mga pataba

Tulad ng nakita natin, ang pag-aayos ng nitrogen sa lupa ay maaaring magkaroon ng mga positibong epekto, ngunit ang proseso ay nangyayari nang labis, maaari itong magkaroon ng negatibong kahihinatnan para sa kapaligiran. Ang pakikialam ng sangkatauhan sa nitrogen cycle ay nangyayari sa pamamagitan ng industrial fixation (sa pamamagitan ng paggamit ng fertilizers), na nagpapataas ng konsentrasyon ng nitrogen na dapat ayusin, na nagiging sanhi ng mga problema tulad ng mga nabanggit sa itaas.

Ang isang kahalili sa paggamit ng mga pataba ay ang pag-ikot ng pananim, paghahalili ng mga kultura ng nitrogen-fixing at non-nitrogen-fixing na mga halaman. Ang mga halamang nag-aayos ng nitrogen ay yaong mga may bakterya at iba pang mga organismo sa pag-aayos na nauugnay sa kanilang mga ugat, tulad ng nangyayari sa mga halamang leguminous (tulad ng beans at soybeans). Ang pag-ikot ay papabor sa pag-aayos ng nitrogen sa mas ligtas na dami kaysa sa paggamit ng mga pataba, na nagbibigay ng mga sustansyang tugma sa kapasidad ng asimilasyon ng mga halaman, na pinapaboran ang kanilang pag-unlad at binabawasan ang mga antas ng sustansya na umaabot sa mga anyong tubig. Ang isang katulad na proseso na tinatawag na "green manure" ay maaari ding gamitin bilang kapalit ng mga pataba.

Ang prosesong ito ay binubuo ng paglilinang ng mga halaman na nag-aayos ng nitrogen at paggapas ng mga ito bago sila makagawa ng mga buto, na iniiwan ang mga ito sa lugar bilang mulch, upang ang mga susunod na kultura ng iba pang mga species ay maaaring gawin. Sa ibaba lamang ay maaari naming tingnan ang isang larawan na nagdadala sa amin ng isang buod ng kung ano ang nakita sa buong artikulo:

ANAMMOX

Ang acronym sa Ingles (na nangangahulugang anaerobic oxidation ng ammonia) ay nagpapangalan ng isang makabagong biological na proseso para sa pag-alis ng ammonia mula sa tubig at mga gas.

Ito ay isang shortcut, dahil ang ammonia ay hindi kailangang ma-nitrified sa nitrite at nitrate upang ma-denitrified pabalik sa N 2 form. Sa proseso ng ANAMMOX, ang ammonia ay direktang maibabalik sa nitrogen gas (N 2 ). Ang unang malakihang istasyon ay na-install noong 2002 sa Netherlands, at noong 2012, mayroon nang 11 pasilidad na gumagana.

Mahusay at napapanatiling, ang proseso ng ANAMMOX ay maaaring gamitin upang alisin ang ammonia mula sa mga effluent sa mga konsentrasyon na higit sa 100 mg/l. Sa loob ng mga reactor, magkakasamang nabubuhay ang nitrifying bacteria at ANAMMOX, kung saan binago ng dating ang humigit-kumulang kalahati ng ammonia sa mga nitride (mga kemikal na compound na may nitrogen sa kanilang komposisyon), at kumikilos ang ANAMMOX bacteria sa pamamagitan ng pagbabago ng nitride at ammonia sa nitrogen gas.

Ang anaerobic oxidation ng ammonia ay ipinakita na may pag-asa, at makikita na sa mga prosesong pang-industriya tulad ng wastewater treatment, organic solid waste, sa mga industriya ng pagkain at pataba, bukod sa iba pa.