ciclo do nitrogênio na natureza

ciclo do nitrogênio na natureza

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Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE Curso: Engenharia Agrícola e Ambiental – EA1 Egídio Bezerra Neto – Bioquímica Vegetal

Ciclo do Nitrogênio na Natureza

Aluna: Janaci Santos da Silva Recife, Maio de 2010

Introdução

O nitrogênio ou azoto, é um elemento químico com símbolo N, número atômico 7 e número de massa 14 (7 prótons e 7 nêutrons), representado no grupo (ou família) 15 (antigo 5A) da tabela periódica. Nas condições ambientes (25 °C e 1 atm) é encontrado no estado gasoso, obrigatoriamente em sua forma molecular biatômica (N2), formando cerca de 78% do ar atmosférico.

A mais importante aplicação comercial do nitrogênio é na obtenção do gás amoníaco pelo processo Haber.

Considera-se que foi descoberto formalmente por Daniel Rutherford em 1772 ao determinar algumas de suas propriedades. Entretanto, pela mesma época, também se dedicou ao seu estudo Scheele que o isolou.

Características Principais

Ocorre como um gás inerte (N2), não-metal, incolor, inodoro e insípido, não participando da combustão e nem da respiração. Como elemento (N) tem uma elevada eletronegatividade (3 na escala de Pauling) e 5 elétrons no nível mais externo (camada de valência), comportando-se como íon trivalente na maioria dos compostos que forma. Condensa a aproximadamente 7 K (-196 °C) e solidifica a aproximadamente 63 K (-210 °C).

O nitrogênio é o principal componente da atmosfera terrestre. Este elemento chega ao solo através de compostos orgânicos (restos vegetais e animais) e/ou inorgânicos. Sua fixação pode ser biológica (simbiótica ou não) ou por descargas elétricas. No solo o N se encontra na forma orgânica ou inorgânica, podendo se mudar de forma (ou viceversa) pelo fenômeno da mineralização ou imobilização.

Metodologia

O processo pelo qual o nitrogênio ou azoto circula através das plantas e do solo pela ação de organismos vivos é conhecido como ciclo do nitrogênio ou ciclo do azoto. 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 nucléicos. O principal repositório de nitrogênio é a atmosfera 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 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).

Nome do Processo Agente Equação

Fixação Bactéria Rhizobium e Nostoc (alga cianofícea)

N2 => sais nitrogenados

Amonização Bactérias decompositoras N orgânico => NH4

Nitrosação Bactéria

Nitrosomonas e Nitrosococcus

Nitratação Bactéria Nitrobacter NO2 => NO3

Desnitrificação Bactérias

Desnitrificantes (Pseudomonas)

Nitrosação: conversão de íons amônio (ou amônia) em nitritos. Nitratação: conversão de nitritos em nitratos. Nitrificação: conversão de íons amônio em nitratos.

Bactérias nitrificantes: compreendem as bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter). No solo existem muitas bactérias (Pseudomonas, por exemplo) que, em condições anaeróbicas, utilizam nitratos em vez de oxigênio no processo respiratório. Ocorre, então, a conversão de nitrato em N2, que retorna à atmosfera, fechando o ciclo. À transformação dos nitratos em N2 dá-se o nome de desnitrificação, e as bactérias que realizam essas transformações são chamadas de desnitrificantes. O ciclo fecha-se a partir da atividade de certas espécies de bactérias, que efetuam a desnitrificação e devolvem o nitrogênio molecular, N2 para a atmosfera.

Processos do ciclo do nitrogênio

Fixação

A fixação é o processo através do qual 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-). Esta conversão pode ocorrer através de vários processos.

Fixação Biológica

Algumas bactérias têm a capacidade de capturar moléculas de nitrogênio (N2) e transformá-las em componentes úteis para os restantes seres vivos. Entre estas, existem bactérias que estabelecem uma relação de simbiose com algumas espécies de plantas (leguminosas) e bactérias que vivem livres no solo. A simbiose é estabelecida através do consumo de amoníaco por parte das plantas; amoníaco este que é produzido pelas bactérias que vivem nos caules das mesmas plantas.

Simbiose com o gênero Rhizobium.

Fixação Atmosférica

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.

Fixação Industrial

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.

Combustão de combustíveis fósseis

A combustão decorrente dos motores dos automóveis e de centrais de energia liberta monóxido e dióxido de azoto (NOx). Estes gases são posteriormente dissolvidos na água da chuva e depositados no solo.

Assimilação

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.

Mineralização

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.

Nitrificação

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.

Desnitrificação

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 azoto em estado gasoso (N2).

Eutrofização

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 tenham aumento de indivíduos de certas espécies de algas podendo ser nocivo para o ecossistema envolvente.

Imagens de águas contaminadas por nitrogênio que aumenta o nível populacional de algumas espécies, principalmente algas, como neste caso, em que os Dinoflagelados.

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