Transformacija-nitrogenovih-spojeva

Transformacija nitrogenovih spojeva

Transformacija nitrogenovih spojeva

POGLAVLJE 9TRANSFORMACIJA NITROGENOVIH SPOJEVA

Nitrogen je element iji je redni broj 7 ,a relativna atomska masa iznosi 14. On je relativno rasprostranjen element.Porijeklom se nalazi iz atmosfere kao dvoatomna molekula N2. Ali se usvaja i u mineralnom obliku i zato se svrstava u grupu mineralnih elemenata. Sastavni je dio proteina , nukleinskih kiselina, fotosintetskih pigmenata, amin, amida i drugih spojeva koji ine osnovu ivota. Duik ili azot se u tlu nalazi u obliku organskih i anorganskih spojeva. Organski dio predstavljen je humusom i nepotpuno razloenim biljnim i ivotinjskim ostacima. Mineralni dio koji je potpuno raspoloiv za usvajanje ,samo je mali dio ukupnog duika u tlu. Za prevoenje molekularnog oblika duika do amonijaka i nitrata u kojem ga obliku biljke usvajaju potrebna je ogromna koliina energije 946KJ. Potoji problem a to je to se duik vrlo lako vraa u svoje molekularno stanje koje mu je ujedno i najstabilnije.

KRUENJE AZOTA

Dva su osnovna rezervoara azota u biosferi. Veliki rezervoar azota nalazi se u atmosferi gdje je azot zastupljen sa 78%. Iako ivi svet takorei "pliva" u ovom okeanu azota, njegovo korienje je veoma ogranienih razmera. Drugi izvor azota predstavlja zemljite u kome se on nalazi u obliku neorganskih jedinjenja (nitrati,nitriti i amonijumove soli) i u obliku organskih jedinjenja(urea,aminokiseline i dr.) koja nastaje degradacijom ostataka biljaka i ivotinja ili se nalazi u njihovim izluevinama. Ako su u pitanju nitrati i nitriti njihovom redukcijom uz uee enzima nitratne reduktaze,prevode se u redukovanu formu NH4, koja se dalje moe ugraditi u aminokiseline ,proteine i dr. organska jedinjenja. Atmosferski azot je vrlo inertan i moe se aktivirati samo pod uslovima visokog pritiska i temperature,to se deava prilikom elektrinih pranjenja u atmosferi. Svojstvo fiksacije poseduju i neki mikroorganizmi(bioloka fiksacija). Trei oblik je vetaka fiksacija koja se ostvaruje u fabrikama azotnih ubriva.Proces fiksacije je endotermni proces tokom koga se vri vezivanje energije. Drugi deo procesa ,pretvaranja azota u amonijak,je egzotermna reakcija pri kojoj se oslobaa energija. U biolokoj fiksaciji azota uestvuju dve grupe fiksatora. Prvu grupu ine simbiontski fiksatori u koje se ubrajaju neke bakterije i gljive,i oni su prisutni u kopnenim zajednicama. Drugu grupu ine neke bakterije i modrozelene alge koji su prisutni i u suvozemnoji vodenoj sredini.

Amonifikacija. Pod amonifikacijom podrazumeva se proces preobraaja organskog azota u neorganski oblik, tj. do stupnja amonijaka. Amonifikacija (mineralizacija) je egtotermni proces razgradnje ostatka uginulih biljaka i ivotinja koga izvode heterotrofne bakterije, aktinomicete i druge gljive. Amonijak u podlozi moe biti preveden u nitrate i nitrite ili direktno apsorbovan korenovim sistemom biljaka i ponovo ukljuen u sloena azotna jedinjenja iz kojih je nastao.

Slika 1. Shema kruenja azotaNitrifikacija predstavlja proces transformacije redukovanog neorganskog oblika azota(amonijaka) u oksidativne oblike (nitrate i nitrite). U prvoj fazi amonijak se pretvara u nitratni kompleks. Druga faza predstavlja dalju oksidaciju nitrata do nitrita. Energija osloboena u ovim procesima predstavlja energetski izvor za ivot nitrifikatora (Nitrosomonas,Nitrobakter).Nitrati i nitriti mogu biti podvrgnuti denitrifikaciji u pravcu formiranja molekularnog azota. U ovom procesu uestvuju bakterije tipa Pseudomonas i gljive koje koriste azot kao izvor kiseonika. Ili malo drugaije reeno oksidacija amonijaka u nitratnu kiselinu pod utjecajem nitrifikacijskih bakterija .

Slika 2. Shema transformacije azotovih spojeva

Proces nitrifikacije se primarno odvija uz pomo dvije grupe autotrofnih nitrifikacionih bakterija.U prvoj fazi nitrifikacije, amonijak oksiduje oksidujue bakterije do nitrita :NH3+O2 => NO2- +3H+ +2e-U drugoj fazi procesa nitit oksiduje bakterije oksiduje do nitrata po sledeoj jednainiNO2- +H2o => NO3- +2H+ + 2e-.

Duik, koji je potreban za izgradnju bjelanevina te vanih sastojaka stanine jezgre i protoplazme, veina biljaka uzima iz tla u obliku topljivih amonijevih i nitratnih soli. Samo biljke na ijim korjeniima se nalaze nitrificirajue bakterije (grah, graak, djetelina) mogu koristiti elementaran duik iz zraka. ivotinje i ljudi primaju ga u obliku bjelanevina.Duik se vraa u tlo truljenjem biljaka i ivotinja. Djelovanjem mikroorganizama organski se spojevi razgrauju preko amina (R-NH2) do amonijaka (NH3), odnosno do amonijevih soli. Specifine vrste bakterija oksidiraju amonijeve soli u nitrite i nitrate. Taj proces nazivamonitrifikacija. U tlu se zbiva i suprotan proces denitrifikacija prelaenje nitratnih i nitritnih iona redukcijom u duik, koji se ponovo vraa u atmosferu. To znai da u prirodi postoji stalni kruni tok izmeu vezanog duika u tlu i elementarnog u atmosferi.Razvojem civilizacije, ljudske potrebe su naruile prirodnu ravnoteu u tlu, pa je potrebno dodavati duikove apojeve kao mineralna gnojiva. Duina gnojiva mogu biti nitratna, amonijeva i amidna.Prirodno nitratno gnojivo je ilska salitra, ija su nalazita gotovo iscrpljena. Od sloenih duikovih mineralnih gnojiva najvie se koristi KAN kalcijevamonijevnitrat. Dobiva se iz amonijeva nitrata, vrlo kvalitetnog mineralnog gnojiva koji se zbog eksplozivnosti ne rabi ist, ve u smjesi s dolomitom (MgCO3 x CaCO3) ili vapnencem. KAN je naroito pogodno gnojivo za tlo siromano kalcijem ili magnezijem, kao i za kisela tla.Pri uporabi mineralnih gnojiva valja dodavati samo onoliko gnojiva koliko je tlu potrebno, a to se provjeri noenjem uzorka tla na analizu. Uporabom suvinih koliina duinih gnojiva, poveava se koliina nitratnih iona u tlu, a time i u vodama, kamo ih ispiru oborine. Nitratni i nitrirni ioni, kao i amonijak, ne smiju biti prisutni u vodi za pie iznad dozvoljene granice, jer mogu da uzrokuju razne zdravstevne tegobe kod ljudi .U ivom organizmu bakterije u probavnom sustavu reduciraju nitratne ione u nitritne, to je uzrokom slabije opskrbe stanica kisikom i oboljenja u male djece.