Круговорот азота
Основные этапы круговоротаазота:
1) растения и животные содержат азот в составе аминокислот и нуклеиновых кислот;
2) продукты жизнедеятельности организмов (аммиак, мочевина и пр.) и мертвые тела разлагаются с помощью бактерий, при этом азот аминокислот (NH2-) окисляется до нитритов (NO2-), а затем до нитратов (NO3-);
3) нитраты захватываются растениями и встраиваются в аминокислоты:
Первая стадия реакций идет легко и активно. При внесении удобрений растения тратят на эту стадию все энергетические ресурсы. Вторая стадия реакции – перевод нитритов в аммиак, задерживается в силу её энергоемкости (надо разорвать тройную связь). Нитриты накапливаются в растениях, а в желудке человека образуют нитрозамины – активные канцерогены и мутагены;
4) мертвая органика разлагается с выделением аммиака (аммонификация). Часть его прочно связывается с гумусом, а избыток (например, при внесении в почву органических удобрений) усваивается растениями;
5) в океане бактерии группы Псевдомонас восстанавливают нитраты, смываемые с полей до газообразного азота, часть которого возвращается в атмосферу, где его очень много;
6) происходит биологическая фиксация газообразного азота из атмосферы прокариотами. Для этого безъядерные организмы имеют белок-нитрогеназу, переводящий N2 в NH3. Это очень энергоемкий процесс, все способные на азотфиксацию организмы связывают примерно 15 кг/га в год. Клубеньковые бактерии – симбионты бобовых растений связывают до 300 кг/га в год. В лесу такие клубеньки имеет ольха. Внесение азотных удобрений выключает биологическую фиксацию азота;
7) связанный азот восстанавливается до газообразного в анаэробных условиях с помощью бактерий (денитрификация, «нитратное дыхание»):
C6H12O6 + 24XNO3 = 30CO2 + 18H2O + 24XOH + 12N2 + Q (570 ккал/г-моль).
Иногда реакция идет не до конца, с выделением опасных парниковых газов NO и NO2. Так разлагается часть избытка удобрений.
Проблемы, связанные с азотом, заключаются в том, что в целях повышения продуктивности агроценозов, человек вносит в почву азотные удобрения. Они усваиваются не более чем на 50 % и выключают биологические механизмы усвоения азота. Смытые в реки нитраты вызывают эвтрофикацию, а накопленные в овощах – отравление. Оксиды азота, вдобавок, образуются в двигателях внутреннего сгорания, и вреда от них гораздо больше, чем от нитратов. Оксиды азота входят в состав фотохимического смога, на свету взаимодействуя с недогоревшими углеводородами топлива, образуют ядовитые озон и ПАН (пероксиацетилнитрат). Окислы азота в некоторых районах дают до 40 % кислотных дождей, под воздействием которых гибнет природное сообщество, разрушаются памятники архитектуры.