Круговорот азота

Азот входит в состав атмосферы в несвязанном виде в форме двухатомных молекул N₂. Приблизительно 78% всего объема атмосферы приходится на долю азота. В количественном выражении это составляет 4•10¹⁵ т. Однако ни животные, ни человек, ни растения потреблять молекулярный азот не могут, поэтому он в крайне незначительной степени затрагивается биологическим круговоротом. Общее отношение связанного азота к его количеству в свободном виде составляет 1:1000 000, поэтому азот является наиболее лимитирующим биогенным элементом.

В круговороте азота ключевую роль играют микроорганизмы. Именно они осуществляют основные типы обмена между организмами и средой. Благодаря действию денитрифицирующих бактерий азот постоянно поступает в атмосферу, а под действием азотофиксирующих бактерий возвращается в круговорот.

Из растений фиксировать азот могут только представители семейства бобовых, на корнях которых образуются клубеньки, состоящие из азотофиксирующих бактерий. Считается, что бактерии переводят в связанную форму приблизительно 1 млрд. т азота в год, промышленная его фиксация составляет около 90 млн. т.

Типы организмов, фиксирующих азот:

1. свободно живущие бактерии – Azotobakter и Clostridium (анаэроб);

2. симбиотические клубеньковые бактерии бобовых растений –Rhizobium;

3. цианобактерии –Anabaena, Nostoc и др.

Кроме жизнедеятельности так называемых азотобактерий, другим источником пополнения азотных соединений почвы являются процессы, происходящие в атмосфере. Это электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты.

Из всего азота, который ежегодно усваивается глобальным биотическим сообществом, около 80% возвращается в круговорот суши и воды и только 20% поступает из атмосферы с дождем и в результате фиксации.

В современных условиях человек своей деятельностью оказывает значительное влияние на круговорот азота: увеличивает содержание азота в резервном фонде (сжигание ископаемого топлива, осушение заболоченных земель, обработка почвы и т.д.) и снижает его содержание в атмосфере (выращивание бобовых культур на огромных территориях, техническое связывание азота). Убыль азотных соединений в почве необходимо возмещать соответствующими удобрениями. В основном используют нитрат кальция Ca(NO₃)₂, нитрат аммония NH₄NO₃, нитрат натрия NaNO₃, и нитрат калия KNO₃.

В последнее время наблюдается повышенное содержание нитратов в питьевой воде и пищевых продуктах, главным образом за счет нерационального использования азотных удобрений в сельском хозяйстве. Опасность нитратов для здоровья людей заключается в их способности превращаться в организме человека в нитриты и далее в нитрозамины, которые способны вызывать онкологические заболевания. Большое количество соединений азота попадает в атмосферу с выхлопными газами от транспорта и от промышленных выбросов. Особенно токсичны оксиды азота NO₂ и N₂O. Они раздражают дыхательные пути, вызывая серьезные легочные и аллергические заболевания. Реагируя с другими веществами оксиды азота, образуют соединения с синергическим эффектом, когда воздействие продуктов реакции на организмы больше суммарного воздействия каждого из реагирующих веществ в отдельности. Например, под действием ультрафиолетового излучения солнца NO₂ вступает в реакцию с продуктами неполного сгорания углеводородов. В результате возникает фотохимический смог.

Дата добавления: 2014-11-06