2009 01 021940

<A W wLaoo. $ i l

ISBN 97UU4M5J240. C by W PW ZOirt

15.2. Procesy mikrobiologiczne — cykl biogeochemiczny węgla    411

Reakcja redukcji prowadząca do otrzymania diazotu stanowi ważne ogniwo w globalnym cyklu azotu, a jej równanie jest następujące:

2NO~<aq) + 12 HjO+(aq) + 10e“ -* N> + I8H₂0    p£°(w) = 12.65    (15.13)

Po połączeniu z utlenianiem węglowodanów (15.7) reakcja sumaryczna jest następująca: 4 NOj (aq) + 5 {CH₂0} + 4 HiO^ł (aq> -* 2N₂ + 5CO> + IIH₂0 (15.14) Sumaryczna wartość p£(w) została obliczona w sposób przedstawiony w Przykładzie 15.4:

pE (w)₂ = pE (wijgo; (redukcja) + pE(w)_CHj0(utIcnianie)

= 12.65+ 8.20 = +20,85

Entalpia swobodna tej reakcji (proces 20-elcktronowy) wynosi

AG (w), = —2,303«/?rpE°(w)2 = -2380 kJ

Równanie (15.14) opisuje proces utleniającej degradacji 5 moli {CH>OJ. Dla 1 mola {CH₂0} otrzymujemy więc

AG (w. I mol), = -2380/5 = -480 kJ

Ujemna wartość 480 kJ wskazuje, że azotany(V) są również zdolne do utlenienia martwej materii organicznej. Pod nieobecność ditlenu reakcja (15.14) jest dominującym procesem, dzięki któremu biomasa ulega utlenianiu tak długo, jak długo w glebie lub wodzie są obecne azotany(V). W podrozdziale 15.3 dowiemy się, że ta reakcja — nosząca nazwę denitryfikacji — jest ważnym ogniwem w cyklu azotu. Aby reakcja ta przebiegała ze znaczącą szybkością, wymaga znacznych ilości martwej materii organicznej oraz obecności organizmów denitryfikujących. Warunki takie panują w wodzie stojącej, w której występuje duża obfitość rozkładającej się biomasy. W strefach oceanu, gdzie dochodzi do wynoszenia głębszych warstw wód oceanicznych, również tworzy się obfita ilość osadu bogatego w związki organiczne. Akweny Oceanu Atlantyckiego i Pacyfiku, sąsiadujące / zachodnimi wybrzeżami Afryki i Ameryki Południowej, są takimi regionami.

Siarczany(VI) jako czynnik utleniający

Gdy nie ma ani ditlenu. ani azotanów(V) (lub zostały zużyte). siarczany(Vl) mogą służyć jako akceptory elektronów w reakcji utleniania materii organicznej.

S0;-(aq) + 9H,0 (aq) + 8c -> HS"(aq) + 13H,0 pE°(w) = -3.75    (15.15)

Reakcję sumaryczną otrzymuje się w wyniku połączenia reakcji (15.7) i (15.15):

2{CH_0} + H,0* (aq) + S0; (aq) -*• HS‘(aq) + 2C0₂ + 3 H₂0    (15.16)

Wartości pE" (w) oraz entalpii swobodnej zostały obliczone jak uprzednio:

pE (w)_? = p£ (w)^; (redukcja) + p£(w)_CH:0(utlenianie)

= -3.75 + 8.20 = +4.45

AG (w. 1 mol)₃ = -102 kJ