Alkalmazott hidrobiológia (MAVÍZ, Budapest, 2007)
4. Anyagforgalom, biogeokémiai elemciklusok
104 Alkalmazott hidrobiológia 4.4 Nitrogénforgalom 4.4.1 Globális és vízi nitrogénforgalom A globális és vízi nitrogénforgalom hasonló folyamatokból tevődik össze, ezért a két ciklust együtt tárgyaljuk. A nitrogén az aminosavak, a fehérjék, a ribonukleinsav, a dezoxiribonukleinsav, és számos más gyűrűs szerves vegyület alkotóeleme. A nitrogén légfontosabb tárolója a légkör. A levegő nitrogén tartalma azonban csak nehezen hozzáférhető, mert a nitrogén molekulát alkotó atomokat erős hármas kötés köti össze. A nitrogén molekula és az ammónia képződéshőjét az alábbiakban közöljük: N, —> 2 N (AH=+670 kJ) 2 N + 3 H2 —► 2 NH3 (AH= - 54 kJ) Látható, hogy a N2 kötéseinek felszakításához rendkívül nagy energiát kell befektetni, a nitrogén és a hidrogén molekula reakciója viszont hőfelszabadulással járó kémiai reakció. A N2 nagy kötési energiáját be kell fektetni ahhoz, hogy hármas kötés felszakadjon, erre azonban nem minden élőlény képes. A N2 molekula ezért a legtöbb élő szervezet számára nem hozzáférhető nitrogénforrás. A növények és a baktériumok az ásványi nitrogénformák közül közvetlenül az ammóniát (NH3), a nitritet (NOy) és a nitrátot (NOy) képesek hasznosítani. A növényi biomassza nitrogéntartalma döntően ezekben az ionokban levő kötött nitrogénből származik és csupán 3-10 % -a ered a biológiai nitrogénkötésből, ami a ténylegesen új, hasznosítható nitrogénbevételt jelenti. A nitrogén a -3-tól a +5-ig terjedő mindenféle oxidációs állapotban előfordulhat a természetben, részben ez magyarázza a nitrogénforgalom bonyolultságát. A sokféle folyamat miatt a nitrogénforgalom a hallgatók „kedvenc" tételei közé tartozik. A nitrogén különböző oxidációs állapotait a 4.5. ábra mutatja. A továbbiakban a földi nitrogénforgalom jellemzésére térünk át. A globális nitrogén forgalom fontosabb folyamatait a 4.6. ábra mutatja. Az alábbiakban ezeket elemezzük. 4.5. ábra: A nitrogén oxidációs állapotai a természetben nitrátammonifikáció (nitrátredukció) Ammonium - - Amino ion csoport Nitrogén molekula dinitrogén-oxid denitrífikaöíp —* hiposalétromossav —► Nitrit oxidációs állapot -II -I nitrifikáció Nitrát-III 0 +1 +11 +III +IV +v
