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Ciclo do Nitrogênio
As principais fontes naturais de N são: a chuva, material orgânico e inorgânico de origem externa e a fixação biológica no lago por bactérias e algas cianofíceas.
O Nitrogênio apresenta-se sob várias formas:• nitrato(NO3
-)
• nitrito(NO2-)
• amônia (NH3)
• íon amônio (NH4+)
• óxido nitroso (N2O),
• nitrogênio molecular (N2),
• nitrogênio orgânico dissolvido(peptídeos, purinas, aminas, aminoácidos, etc.)
• nitrogênio orgânico particulado (bactérias, fitoplâncton, zooplâncton e detritos), etc.
Dentre essas diferentes formas, o nitrato, juntamente com o íon amônio, são os mais importantes, já que são as principais fontes de alimento para os produtores primários.
Somente quando a concentração das formas inorgânicas de N atinge valores muito baixos ou é esgotada, é que as formas orgânicas são aproveitadas pelos organismos aquáticos.
O íon amônio é a forma preferencial de nitrogênio inorgânico para as atividades de bactérias e fungos, estando presente na água como NH4
+ e NH4OH, cuja proporção, depende da temperatura e do pH
O ciclo do nitrogênio é um dos ciclos mais
importantes nos ecossistemas terrestres.
O nitrogênio é usado pelos seres vivos para a
produção de moléculas complexas necessárias
ao seu desenvolvimento tais
como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos.
O principal repositório de nitrogênio é
a atmosfera (78% desta é composta por
nitrogênio) onde se encontra sob a forma
de gás (N2).
Outros repositórios consistem em matéria
orgânica nos solos e oceanos.
Apesar de extremamente abundante na
atmosfera o nitrogênio é frequentemente
o nutriente limitante do crescimento das plantas.
Isto acontece porque as plantas apenas
conseguem usar o nitrogênio sob três formas
sólidas: íon de amônio (NH4+), íon de nitrito
(NO2-) e íon de nitrato (NO3
-), cuja existência
não é tão abundante.
Estes compostos são obtidos através de vários
processos tais como a fixação e nitrificação.
A maioria das plantas obtém o nitrogênio
necessário ao seu crescimento através do
nitrato, uma vez que o íon de amônio lhes é
tóxico em grandes concentrações.
Os animais recebem o nitrogênio que
necessitam através das plantas e de outra
matéria orgânica, tal como outros animais
(vivos ou mortos)
A fixação é o processo através do qual o
nitrogênio é capturado da atmosfera em
estado gasoso (N2) e convertido em formas
úteis para outros processos químicos, tais como
amoníaco (NH3), nitrato (NO3-) e nitrito (NO2
-).
O Nitrogênio, que é um dos produtos da decomposição dos seres vivos, vai para atmosfera. Algumas bactérias – dos gêneros Azotobacter e Clostridium – fixam o nitrogênio nas raizes das Leguminosas.
Essas Bactérias vivem em simbiose com as raízes destas plantas, ou seja: é uma troca de favores entre as bactérias e as leguminosas.
O nitrogênio que estava na atmosfera, então, se transforma em Nitrato (NO3) e em Nitrito ( NO2), se fixando nos nódulos das raízes desta plantas. Assim, entram no processo de fotossíntese e as plantas “constroem” as cadeias de Proteína com esses Nitratos e Nitritos.
Depois, os animais herbívoros se alimentam da planta – e conseqüentemente da proteína- e o Nitrogênio volta a fazer parte da Cadeia Alimentar.
Mas somente com a participação destas bactérias nitrificantes (que fazem a fixação do Nitrogênio no solo) isso poderia ocorrer.
Quando o animal morre, novamente o Nitrogênio entra na atmosfera e o Ciclorecomeça.
Através da mineralização (ou decomposição) a
matéria orgânica morta é transformada no íon
de amônio (NH4+) por intermédio de
bactérias aeróbicas, anaeróbicas e alguns
fungos.
Os nitratos formados pelo processo
de nitrificação são absorvidos pelas plantas e
transformados em compostos carbonados para
produzir aminoácidos e outros compostos
orgânicos de nitrogênio.
A incorporação do nitrogênio em compostos
orgânicos ocorre em grande parte
nas células jovens em crescimento das raízes.
A oxidação do amoníaco, conhecida como nitrificação, é um processo que produz nitratos a partir do amoníaco (NH3).
Este processo é levado a cabo por bactérias (bactérias nitrificantes) em dois passos: numa primeira fase o amoníaco é convertido em nitritos (NO2
-) e numa segunda fase (através de outro tipo de bactérias nitrificantes) os nitritos são convertidos em nitratos (NO3
-) prontos a ser assimilados pelas plantas.
A desnitrificação é o processo pelo qual o azoto volta à atmosfera sob a forma de gás quase inerte (N2).
Este processo ocorre através de algumas espécies de bactérias (tais como Pseudomonas e Clostridium) em ambiente anaeróbico.
Estas bactérias utilizam nitratos alternativamente ao oxigênio como forma de respiração e libertam nitrogênio (azoto) em estado gasoso (N2).
A eutrofização corresponde a alterações de um corpo de água como resultado de adição de azoto ou fósforo.
Os compostos de azoto existentes no solo são transportados através dos cursos de água, aumentando a concentração nos depósitos de água, o que pode fazer com que estes sejam sobre-populados por certas espécies de algas podendo ser nocivo para o ecossistema envolvente.
A fixação atmosférica ocorre através dos relâmpagos, cuja elevada energia separa as moléculas de nitrogênio e permite que os seus átomos se liguem com moléculas de oxigênio existentes no ar formando monóxido de nitrogênio (NO).
Este é posteriormente dissolvido na água da chuva e depositado no solo.
A fixação atmosférica contribui com cerca de 58% de todo o nitrogênio fixado.
Através de processos industriais
(nomeadamente o processo de Haber-Bosch) é
possível produzir amoníaco (NH3) a partir de
azoto (N2) e hidrogênio (H2).
O amoníaco é produzido principalmente para
uso como fertilizante cuja aplicação sustenta
cerca de 40% da população mundial.
Óxido nitroso (N2O), gás libertado essencialmente por via da combustão e o fato de ser pouco reactivo na troposfera permite exercer os seus efeitos nocivos durante muitos anos.
O seu efeito na estratosfera assenta na deterioração da camada protectora de ozono com influências das radiações ultravioletas.
Óxidos do Azoto (NOx), particularmente o monóxido e o dióxido do azoto são altamente reativos, com vidas relativamente curtas, por isso as alterações atmosféricas são apenas detectadas a nível local e regional. Estas alterações manifestam-se principalmente através de nevoeiro fotoquímico, que tem consequências perigosas para a saúde humana, assim como para a produtividade dos ecossistemas.
O dióxido do azoto transformado em ácido nítrico compõem a chuva ácida, que destrói monumentos e acidifica solos e sistemas aquáticos, desencadeando profundas alterações na composição das suas comunidades bióticas.
Nitratos (NO3-), que contaminam águas que ao serem
ingeridas provocam várias disfunções fisiológicas. Apesar dos ecossistemas terrestres serem vulneráveis ao
excesso de azoto, os sistemas aquáticos são os que mais sofrem, porque são os receptores finais do excedente do azoto que chega por escorrência ou através de descargas diretas de efluentes não tratados.
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