2009 01 022253

C. W vwl <«n S J pudy. (ł.«w imlwuU, Wrwmj 'Mlł ISBN WMMMJJ3W. O by WN PWN 20U7

421

15.3. Procesy mikrobiologiczne — biogeochemiczny cykl azotu

15.3. Procesy mikrobiologiczne — biogeochemiczny cykl azotu

Drugim wielkim cyklem, który oddziałuje na życie we wszystkich jego przejawach na Ziemi, jest cykl azotu. Zapoznaliśmy się już z atmosferycznymi postaciami azotu i stw ierdziliśmy, że rozmaite jego tlenki odgrywają główną rolę w chemii gazowej fazy troposfery. Są one ważnymi składnikami opadów atmosferycznych: oddziałują na klimat światowy i wpływają na przebieg reakcji w stratosferze. które określają równowagę między syntezą ozonu i jego rozkładem.

Zarówno w hydrosferze, jak i na lądzie chemia azotu odgrywa ważną rolę w wielu środowiskach. W wielu postaciach stanowi podstawowy składnik pokarmowy dla roślin i. jako składnik białek, jest również niezbędny dla zwierząt. Jednakże nadmierne stężenia jego postaci nieorganicznych przyczyniają się do eutrofizacji i są toksyczne dla niektórych organizmów, łącznie z człowiekiem. Przyjrzymy się teraz niektórym oddziaływaniom między substancjami występującymi w hydrosferze i litosferze. Ponownie położymy nacisk na procesy chemiczne, w których pośredniczą mikroorganizmy.

Na rysunku 15.8 przedstawiono wykres pE-pH dla czterech postaci azotu występujących w wodzie. W warunkach acrobowych azotany(V) są trwałym związkiem azotu zarówno w wodzie, jak i w glebie, ale w przypadku warunków anacrobowych o niskim p£ zachodzi redukcja azotanów(V) przez azotany(III) do amoniaku w jego prolonowancj i nieprotonowanej postaci. Przypomnijmy sobie, że uznaliśmy azotany(V) za drugi kolejny utleniacz, po dnienie, w serii czynników utleniających biomasę w wodzie. Z powodu wcześniej opisanego buforowania redoks pośrednie wartości p£ są rzadkie w wodzie, a azotanyOIl) tworzą się zazwyczaj przejściowo i w małych ilościach.

Na rysunku 15.9 przedstawiono reakcje, które wiążą postaci azotu w atmosferze, wodzie i na lądzie w jego globalnym cyklu. Związki azotu występujące w atmosferze, których zachowanie rozpatrywano w rozdz. 4 i 8. zostały włączone do tego wykresu.

Rozpatrzymy teraz krótko chemiczne aspekty związane z podstawowymi przekształceniami. którym ulega azot w cyklu globalnym w obrębie elementów środowiska i pomiędzy nimi.

R

pE

-8

Rys. 15.8. Wykres zależności pE od    2    4    6    8

pil dla związków azotu w wodzie