Cycle de l'azote
Renseignements généraux
Cette sélection Wikipedia est déconnecté disponibles à partir enfants SOS pour la distribution dans le monde en développement. Voulez-vous savoir sur le parrainage? Voir www.sponsorachild.org.uk
Le cycle de l'azote est le cycle biogéochimique qui décrit les transformations de l'azote et des composés contenant de l'azote dans la nature. Ce est un gaz cycle.
L'atmosphère de la Terre est d'environ 78% de l'azote , ce qui en fait la plus grande piscine d'azote. L'azote est essentiel pour de nombreux processus biologiques; et est cruciale pour toute vie sur Terre. Il est dans tous les acides aminés , est incorporé dans des protéines , et est présent dans les bases qui constituent des acides nucléiques tels que l'ADN et ARN. Dans les plantes , une grande partie de l'azote est utilisé dans les molécules de chlorophylle qui sont essentiels pour la photosynthèse et la croissance.
En traitement, ou la fixation , qui est nécessaire pour convertir l'azote gazeux en des formes utilisables par les organismes vivants. Certains se produit dans la fixation la foudre, mais la plupart fixation est effectuée par le libre-vivant ou symbiotiques des bactéries . Ces bactéries ont la nitrogénase enzyme qui combine azote gazeux avec de l'hydrogène pour produire de l'ammoniac , qui est ensuite converti par les bactéries pour faire ses propres composés organiques . Certaines bactéries fixatrices d'azote, telles que Rhizobium, vivent dans les nodules des racines des légumineuses (comme les pois ou les haricots). Ici, ils forment un relation de mutualisme avec la plante, produire de l'ammoniac en échange d' hydrates de carbone . sols pauvres en nutriments peuvent être plantés avec des légumineuses à les enrichir avec de l'azote. Quelques autres plantes peuvent former tels symbioses. Aujourd'hui, une partie très importante de l'azote est obsédé à l'ammoniac des usines chimiques.
Autres plantes obtiennent l'azote du sol par absorption à leurs racines dans la forme soit de nitrate ions ou des ions ammonium. Tout l'azote obtenu par les animaux peut être retracée à l'alimentation des plantes à un certain stade de la chaîne alimentaire.
En raison de leur très forte solubilité , les nitrates peuvent contaminer les eaux souterraines. Nitrate élevée dans les eaux souterraines est un sujet de préoccupation pour l'utilisation de l'eau potable, car le nitrate peut interférer avec les niveaux d'oxygène sanguin chez les nourrissons et les causes méthémoglobinémie ou le syndrome du bébé bleu. Où les eaux souterraines se recharge débit d'eau, les eaux souterraines de nitrate enrichi peut contribuer à eutrophisation, un processus conduisant à haute algues , en particulier les populations d'algues bleu-vert et la mort de la vie aquatique en raison de la demande excessive de l'oxygène. Bien que pas directement toxique pour la vie des poissons comme l'ammoniaque, le nitrate peut avoir des effets indirects sur les poissons si elle contribue à cette eutrophisation. Azote a contribué à de graves problèmes d'eutrophisation dans certains plans d'eau. En 2006, l'application de l'azote des engrais est de plus en plus contrôlé en Grande-Bretagne et les États-Unis. Cela se produit dans le même sens que le contrôle d'engrais de phosphore, la restriction de ce qui est normalement considéré comme essentiel à la reprise des plans d'eau eutrophes.
L'ammoniac est très toxique pour les poissons et le niveau d'ammoniac des usines de traitement des eaux usées d'évacuation d'eau doivent souvent être étroitement surveillés. Pour éviter toute perte de poissons, la nitrification avant rejet est souvent souhaitable. L'épandage peut être une alternative intéressante à la mécanique l'aération nécessaire à la nitrification.
Pendant anaérobies (pauvres en oxygène), dénitrification par des bactéries se produit. Il en résulte des nitrates étant convertis en azote gazeux et renvoyés à l' atmosphère . Le nitrate peut également être réduite à nitrite et combiner ensuite avec ammonium dans le Anammox processus, ce qui conduit également à la production de gaz de diazote.
Les processus de cycle de l'azote
Fixation de l'azote
La conversion du N 2
La conversion de l'azote (N 2) de l'atmosphère dans une forme facilement assimilable par les plantes, et donc pour les animaux et les humains est une étape importante dans le cycle de l'azote, qui détermine la fourniture de ce nutriment essentiel. Il ya quatre façons de convertir N 2 (gaz de l'azote atmosphérique) dans des formes plus chimiquement réactifs:
- Fixation biologique: certaines bactéries symbiotiques (le plus souvent associés à des plantes légumineuses) et certaines bactéries vivant en liberté sont capables de fixer l'azote et assimiler l'azote organique. Un exemple de mutualisme bactéries fixatrices d'azote sont les Rhizobium, qui vivent dans nodules racinaires légumineuses. Ces espèces sont diazotrophes. Un exemple des bactéries vivant sans-est Azotobacter.
- Industrial fixation d'azote: dans le Procédé Haber-Bosch, N 2 est transformé avec de l'hydrogène gazeux (H 2) en ammoniac (NH 3), qui est utilisé pour fabriquer des engrais et des explosifs.
- La combustion de combustibles fossiles: les moteurs d'automobiles et des centrales thermiques, qui libèrent divers oxydes d'azote (NO x).
- D'autres procédés: En outre, la formation de NO à partir de N 2 et O 2 en raison de photons et notamment la foudre, sont importants pour la chimie de l'atmosphère, mais pas pour les mouvements de l'azote terrestre ou aquatique.
Assimilation
Les plantes peuvent absorber les ions nitrate ou d'ammonium dans le sol par l'intermédiaire de leurs poils absorbants. Si nitrate est absorbé, il est d'abord réduit en ions nitrite et les ions d'ammonium puis pour l'incorporation dans des acides aminés, des acides nucléiques et de la chlorophylle. Dans les usines qui ont une relation de mutualisme avec des rhizobiums, de l'azote est assimilé sous forme d'ions ammonium directement depuis les nodules. Les animaux, des champignons et autres organismes hétérotrophes absorbent l'azote comme les acides aminés , des nucléotides et d'autres petites molécules organiques.
Ammonification
Quand une plante ou d'un animal meurt, ou un excrète des animaux, la forme initiale de l'azote est organique. Les bactéries, ou dans certains cas, les champignons, convertit l'azote organique dans les restes de retour en ammoniac, un processus appelé ammonification ou la minéralisation.
Nitrification
La conversion de l'ammoniac en nitrates est exécuté principalement par des bactéries vivant dans le sol et d'autres bactéries de nitrification. Le premier stade de la nitrification, l'oxydation de l'ammoniac (NH 3) est réalisée par des bactéries telles que la Espèces Nitrosomonas, qui convertit l'ammoniac en nitrites (NO 2 -). D'autres espèces bactériennes, telles que la Nitrobacter, sont responsables de l'oxydation des nitrites en nitrates (NO 3 -).
Dénitrification
La dénitrification est la réduction de nitriles en arrière dans le gaz inerte en grande partie de l'azote (N 2), l'achèvement du cycle de l'azote. Ce processus est exécuté par des espèces bactériennes telles que Pseudomonas et Clostridium dans des conditions anaérobies. Ils utilisent le nitrate comme accepteur d'électrons à la place de l'oxygène pendant la respiration. Ces bactéries anaérobies facultatives peuvent aussi vivre dans des conditions aérobies.
Oxydation anaérobie de l'ammonium
Dans ce processus biologique, nitrite et ammonium sont convertis directement dans diazote gaz. Ce processus constitue une proportion majeure de la conversion de diazote dans les océans.
Les influences humaines sur le cycle de l'azote
En tant que résultat d'une vaste culture de légumineuses (en particulier le soja, la luzerne et le trèfle), l'utilisation croissante de la Procédé Haber-Bosch dans la création des engrais chimiques, et de la pollution émise par les véhicules et les installations industrielles, les êtres humains ont plus que doublé le transfert annuel d'azote dans les formes biologiquement disponibles. En outre, les humains ont contribué de manière significative au transfert de traces de gaz d'azote à partir de la Terre à l' atmosphère , de la terre et aux systèmes aquatiques.
N 2 O a augmenté dans l'atmosphère à la suite de la fertilisation agricole, combustion de la biomasse, les bovins et les parcs d'engraissement, et d'autres sources industrielles. N 2 O a des effets délétères de la stratosphère, où il se décompose et agit comme un catalyseur dans la destruction de l'atmosphère de l'ozone . L'ammoniac (NH 3) dans l'atmosphère a triplé à la suite d'activités humaines. Il se agit d'un réactif dans l'atmosphère, où il agit comme un aérosol, diminution de la qualité de l'air et se accrochant à eau gouttelettes, entraînant finalement la pluie acide . combustible fossile combustion a contribué à une augmentation de 6 ou 7 fois plus de NOx flux dans l'atmosphère. NOx modifie activement la chimie atmosphérique, et est un précurseur de troposphérique (basse atmosphère) la production d'ozone, ce qui contribue à le smog , les pluies acides, et augmente les apports d'azote pour les écosystèmes. Le processus des écosystèmes peuvent augmenter avec de l'azote fécondation, mais entrée anthropique peut aussi entraîner la saturation de l'azote, ce qui affaiblit la productivité et peuvent tuer les plantes. Diminutions de la biodiversité peuvent également entraîner une plus grande disponibilité de l'azote augmente herbes exigeant azote, provoquant une dégradation des pauvres en azote, espèces diverses landes.
Eaux usées
Installations d'eaux usées sur place telles que des fosses septiques et des réservoirs de stockage libèrent de grandes quantités d'azote dans l'environnement en déchargeant à travers un champ d'épuration dans le sol. L'activité microbienne consomme de l'azote et d'autres contaminants dans l'eau usée. Cependant, dans certaines zones le sol ne est pas adapté pour traiter tout ou partie de l'eau usée, et par conséquent, les eaux usées avec les contaminants entre le aquifères. Ces contaminants se accumulent et finissent par se retrouver dans l'eau potable. Un des contaminants concernés sur le plus, ce est l'azote sous forme de nitrates . Une concentration de nitrate de 10 ppm ou 10 milligrammes par litre est la limite actuelle de l'EPA pour l'eau et des eaux usées de ménage typique potable peut produire une gamme de 20 à 85 ppm (milligrammes par litre).
Le risque pour la santé associé à l'eau potable> 10 ppm d'azote est le développement de méthémoglobinémie et a été trouvé pour causer syndrome du bébé bleu. Plusieurs États ont des programmes visant à introduire maintenant commencé systèmes avancés de traitement des eaux usées à des installations typiques d'eaux usées sur place. Le résultat de ces systèmes est une réduction globale de l'azote, ainsi que d'autres contaminants dans l'eau usée.
