Разлика између нитрификације и денитрификације

Нитрификација

Нитрификација је биолошка трансформација амонијума (НХ₄⁺) до нитрата (НО₃^-) оксидацијом. Оксидација се дефинише као губитак електрона од стране атома или једињења, или пораст његовог стања оксидације. Процес је омогућен помоћу две врсте нитрификационих аеробних бактерија којима је потребно присуство молекула кисеоника растворених у околини да би преживели. [и]

Прво, хемоаутрофне бактерије (углавном оне из рода) Нитросомонас) претворити амонијак (НХ)₃) и амонијум до нитрита (НО₂^-). „Хемоаутрофик“ се односи на способност бактерија да стварају сопствене хранљиве материје из неорганског извора, наиме ЦО₂. Процес је представљен хемијском једначином:

2НХ₄+ + 3О₂ → 2НО₂^- + 2Х₂О + 4Х⁺ + енергије

Затим бактерије првенствено из Нитробацтер група претвара нитрит у нитрат у следећој реакцији:

 2НО₂^- + О₂ → 2НО₃^- + енергије

Те се реакције одвијају истовремено и прилично брзо - обично током дана или седмица. Важно је да се нитрит у земљи претвара у нитрат, јер је нитрит токсичан за биљни живот.

Нитрати присутни у тлу су главни извор азота који биљке користе. [ии] Према томе, прелазак азота из једног облика у други, познат као азотни циклус, важан је део пољопривредне индустрије. [иии]

Пре него што се изврше ови кораци, органски азот се хидролизом разграђује путем хетеротрофних бактерија да би се формирао амонијум и амонијак у процесу познатом као амонификација. ^ја Амонијак се може наћи у урее из животињског отпада, компоста и распадљивих покровних култура или остатака усева. Амонијум се налази у већини ђубрива.

Нитрификујуће бактерије су осетљивије на утицаје животне средине од осталих врста бактерија у тлу. Кад је тло дуже време засићено влагом, поре тла се напуне водом, ограничавајући снабдевање кисеоником. Нитрификационим бактеријама су потребни аеробни услови да би функционисали, на тај начин поплаве ограничава нитрификацију.

Сува тла имају велику концентрацију соли и резултирајућа сланост негативно утиче на нитрификацију активности бактерија. То је зато што повећана осмоларност повећава количину енергије која је потребна микроорганизмима за премјештање воде кроз њихове ћелијске мембране. Вода је такође неопходна за кретање раствора, попут нитрата, кроз земљу. ^ии

Нитрификујуће бактерије најбоље се понашају при пХ између 6,5 и 8,5 и температури између 16 и 35 степени Ц. ^ја Стопе нитрификације су спорије на веома киселим земљиштима, док се висока алкалност смањује Нитробацтер активност, изазивајући неповољно накупљање нитрита у тлу.

На пХ тла такође може утицати одређени извор нитрификованог амонијака. На пример, раствор моноаммонијум фосфата (МАП) је много киселији од диаммонијум фосфата (ДАП); стога употреба ДАП резултира вишим стопама нитрификације у односу на МАП.

Већина бактерија се налази у горњем површинском слоју, тако да се нитрификација смањује када се поступци обраде тла не управљају правилно.

Тла са високим садржајем глине имају веће честице и више микропора за раст бактерија, као и веће задржавање амонијака услед већег капацитета за размену катиона. ^ии Односи с водом и физичка својства тла могу се побољшати смањењем култивације.

Нитрификација може бити инхибирана присуством тешких метала и токсичних једињења или прекомерно високим концентрацијама амонијака.

Понекад би могло бити корисно задржавање азота у тлу у облику амонијума. Ово спречава губитак азота (испирањем нитрата) и избацивање азотног гаса (денитрификацијом). Инхибитори нитрификације који се комерцијално користе укључују дикиндиамид и нитрапирин.

Денитрификација

Денитрификација је биолошка трансформација нитрата у азотне гасове редукцијом. Увек следи нитрификација ^ја а реакциона секвенца може бити представљена на следећи начин:

НЕ₃^- → НЕ₂^- → НЕ → Н₂О → Н₂[ив]

Процес олакшавају факултативне бактерије; ово су бактерије којима није потребно присуство слободног кисеоника за дисање. Денитрифицирајуће бактерије су хетеротрофни организми јер им је потребан органски извор хране у облику угљеника да би преживели. Денитрификација може почети тако брзо као и минут након подражавања процеса.

Денитрификација може бити штетна за производњу усјева, пошто се у току атмосфере губи азот, храњиво твар неопходно за раст биљака. Међутим, корисно је воденим стаништима и за прераду индустријских или отпадних вода, јер је концентрација нитрата у води смањена. ^ја

Испирање или отицање с усјева због третмана ђубрива може довести до прекомјерне количине овог храњивог састојка у воденим тијелима, гдје душична једињења имају различите штетне ефекте и на људски и на водени живот. ^ив

Амонијак је токсичан за рибе и подстиче раст алги, смањујући ниво кисеоника у води и резултирајући еутрофикацијом. Нитрати узрокују оштећење јетре, карцином и метхемоглобинемију (недостатак кисеоника код одојчади), док нитрити реагују са органским једињењима која се називају амини да би формирала канцерогене нитрозамине. ^ии

Када су нивои кисеоника у тлима или води потрошени (аноксични услови), денитрификујуће бактерије разграђују нитрате за употребу као извор кисеоника. То се обично дешава на преплављеним тлима где је ниво кисеоника низак. Нитрат се редукује до азот оксида (Н₂О) и још једном до азотног гаса. Ови мехури гаса бјеже у атмосферу. ^ја

Гас који настаје денитрификатори зависи од услова у тлу или води и од врсте микробне заједнице. Мање кисеоника тежи да настаје више азотног гаса, који је најчешћи производ денитрификације. Гас азота чини главну компоненту ваздуха. Други најчешћи продукт који настаје је азотни оксид, стакленички гас који такође еродира озонски омотач Земље. ^ив

Денитрификационе бактерије су мање осетљиве на токсичне хемикалије него нитрификатори и оптимално делују на пХ између 7,0 и 8,5 и топлијој температури између 26 и 38 степени Ц. Денитрификација се јавља углавном у горњем слоју тла, где је активност микроба највећа.

Денитрификатори захтевају довољну концентрацију нитрата и растворљив извор угљеника; највеће стопе се јављају када се користи метанол или сирћетна киселина. Органски угљен се може наћи у стајњаку, компосту, покровним културама и остацима усева. ^ја

Минимизирање денитрификације у усевним тлима постиже се одржавањем минималне концентрације нитрата неопходног за раст биљака, као што је коришћење гнојива са контролисаним ослобађањем. Друга метода је инхибиција нитрификације, која смањује ниво нитрата на располагању за денитрификацију.

Нивои денитрификације крећу се широко у једном пољу, због многих фактора као што су својства тла (укључујући агрегацију, макропоре и влажност) и варијације у гнојиву, органској материји и расподјели остатака усјева..

Извештава се да душикова врста ђубрива, као и методе примене утичу на денитрификацију. На пример, обложена гнојива са контролисаним ослобађањем, као и апликације за оплодњу и емитовање, изазивају мању емисију азотних оксида од апликације сухе гранулиране урее и концентрованог опсега. Дубљи пласман азота такође смањује ове емисије.

Сушни периоди праћени изненадном кишом олује често су повод за денитрификацију, што се може управљати одводним системима и подводним капањем наводњавања. ^ив

Резиме

Нитрификација

• Слиједи поступак муниције
• Трансформација амонијума у ​​нитрат
• Реакција оксидације
• Омогућене две главне врсте хемоаутрофичних аеробних бактерија: Нитросомонас и Нитробацтер
• Процес у два корака: претворба амонијума у ​​нитрит, затим претварање нитрита у нитрат
• Ствара облик храњивих састојака азота који је коријен биљке доступан за апсорпцију
• Реактант (амонијум) који се налази у урее из животињског отпада и ђубрива, компоста и распада покровних култура или усева
• Нитрификатори су осетљивији на утицаје околине
• Инхибирају их поплаве, висока сланост, висока киселост, висока алкалност, прекомерно квашење и токсична једињења
• Најповољнији су аеробни услови, пХ између 6,5 и 8,5, температуре између 16 и 35 степени Ц и висок садржај глине

Денитрификација

• Следи поступак нитрификације
• Трансформација нитрата у азотне гасове, углавном азот и азотни оксид
• Реакција редукције
• Олакшане хетеротрофичним факултативним бактеријама
• Редослед корака: претварање нитрата у нитрит, у азотни оксид, у азотни оксид и на крају у азот
• Деконтаминира отпадне воде и водене системе снижавањем нивоа нитрата
• Реактант (нитрат) који настаје нитрификацијом, док се извори угљеника за денитрификаторе налазе у стајњаку, покривају усеве и остатке усева, или обезбеђују метанолом или сирћетном киселином
• Денитрификатори су мање осетљиви на утицаје околине
• Инхибирају смањена нитрификација, снижени ниво нитрата, дубоко постављање обложеног ђубрива са контролисаним ослобађањем и дренажа тла

Погодно за поплаве, аноксичне услове, пХ између 7,0 и 8,5, температуре између 26 и 38 степени Ц, довољно снабдевање нитратима и растворљивим угљеном и концентрованим применама суве гранулиране урее.