Для чего в воздухе нужен азот: Азот: что это такое и где он используется?

Азот: что это такое и где он используется?

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

• Компрессоры
• Подготовка воздуха
• Промышленные газы
• Основная информация
• Рекомендации

Nitrogen Industrial Gases Basic Theory Compressed Air Wiki Compressed Air

Знаете ли вы, что большая часть воздуха, которым мы дышим, состоит из азота? Кислород необходим для выживания, однако воздух на 78% состоит из азота, и всего лишь на 21% – из кислорода и незначительного количества других газов. Несмотря на то, что человеческий организм не использует этот азот, он очень полезен в различных направлениях промышленности. Проще говоря, существует неограниченный источник азота, доступный для использования, который позволяет вам производить собственный азот, а не приобретать его у различных поставщиков. Все, что вам нужно – это компрессор и генератор азота, который отделяет молекулы азота от молекул кислорода в сжатом воздухе. В результате вы получаете неограниченную, экономичную и безопасную подачу газа, доступную в любое время суток.  

Что такое азот?

Во-первых, это инертный газ. Он не имеет запаха, цвета и не поддерживает жизнь, однако он важен для роста растений и является ключевой добавкой в удобрениях. Его применение распространяется далеко за пределы садоводства.

Азот обычно имеет жидкую или газообразную форму (однако также можно получить твердый азот). Жидкий азот используется в качестве хладагента, который способен быстро замораживать продукты и объекты медицинских исследований, а также возможно его применение для репродуктивных технологий. Для пояснения мы остановимся на газообразном азоте.

Азот широко используется, главным образом, по причине того, что он не вступает в реакцию с другими газами, в отличие от кислорода, который является крайне реактивным. Из-за своего химического состава атомы азота требуют больше энергии для разрушения и взаимодействия с другими веществами. С другой стороны, молекулы кислорода легче разрываются, поэтому газ становится гораздо более реактивным. Газообразный азот обладает противоположными свойствами, обеспечивая, при необходимости, инертную среду.

Генераторы азота обеспечивают преимущества практически для всех отраслей промышленности

Отсутствие реактивной способности у азота является его самым важным качеством. В результате газ используется для предотвращения медленного и быстрого окисления. Электронная промышленность представляет собой прекрасный пример такого использования, поскольку при производстве печатных плат и других небольших компонентов может возникать медленное окисление в виде коррозии. Кроме того, медленное окисление характерно для производства продуктов питания и напитков, в этом случае азот используется для замещения или замены воздуха, чтобы лучше сохранить конечный продукт. Взрывы и пожары являются хорошим примером быстрого окисления, поскольку для их распространения требуется кислород. Удаление кислорода из резервуара с помощью азота уменьшает вероятность возникновения этих аварий.

Собственное производство азота

Если в системе необходимо использовать азот, то рекомендуется рассмотреть три основных способа получения газа. Первым является аренда резервуара с азотом на месте и подача газа, вторым – использование газообразного азота, поставляемого в баллонах под высоким давлением.

Третьим способом является производство собственного азота с использованием сжатого воздуха. Покупка или аренда азота может оказаться очень неудобной, неэффективной и дорогостоящей, поскольку приходится иметь дело со сторонним поставщиком. По этим причинам многие компании отказались от аренды и приняли решение производить свой собственный азот с возможностью контроля количества, чистоты и давления для требуемого применения. Дополнительные преимущества включают стабильную стоимость, отсутствие транспортных расходов или задержек, устранение опасностей, связанных с криогенным хранением, и исключение отходов, вызванных потерями от испарения или возврата баллонов под высоким давлением, которые никогда не опустошаются полностью. Существует два типа генераторов азота: мембранные генераторы азота, а также генераторы азота, использующие технологию PSA (метод короткоцикловой адсорбции), которые обеспечивают очень высокую степень чистоты – 99,999% или 10 PPM (частей на миллион) и даже выше. Узнайте больше о последнем варианте здесь.

Какие варианты практического применения газообразного азота существуют?

Поскольку азот является инертным газом, он подходит для широкого спектра применений во многих отраслях промышленности. Следует отметить, что для разных областей применения могут потребоваться разные уровни чистоты. Несмотря на то, что для некоторых областей применения может потребоваться исключительно чистый азот, например, в пищевой промышленности или фармацевтическом секторе, этот газ может иметь меньшую степень чистоты в других областях, таких как предотвращение пожаров. 

Взгляните на некоторые типичные промышленные применения газообразного азота ниже.

 

Нефтегазовая отрасль

Нефтегазовая отрасль

Электроника

Электроника

Упаковка продуктов питания и напитков

Упаковка продуктов питания и напитков

Лаборатории

Лаборатории

Предотвращение пожара

Предотвращение пожара

Фармацевтика

Фармацевтика

Судостроение и судоходство

Судостроение и судоходство

Основные сферы применения

Основные сферы применения

Другие статьи по этой теме

Read more

What is Compressed Air?

Compressed air is all around us, but what is it exactly? Let us introduce you to the world of compressed air and the basic workings of a compressor.

Read more

Compressed Air Applications: Where is compressed air used?

Compressed air is all around us, but where is it used exactly? Discover the different ways compressed air is used and how it impacts our everyday lives.

Read more

Азот для растений: значение, признаки недостатка, источники

• DzagiGrow
• org/ListItem»> / Блог
• / Азот и растения

Азот – один из самых важных компонентов, необходимых растению. Особую роль азот играет на стадии вегетации и активного формирования корневой системы, и стебля растения.

В этой статье мы рассмотрим: 

— для чего растениям нужен азот; 

— к чему может привести его нехватка; 

— как распознать признаки недостатка азота; 

— в чем содержится азот для подкормки растений; 

— какие азотные удобрения можно использовать в домашних условиях.

Роль азота в жизни растений

Азот жизненно необходим растениям для правильного развития, в первую очередь, корневой системы. Он также влияет на метаболизм растений и является строительным элементом для формирования нуклеиновых кислот и других важных соединений.

Все обменные процессы, происходящие в организме растения, от синтеза хлорофилла до усвоения витаминов активизируются благодаря азоту. Недостаток азота может привести к неполноценному урожаю или даже гибели растения.

В чем содержится азот для растений

Общее содержание азота во «взрослом» растении, в зависимости от культуры, может доходить до 5%. При выращивании в домашних условиях корректировать уровень можно с помощью специального питания удобрениями с азотом для комнатных растений. В естественных же условиях существуют 2 основных источника азота для растений:

1. земля
2. воздух

В первом случае растения получают азот из почвы в виде долгого азота (соль аммония) и быстрого азота (нитраты). Соль аммония содержится в почве постоянно, практически из неё не вымывается, необходима на стадии начального развития растения. Нитраты также находятся в земле, но быстро вымываются из неё. Для уменьшения вымывания азота вносится перегной, который заполняет пространство между частицами почвы.

Азот содержится также в атмосферном воздухе, однако, не все растения способны поглощать это вещество в газообразной форме. Здесь на помощь сельскому хозяйству приходит наука, а именно азотфиксаторы — это специальные азотфиксирующие бактерии, которые могут усваивать азот в молекулярном виде непосредственно из воздуха и затем переводить его в подходящий для питания растений вид. Данные бактерии в большом количестве содержатся в корнях бобовых культур.

Признаки недостатка азота у растений

Для определения нехватки азота у растения не требуется специальное биологическое образование или особые познания в сельском хозяйстве. Последствия дефицита видны сразу. Растение выглядит болезненным, меняется цвет листьев, начиная с жилок и прилегающей к ним части листовой пластинки.

При недостатке азота происходит замедление роста растений, ослабляется интенсивность цветения, сокращается вегетационный период, уменьшается содержание белка в растении и как результат снижается урожай.

Восполнение дефицита

Для повышения уровня азота в почве можно использовать калиевую или натриевую селитру, аммиачные или органические удобрения с азотом. Подкормку необходимо осуществлять весной – в активную фазу роста и развития растения. Не рекомендуется вносить данный вид удобрений в средине лета, поскольку это способствует накоплению нитратов в плодах.

Для гидропонного метода выращивания существуют следующие варианты повышения уровня азота:

Минеральные удобрения

Такие, как:

• Plagron Hydro A+B
• Simplex
• Flora Gro GHE
• Hydro Bloom A+B BAC
• Etisso Hydro
• Powder Feeding Hybrids
• X – Grow
• CANNA

Перечисленные питательные составы могут использоваться для любого типа гидропонной системы, отличаются сбалансированным составом, содержат все необходимые микроэлементы и азот в хелатной форме, что позволяет растению быстро его усвоить и сформировать здоровые стебли, листья и плоды.

Стимуляторы образования корневой системы

В результате использования стимулятора, корневая система увеличивается и разрастается, что помогает растению усваивать большее количество питательных веществ. Делая растения крепче и здоровее, что положительно скажется на будущем урожае.

Заключение и полезное видео

Азот – это жизненно важный элемент для растения. Его недостаток, ровно, как и избыток, приводит к болезням растений и формированию неполноценного урожая. Внимательно относитесь к состоянию здоровья ваших растений и не пускайте все на самотек, если заметите какие-либо проблемы. Ведь вовремя покормить растение и вернуть его к жизни намного проще, чем выращиваться заново.

Предыдущая статья

06 Августа 2021

Что можно выращивать в гроубоксе?

Следующая статья

02 Июня 2015

Жизнь в лесу. Секреты удачного аутдора

Чтобы оставлять комментарии вам необходимо войти под своим аккаунтом. Если вы еще
не зарегистрированы, то можете пройти регистрацию, которая займет всего пару минут.

Стань первым, кто оставил комментарий к этой статье

Знания

Стань продвинутым гровером. Получай полезные статьи раз в две недели!

Я согласен на обработку персональных данных, а также с условиями подписки

Знания

Стань продвинутым гровером. Получай полезные статьи раз в две недели!

Я согласен на обработку персональных данных, а также с условиями подписки

© 2013 — 2022 ИП Ежов А.А.

Все права защищены.

Что такое круговорот азота и почему он является ключом к жизни? · Frontiers for Young Minds

Abstract

Азот, самый распространенный элемент в нашей атмосфере, имеет решающее значение для жизни. Азот содержится в почве и растениях, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Это также необходимо для жизни: ключевой строительный блок ДНК, который определяет нашу генетику, необходим для роста растений и, следовательно, необходим для пищи, которую мы выращиваем. Но, как и во всем, ключевым является баланс: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений, а также может нанести вред окружающей среде. Растения, которым не хватает азота, становятся желтоватыми, плохо растут и могут иметь более мелкие цветы и плоды. Фермеры могут добавлять азотные удобрения для получения лучших урожаев, но слишком много может повредить растениям и животным и загрязнить наши водные системы. Понимание круговорота азота — того, как азот перемещается из атмосферы на землю, через почву и обратно в атмосферу в бесконечном цикле, — может помочь нам выращивать здоровые культуры и защищать окружающую среду.

Введение

Азот, или N, используя его научное сокращение, представляет собой бесцветный элемент без запаха. Азот находится в почве под нашими ногами, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым дышим. На самом деле, азот является самым распространенным элементом в атмосфере Земли: примерно 78% атмосферы состоит из азота! Азот важен для всех живых существ, включая нас. Он играет ключевую роль в росте растений: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений [1]. Азот необходим для нашего питания, но избыток азота может нанести вред окружающей среде.

Почему важен азот?

Тонкий баланс веществ, важных для поддержания жизни, является важной областью исследований, и баланс азота в окружающей среде не является исключением [2]. Когда растениям не хватает азота, они желтеют, останавливаются в росте и дают более мелкие плоды и цветы. Фермеры могут добавлять удобрения, содержащие азот, к своим посевам, чтобы увеличить рост урожая. Ученые подсчитали, что без азотных удобрений мы потеряли бы до одной трети урожая, от которого зависит производство продуктов питания и других видов сельского хозяйства. Но нам нужно знать, сколько азота необходимо для роста растений, потому что слишком много азота может загрязнить водные пути, нанеся вред водным обитателям.

Азот — ключ к жизни!

Азот является ключевым элементом нуклеиновых кислот ДНК и РНК , которые являются наиболее важными из всех биологических молекул и имеют решающее значение для всех живых существ. ДНК несет генетическую информацию, то есть инструкции по созданию формы жизни. Когда растения не получают достаточного количества азота, они не могут производить аминокислоты (вещества, содержащие азот и водород и составляющие многие живые клетки, мышцы и ткани). Без аминокислот растения не могут производить специальные белки, необходимые клеткам растений. Отсутствие достаточного количества азота отрицательно сказывается на росте растений. При слишком большом количестве азота растения производят избыточную биомассу или органические вещества, такие как стебли и листья, но недостаточно корневой структуры. В крайних случаях растения с очень высоким уровнем абсорбции азота из почвы могут отравить сельскохозяйственных животных, поедающих их [3].

Что такое эвтрофикация и можно ли ее предотвратить?

Избыток азота может также выщелачиваться или стекать из почвы в подземные водные источники, или он может попадать в водные системы в виде надземного стока. Этот избыток азота может накапливаться, что приводит к процессу, называемому эвтрофикацией . Эвтрофикация происходит, когда слишком много азота обогащает воду, вызывая чрезмерный рост растений и водорослей. Избыток азота может даже привести к тому, что озеро станет ярко-зеленым или другого цвета с «цветением» вонючих водорослей, называемых 9.0017 фитопланктон (см. рисунок 1)! Когда фитопланктон погибает, находящиеся в воде микробы разлагают его. Процесс разложения уменьшает количество растворенного кислорода в воде и может привести к «мертвой зоне», в которой не хватает кислорода для поддержания большинства форм жизни. Организмы в мертвой зоне погибают от недостатка кислорода. Эти мертвые зоны могут возникать в пресноводных озерах, а также в прибрежной среде, где реки, полные питательных веществ из сельскохозяйственных стоков (перелив удобрений), впадают в океаны [4].

• Рисунок 1. Эвтрофикация на выходе сточных вод в реку Потомак, Вашингтон, округ Колумбия
• Вода в этой реке ярко-зеленая, потому что она подверглась эвтрофикации из-за избытка азота и других питательных веществ, загрязняющих воду, что привело к увеличению фитопланктона и цветению водорослей, поэтому вода стала мутной и может окрашиваться в разные цвета, например как зеленый, желтый, красный или коричневый, в зависимости от цветения водорослей (Wikimedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Eutrophication#/media/File:Potomac_green_water. JPG).

На рис. 2 показаны этапы эвтрофикации (изображение Wikimedia Commons в открытом доступе с https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Eutrophicationmodel.svg).

• Рисунок 2 – Этапы эвтрофикации.
• (1) Излишки питательных веществ попадают в почву и землю. (2) Некоторые питательные вещества растворяются в воде и выщелачиваются или просачиваются в более глубокие слои почвы. В конце концов, они попадают в водоем, такой как озеро или пруд. (3) Некоторые питательные вещества стекают с почвы и перетираются прямо в воду. (4) Дополнительные питательные вещества вызывают цветение водорослей. (5) Солнечный свет блокируется водорослями. (6) Фотосинтез и рост растений под водой будут ослаблены или потенциально остановлены. (7) Далее цветение водорослей отмирает и падает на дно водоема. Затем бактерии начинают разлагать или расщеплять останки, расходуя при этом кислород. (8) В результате процесса разложения в воде снижается содержание кислорода, что приводит к образованию «мертвых зон». Более крупные формы жизни, такие как рыбы, не могут дышать и умирают. В настоящее время водоем подвергся эвтрофикации.

Можно ли предотвратить эвтрофикацию? Да! Люди, управляющие водными ресурсами, могут использовать различные стратегии для уменьшения вредного воздействия цветения водорослей и эвтрофикации водных поверхностей. Они могут перенаправлять избыточные питательные вещества из озер и уязвимых прибрежных зон, использовать гербициды (химикаты, используемые для уничтожения нежелательного роста растений) или альгициды (химикаты, используемые для уничтожения водорослей), чтобы остановить цветение водорослей, а также уменьшить количество или комбинацию используемых питательных веществ. в сельскохозяйственных удобрениях, среди прочего [5]. Но часто бывает трудно найти источник избытка азота и других питательных веществ.

После того, как озеро подверглось эвтрофикации, ликвидировать последствия становится еще труднее. Альгициды могут быть дорогими, и они также не устраняют источник проблемы: избыток азота или других питательных веществ, которые в первую очередь вызвали цветение водорослей! Другое потенциальное решение называется биоремедиацией , которая представляет собой процесс целенаправленного изменения пищевой сети в водной экосистеме для уменьшения или контроля количества фитопланктона. Например, водные менеджеры могут ввести организмы, которые питаются фитопланктоном, и эти организмы могут помочь уменьшить количество фитопланктона, поедая их!

Что такое азотный цикл?

Круговорот азота представляет собой повторяющийся цикл процессов, в ходе которых азот перемещается как через живые, так и через неживые объекты: атмосферу, почву, воду, растения, животных и бактерий . Для прохождения различных частей цикла азот должен менять формы. В атмосфере азот существует в виде газа (N ₂ ), но в почвах он существует в виде оксида азота, NO, и диоксида азота, NO ₂ , и при использовании в качестве удобрения может быть найден в других формах. , такие как аммиак, NH ₃ , который может быть переработан в другое удобрение, нитрат аммония или NH ₄ NO ₃ .

Круговорот азота состоит из пяти стадий, и теперь мы обсудим каждую из них по очереди: фиксация или улетучивание, минерализация, нитрификация, иммобилизация и денитрификация. На этом изображении микробы в почве превращают газообразный азот (N ₂ ) в то, что называется летучим аммиаком (NH ₃ ), поэтому процесс фиксации называется улетучиванием. Выщелачивание — это когда определенные формы азота (такие как нитрат или NO ₃ ) растворяются в воде и просачиваются из почвы, потенциально загрязняя водные пути.

Стадия 1: Фиксация азота

На этой стадии азот перемещается из атмосферы в почву. Атмосфера Земли содержит огромное количество газообразного азота (N ₂ ). Но этот азот «недоступен» для растений, потому что газообразная форма не может быть непосредственно использована растениями без превращения. Для использования растениями N ₂ должен быть преобразован посредством процесса, называемого фиксацией азота. Фиксация превращает азот из атмосферы в формы, которые растения могут усваивать через корневую систему.

Небольшое количество азота может быть зафиксировано, когда молния обеспечивает энергию, необходимую для реакции N ₂ с кислородом с образованием оксида азота NO и диоксида азота NO ₂ . Затем эти формы азота попадают в почву с дождем или снегом. Азот также можно зафиксировать с помощью промышленного процесса, в результате которого создаются удобрения. Эта форма фиксации происходит при высокой температуре и давлении, во время которых атмосферный азот и водород объединяются с образованием аммиака (NH ₃ ), который затем может быть переработан для получения нитрата аммония (NH ₄ NO ₃ ), формы азота, которую можно добавлять в почву и использовать растения.

Большая часть фиксации азота происходит естественным путем в почве бактериями. На рисунке 3 (выше) вы можете увидеть фиксацию азота и обмен формы, происходящие в почве. Некоторые бактерии прикрепляются к корням растений и имеют симбиотические (полезные как для растения, так и для бактерий) отношения с растением [6]. Бактерии получают энергию посредством фотосинтеза и, в свою очередь, фиксируют азот в нужной растению форме. Затем фиксированный азот переносится в другие части растения и используется для формирования растительных тканей, чтобы растение могло расти. Другие бактерии свободно живут в почве или воде и могут фиксировать азот без этих симбиотических отношений. Эти бактерии также могут создавать формы азота, которые могут использоваться организмами.

• Рисунок 3 – Стадии азотного цикла.
• Круговорот азота: Круговорот азота в различных формах в почве определяет количество азота, доступного растениям для поглощения. Источник: https://www.agric.wa.gov.au/soil-carbon/immobilisation-soil-nitrogen-heavy-stubble-loads.

Стадия 2: Минерализация

Эта стадия происходит в почве. Азот переходит из органических материалов, таких как навоз или растительные материалы, в неорганическую форму азота, которую могут использовать растения. В конце концов, питательные вещества растения израсходованы, и растение умирает и разлагается. Это становится важным на второй стадии азотного цикла. Минерализация происходит, когда микробы воздействуют на органический материал, такой как навоз животных или разлагающий растительный или животный материал, и начинают преобразовывать его в форму азота, которая может использоваться растениями. Все растения в культуре, кроме бобовые (растения с расщепленными пополам семенными коробочками, такие как чечевица, фасоль, горох или арахис) получают необходимый им азот через почву. Бобовые получают азот посредством фиксации, которая происходит в их корневых клубеньках, как описано выше.

Первой формой азота, образующейся в процессе минерализации, является аммиак, NH ₃ . Затем NH ₃ в почве реагирует с водой с образованием аммония NH ₄ . Этот аммоний удерживается в почве и доступен для использования растениями, которые не получают азот в результате симбиотических азотфиксирующих отношений, описанных выше.

Стадия 3: Нитрификация

Третья стадия, нитрификация, также происходит в почвах. В процессе нитрификации аммиак в почвах, образующийся при минерализации, превращается в соединения, называемые нитритами, NO ₂ ⁻ , и нитратами, NO ₃ ⁻ . Нитраты могут использоваться растениями и животными, которые потребляют растения. Некоторые бактерии в почве могут превращать аммиак в нитриты. Хотя нитриты не используются растениями и животными напрямую, другие бактерии могут превращать нитриты в нитраты — форму, пригодную для использования растениями и животными. Эта реакция обеспечивает энергию для бактерий, участвующих в этом процессе. Бактерии, о которых мы говорим, называются nitrosomonas и nitrobacter. Nitrobacter превращает нитриты в нитраты; nitrosomonas превращают аммиак в нитриты. Оба вида бактерий могут действовать только в присутствии кислорода O ₂ [7]. Процесс нитрификации важен для растений, так как он производит дополнительный запас доступного азота, который может быть поглощен растениями через их корневую систему.

Стадия 4: Иммобилизация

Четвертая стадия азотного цикла — иммобилизация, иногда описываемая как обратная минерализации. Вместе эти два процесса контролируют количество азота в почве. Как и растения, микроорганизмов , живущих в почве, нуждаются в азоте в качестве источника энергии. Эти почвенные микроорганизмы вытягивают азот из почвы, когда остатки разлагающихся растений не содержат достаточного количества азота. Когда микроорганизмы поглощают аммоний (NH ₄ ⁺ ) и нитраты (NO ₃ ⁻ ), эти формы азота больше не доступны для растений и могут вызвать азотную недостаточность или нехватку азота. Таким образом, иммобилизация связывает азот в микроорганизмах. Однако иммобилизация важна, потому что она помогает контролировать и балансировать количество азота в почве, связывая или иммобилизуя азот в микроорганизмах.

Стадия 5: Денитрификация

На пятой стадии азотного цикла азот возвращается в воздух, поскольку нитраты превращаются в атмосферный азот (N ₂ ) бактериями в процессе, который мы называем денитрификацией. Это приводит к общей потере азота из почвы, поскольку газообразная форма азота перемещается в атмосферу, туда, где мы начали наш рассказ.

Азот имеет решающее значение для жизни

Циркуляция азота в экосистеме имеет решающее значение для поддержания продуктивных и здоровых экосистем без избытка или недостатка азота. Производство растений и биомасса (живой материал) ограничены наличием азота. Понимание того, как работает цикл азота между растениями и почвой, может помочь нам принимать более правильные решения о том, какие культуры выращивать и где их выращивать, чтобы у нас был достаточный запас пищи. Знание круговорота азота также может помочь нам уменьшить загрязнение, вызванное внесением слишком большого количества удобрений в почву. Некоторые растения могут поглощать больше азота или других питательных веществ, таких как фосфор, другое удобрение, и даже могут использоваться в качестве «буфера» или фильтра для предотвращения попадания чрезмерного количества удобрений в водоемы. Например, исследование, проведенное Haycock и Pinay [8], показало, что деревья тополя ( Populus italica ), используемый в качестве буфера, удерживает до 99% нитратов, поступающих в подземный сток зимой, в то время как прибрежная зона, покрытая специфической травой ( Lolium perenne L.), удерживает до 84% нитратов. , предотвращая его попадание в реку.

Как вы видели, недостаток азота в почве оставляет растения голодными, а избыток хорошего может быть плохим: избыток азота может отравить растения и даже домашний скот! Загрязнение наших водных источников избыточным азотом и другими питательными веществами является огромной проблемой, поскольку морская жизнь задыхается от разложения мертвых цветков водорослей. Фермеры и местные сообщества должны работать над улучшением усвоения сельскохозяйственными культурами дополнительных питательных веществ и должным образом обрабатывать отходы навоза. Нам также необходимо защищать естественные буферные зоны растений, которые могут поглощать стоки азота до того, как они попадут в водоемы. Но наши нынешние методы вырубки деревьев для строительства дорог и других сооружений усугубляют эту проблему, потому что осталось меньше растений, способных поглощать избыток питательных веществ. Нам необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить, какие виды растений лучше всего выращивать в прибрежных районах, чтобы поглощать избыток азота. Нам также необходимо найти другие способы решить или избежать проблемы избыточного выброса азота в водные экосистемы. Работая над более полным пониманием круговорота азота и других циклов во взаимосвязанных природных системах Земли, мы сможем лучше понять, как лучше защитить драгоценные природные ресурсы Земли.

Глоссарий

ДНК : ↑ Дезоксирибонуклеиновая кислота, самовоспроизводящийся материал, который присутствует почти во всех живых организмах в качестве основного компонента хромосом и носителя генетической информации.

РНК : ↑ Рибонуклеиновая кислота, нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках, действует как мессенджер, несущий инструкции от ДНК.

Эвтрофикация : ↑ Чрезмерное количество питательных веществ (например, азота) в озере или другом водоеме, вызывающее плотный рост водных растений, таких как водоросли.

Фитопланктон : ↑ Крошечные микроскопические морские водоросли (также известные как микроводоросли), которым для роста требуется солнечный свет.

Биоремедиация : ↑ Использование других микроорганизмов или крошечных живых существ для поедания и расщепления загрязнения с целью очистки загрязненного участка.

Бактерии : ↑ Микроскопические живые организмы, обычно содержащие только одну клетку и встречающиеся повсеместно. Бактерии могут вызывать разложение или разрушение органического материала в почве.

Выщелачивание : ↑ Когда минерал или химическое вещество (такое как нитрат или NO ₃ ) вытекает из почвы или другого грунтового материала и просачивается в окружающую среду.

Бобовые : ↑ Член семейства гороховых: фасоль, чечевица, соевые бобы, арахис и горох, растения с расщепленными пополам семенными коробочками.

Микроорганизм : ↑ Организм или живое существо, которое слишком маленькое, чтобы его можно было увидеть без микроскопа, например бактерия.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

---

Каталожные номера

[1] ↑ Бритто, Д. Т., и Кронзукер, Х. Дж. 2002. NH ₄ ⁺ токсичность у высших растений: критический обзор. J. Завод Физиол . 159: 567–84. дои: 10.1078/0176-1617-0774

[2] ↑ Weathers, K.C., Groffman, P.M., Dolah, E.V., Bernhardt, E., Grimm, N.B., McMahon, K., et al. 2016. Границы экологии экосистем с точки зрения сообщества: будущее безгранично и светло. Экосистемы 19:753–70. doi: 10.1007/s10021-016-9967-0

[3] ↑ Брэди, Н., и Вейл, Р. 2010. «Циклы питательных веществ и плодородие почвы», в Elements of the Nature and Properties of Soils, 3rd Edn , ed VR Anthony (Upper Saddle River, Нью-Джерси: Pearson Education Inc.), 396–420.

[4] ↑ Foth, H. 1990. Глава 12: «Отношения макроэлементов между растениями и почвой», в Fundamentals of Soil Science , 8th Edn , ed John Wiley and Sons (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley Компания), 186–209.

[5] ↑ Числок М. Ф., Достер Э., Зитомер Р. А. и Уилсон А. Э. 2013 г. Эвтрофикация: причины, последствия и меры контроля в водных экосистемах. Нац. Образовательный Знать . 4:10. Доступно на сайте: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/eutrophication-causes-consequences-and-controls-in-aquatic-102364466

[6] ↑ Пиплз, М. Б., Херридж, Д. Ф., и Ладха, Дж. К. 1995. Биологическая фиксация азота: эффективный источник азота для устойчивого сельскохозяйственного производства? Почва для растений 174:3–28. дои: 10.1007/BF00032239

[7] ↑ Manahan, SE 2010. Химия окружающей среды , 9-е издание . ^{Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 166–72.}

[8] ↑ Хейкок, Н. Е., и Пинай, Г. 1993. Динамика содержания нитратов в подземных водах в прибрежных буферных полосах, покрытых травой и тополем, зимой. Дж. Окружающая среда. Качество . 22:273–8. doi: 10.2134/jeq1993.00472425002200020007x

Азот — понимание глобальных изменений

Азотный цикл относится к движению азота внутри и между атмосферой, биосферой, гидросферой и геосферой. Круговорот азота имеет значение, потому что азот является важным питательным веществом для поддержания жизни на Земле. Азот является основным компонентом аминокислот, которые являются строительными блоками белков, и нуклеиновых кислот, которые являются строительными блоками генетического материала (РНК и ДНК). Когда другие ресурсы, такие как свет и вода в изобилии, продуктивность экосистемы и биомасса часто ограничены количеством доступного азота . Это основная причина, по которой азот является неотъемлемой частью удобрений, используемых для улучшения качества почвы для сельскохозяйственной деятельности .

На этой странице:

Для класса:

• Учебные материалы

Инфографика глобальных изменений

Круговорот азота является неотъемлемой частью книги «Как работает Земля». Нажмите на изображение слева, чтобы открыть Понимание глобальных изменений Инфографика . Найдите значок азотного цикла и определите другие процессы и явления в системе Земли, которые вызывают изменения в круговороте азота или на которые он влияет.

Что такое азотный цикл?

Круговорот азота как в абиотической, так и в биотической частях земной системы. Самый большой резервуар азота находится в атмосфере, в основном в виде газообразного азота (N ₂ ). Газообразный азот составляет 78% воздуха, которым мы дышим. Большая часть азота поступает в экосистемы через определенные виды бактерий в почве и корнях растений, которые превращают газообразный азот в аммиак (NH ₃ ). Этот процесс называется азотфиксацией. Очень небольшое количество азота фиксируется молнией, взаимодействующей с воздухом. После фиксации азота другие виды бактерий превращают аммиак в нитраты (№ ₃ ^— ) и нитриты (№ ₂ ^— ), которые затем могут использоваться другими бактериями и растениями. Консументы (травоядные и хищники) получают соединения азота из растений и животных, которых они едят. Азот возвращается в почву, когда организмы выделяют отходы или умирают и разлагаются бактериями и грибками. Азот высвобождается обратно в атмосферу бактериями, получающими энергию за счет расщепления нитратов и нитритов на газообразный азот (это также называется денитрификацией).

Упрощенная диаграмма, показывающая круговорот земного азота. Предоставлено: Wikimedia

Уровни азота могут значительно различаться в водной и наземной среде обитания, и на него могут влиять различные виды деятельности человека и явления окружающей среды, в том числе:

• Производство и использование удобрений для сельскохозяйственных работ , которые увеличивают количество питательных веществ в почве или воде, особенно азота (и фосфора ). Эти питательные вещества увеличивают рост растений и водорослей. Однако увеличение количества питательных веществ не всегда хорошо. Например, в водной среде богатый питательными веществами сток ( эрозия ) может вызвать рост большого количества водорослей. Когда эти водоросли умирают, они поглощаются бактериями, которые могут снизить уровень кислорода в воде, убивая рыбу и другие виды. Этот процесс известен как эвтрофикация.
• Численность ( биомасса ) и биоразнообразие видов бактерий, растений, грибов, способных фиксировать азот. Некоторые виды сельскохозяйственных культур, в том числе бобовые (растения семейства бобовых), такие как соя, клевер и горох, также содержат симбиотические азотфиксирующие бактерии в своих корнях. По мере того, как люди повышают уровень азота в почве , это также может сократить популяции видов растений, адаптированных к почвам с низким содержанием азота.
• сжигание ископаемого топлива выбрасывает в атмосферу закись азота (N ₂ O), парниковый газ . При сжигании ископаемого топлива также выделяются оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO ₂ ) и диоксид углерода (CO _{2 9). 0072), которые реагируют с водяным паром, кислородом и другими химическими веществами, образуя кислотные дожди. Кислотные дожди могут воздействовать на пресноводных источников, где повышенное содержание питательных веществ может привести к вредоносному цветению водорослей, которое снижает уровень кислорода в воде и наносит вред популяциям рыб и другим диким животным. Кроме того, кислотные дожди усиливают химическое выветривание горных пород, в том числе искусственных сооружений.}
• Увеличение осадков может усилить эрозию и тем самым увеличить перенос азота (и других химических питательных веществ) в почвы , пресноводная среда и прибрежные воды.
• Обезлесение, утрата мест обитания, и эрозия могут снизить содержание питательных веществ в почвах . В процессе производства удобрений в окружающую среду также вносятся p загрязняющие вещества , что изменяет среду обитания.
• Изменения моделей циркуляции океана могут изменить концентрацию и распределение питательных веществ, переносимых в море. Растворенные химические питательные вещества, особенно азот (и фосфор ) имеют решающее значение для морских организмов, включая рост планктона и водорослей, которые составляют основу большинства пищевых сетей океана. Когда организмы умирают, они опускаются на дно океана, где их питательные вещества высвобождаются по мере их распада. Эти питательные вещества могут быть возвращены на поверхность восходящими течениями посредством процесса, известного как апвеллинг, который вызывается прибрежными ветрами . Регионы с прибрежным апвеллингом имеют высокопродуктивные экосистемы из-за богатой питательными веществами апвеллинговой воды.
• Изменения в атмосферной циркуляции моделей могут изменить концентрацию и распределение пыли ( переносимых по воздуху частиц ), которые содержат азот (и другие питательные вещества) для жизни на суше и в водной среде.

Модель системы Земли, посвященная круговороту азота

Представленная ниже модель системы Земля включает некоторые процессы и явления, связанные с круговоротом азота. Эти процессы происходят с разной скоростью и в разных пространственных и временных масштабах. Например, фиксация азота бактериями происходит в небольших пространственных масштабах, но использование человеком удобрений может повлиять на целые экосистемы. Можете ли вы придумать дополнительные причинно-следственные связи между частями азотного цикла и другими процессами в системе Земли?

Изучение системы Земли

Нажмите на связанные термины, выделенные жирным шрифтом (например, сельскохозяйственная деятельность, продуктивность и биомасса, и уровень питательных веществ ) на этой странице, чтобы узнать больше об этих процессах и явлениях. Кроме того, изучите инфографику «Понимание глобальных изменений» и найдите новые темы, представляющие интерес и/или актуальные для вас на местном уровне.