Колообіг Нітрогену в природі

РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ VA ГРУПИ

§ 38. Колообіг Нітрогену в природі

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

Пояснювати колообіг Нітрогену в природі; біологічний і небіологічний шляхи його зв’язування;

Висловлювати судження про вплив діяльності людини на колообіг Нітрогену.

Колообіг Нітрогену – важливий процес для розвитку життя на планеті Земля, звичайно, і для нас, людей. Сполуки Нітрогену відіграють вагому роль в обміні речовин живих організмів. Багато речовин в організмі

рослин, тварин і людей містять Нітроген (наприклад, білки, нуклеїнові та амінокислоти, протеїни). Вони беруть участь у хімічних процесах в атмосфері і впливають на клімат. Колообіг Нітрогену – це один із найшвидших колообігів речовин. Реалізується він переважно внаслідок життєдіяльності різних груп організмів і передусім за активної участі мікробів. Основним “депо” Нітрогену є газуватий азот N2 атмосфери.

Зверніть увагу на те, що азот безпосередньо не засвоюється рослинами. Він переходить

в амонійну або нітратну форми, які стають доступними для вищих рослин.

Користуючись мал. 58, розглянемо найважливіші стадії колообігу Нітрогену в природі. Здебільшого він складається з хімічних реакцій, що відбуваються у повітрі (переважає окиснення), та хімічних реакцій у біосфері (в рослинах і мікроорганізмах у грунті – окиснення або відновлення). Процес колообігу Нітрогену включає такі стадії: фіксація азоту, нітрифікація і денітрифікація, асиміляція, мінералізація.

 Колообіг Нітрогену в природі

Мал. 58. Колообіг Нітрогену: А – асиміляція рослинами; F – фіксація азоту бактеріями в симбіозі з рослинами або бактеріями грунту; N – нітрифікація; D – денітрифікація; М – мінералізація

У природі Нітроген може бути у формах, засвоєних рослинами, – нітратів або солей амонію, чи незасвоєних ними, – молекулярного азоту або нітроген(ІV) оксиду. Впродовж фіксації Нітрогену або його денітрифікації відбувається обмін між обома формами (мал. 58).

Фіксація Нітрогену – це процес засвоєння рослинами сполук Нітрогену. Фіксація Нітрогену можлива багатьма бактеріями і ціанобактеріями. Вони живуть або в грунті, або в симбіозі з рослинами, або із декількома різновидами тварин (мал. 58, F).

Нітрифікація – інша стадія фіксації Нітрогену: перехід амоніаку в нітрит і нітрат завдяки нітрифікуючим бактеріям (мал. 58, N).

Денітрифікація – це відновлення мікроорганізмами нітратів до нітритів і далі до газуватих оксидів і молекулярного азоту. В результаті азот повертається до атмосфери і стає недоступним для більшості організмів. Денітрифікація є зворотним процесом фіксації Нітрогену (мал. 58, D)

Процеси асиміляції та мінералізації. Сполуки азоту, які засвоюються, можуть нагромаджуватися в грунті в неорганічній формі (нітрати) або міститися в живому організмі у складі органічних сполук. Асиміляція і мінералізація визначають поглинання сполук Нітрогену з грунту і сполучення їх у біомолекули рослин, а також здійснюють перетворення в неорганічний Нітроген після відмирання рослин. Нітрат переходить за допомоги ферментів спочатку в нітрит, а потім – в амоніак. Аміногрупа NH2 входить до складу амінокислот (мал. 58, А, М).

На колообіг Нітрогену значною мірою впливає виробництво синтетичних азотних добрив, в якому зв’язують азот повітря, поетапно його перетворюють спочатку в амоніак, потім – у нітратну кислоту, необхідну для утворення нітратів. Цей процес набув великих масштабів і залучає до колообігу Нітрогену з атмосфери значну кількість азоту, приблизно 6,4 – 107 тонн щороку. За прогнозами, до 2020 р. обсяги промислової фіксації азоту збільшаться майже вдвічі.

Збираючи врожай, людина втручається у цей процес, порушує природну рівновагу, збіднює грунти Нітрогеном. Тому певні дози азотних добрив у грунт треба вносити регулярно.

Коротко про головне

У природі постійно відбувається колообіг Нітрогену. Він включає такі стадії: фіксація азоту, нітрифікація і денітрифікація, асиміляція, мінералізація. Існує також небіологічний шлях зв’язування атмосферного азоту, а саме – утворення оксидів Нітрогену в атмосфері під час грозових розрядів (блискавка), роботи автомобільних або реактивних двигунів. При цьому азот перетворюється на оксиди Нітрогену, потім – на нітратну кислоту, яка в грунті утворює нітрати й амонійні сполуки.




Колообіг Нітрогену в природі