Đang tải... (xem toàn văn)
Chu trình nitơ là một quá trình mà theo đó nitơ bị biến đổi qua lại giữa các dạng hợp chất hóa học của nó. Việc biến đổi này có thể được tiến hành bởi cả hai quá trình sinh học và phi sinh học. Quá trình quan trọng trong chu trình nitơ bao gồm sự cố định nitơ, khoáng hóa, nitrat hóa, và khử nitrat. Thành phần chính của khí quyển (khoảng 78%) là nitơ,1 có thể xem đó là một bể chứa nitơ lớn nhất. Tuy nhiên, nitơ trong khí quyển có những giá trị sử dụng hạn chế đối với sinh vật, dẫn đến việc khan hiếm lượng nitơ có thể sử dụng được đối với một số kiểu hệ sinh thái. Chu trình nitơ là một nhân tố đáng chú ý của các nhà sinh thái học do chúng có thể ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của các quá trình sinh thái chính, như sản lượng thứ cấp và phân hủy. Các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa học, sử dụng các loại phân bón nitơ nhân tạo và thải nitơ trong nước thải làm biến đổi đáng kể đến chu trình nitơ trên Trái Đất.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM u h C N n ì r t h ó m h th tơ i n ự c h iệ n : n h ó m Thành viên nhóm Hoàng Trinh Thơ Phạm Thị Hồng Thắm Lê Thị Thanh Huyền Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên Chu trình nitơ Nitơ vai trò nitơ • Nitơ nguyên tố có nguồn dự trữ giàu khí quyển, chiếm 78,1% thể tích, gấp gần lần thể tích khí oxy • Nitơ phân tử có nhiều khí chúng hoạt tính sinh học phần lớn loài sinh vật • Là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cần cho sinh trưởng, phát triển thực vật (cây hấp thụ dạng NH4+, NO3-) Nitơ vai trò nitơ • Là thành phần bắt buộc nhiều hợp chất quan trọng: cấu trúc protein, axit nucleic, diệp lục,… • Tham gia điều tiết trình trao đổi chất trạng thái ngậm nước ảnh hưởng đến mức độ hoạt động tế bào Khái quát chu trình nitơ Chu trình nitơ trình mà theo nitơ bị biến đổi qua lại dạng hợp chất hóa học Việc biến đổi tiến hành hai trình sinh học phi sinh học Quá trình diễn phức tạp gồm nhiều công đoạn theo bước: Sự cố định đạm Sự cố định đạm Sự cố định đạm Sự cố định đạm đường lí-hóa đương sinh học Sự cố định đạm đường lí-hóa • Sự cố định đạm đường lí – hóa thông qua trình điện hóa quang hóa Chớp nguồn lượng cố định nitơ tạo kết hợp nitơ oxy không khí Phương trình phản ứng: N2 + O2 NO 2NO + O2 2NO2 3NO2 + H2O 2H + + 2NO3 + NO Khí nitơ khí tác động dòng điện tự nhiên (khi có dông bão) tạo thành amoni nitrat, nước mưa đưa vào đất khoảng vài kilôgam hecta năm Sự cố định đạm đường sinh học Những sinh vật có khả cố định đạm vi khuẩn tảo Chúng gồm nhóm chính: Nhóm sống cộng sinh (phần lớn vi khuẩn, số tảo nấm) nhóm sống tự (chủ yếu vi khuẩn tảo) Sự cố định đạm đường sinh học Nhóm sống cộng sinh: Các loài Rhizobium sống nốt sần rễ nhiều loài Đậu (89% loài này); chúng cố định nitơ không khí nhờ kết hợp N2 với H2 thành NH3 tác dụng hệ thống enzim nitrogenaza Từ NH3 tổng hợp hợp chất chứa nitơ khác cung cấp cho Đậu đồng thời làm giàu thêm nitơ cho đất Những nốt sần vi khuẩn có khả cố định 150kg N/ha/năm, gấp nhiều lần cố định N vi khuẩn đất (18kg/ha/năm) Sự cố định đạm đường sinh học Nhóm sống tự do: Trong môi trường nước: loài vi khuẩn kị khí số vi sinh vật quang hợp Ở nơi thoáng khí: chủ yếu vi khuẩn lam Để hoạt hoá nitơ, sinh vật tự dưỡng sử dụng lượng trình quang hoá hoá tổng hợp, vi sinh vật dị dưỡng sử dụng lượng chứa hợp chất hữu có sẵn môi trường Ngoài ra, trình cố định nitơ tiến hành công nghiệp, nitơ hiđro tương tác với nhiệt độ áp suất cao, tạo nên amoniac có chất xúc tác tham gia Phương pháp dùng sản xuất phân bón amoni nitrat Quá trình amoni hóa Các hợp chất nitơ vô ( NO3) thực vật hấp thụ chuyển thành dạng nitơ khác ( thường axit amin –NH2) chuyển qua bậc dinh dưỡng khác dạng hợp chất hữu Các chất hoàn lại môi trường từ phân, chất thải từ tiết ( urê, axit urit) hay xác chết Các vi khuẩn dị dưỡng, nấm đất, nước phân hủy phân rã chất thải tạo hợp chất amoni, amoniac Quá trình nitrat hóa Bước đầu: biến đổi amoni hay amoniac thành nitrit 2NH3 + 3O2 2NO2 + 2H2O + NĂNG LƯỢNG Bước tiếp theo: biến nitrit thành nitrat 2NO2 + O2 2NO3 + NĂNG LƯỢNG Quá trình nitrat hóa Nitơ dạng nitrat dạng thích hợp cho trồng Nitrat dễ hòa tan nước nên dễ bị rửa trôi, mùa mưa Không phải hợp chất amoniac nitrat tạo theo phương thức tái sử dụng cho thể sống, số chuyển sang dạng trầm lắng Quá trình phản nitrat hóa • Con đường chuyển hoá nitrat qua trình đồng hoá - dị hoá để trở dạng N2, NO, N2O gọi trình phản nitrat • Qúa trình diễn nhờ vi khuẩn phản nitrat hóa Các vi khuẩn sống điều kiện thiếu oxy, chúng dùng NO làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí, giải phóng N2O, NO, N2 vào khí Khí nitơ giải phóng khỏi trình chất thải Ý nghĩa chu trình nitơ Chu trình nitơ chế trì cân nitơ Trái Đất Chu trình nitơ động lực cho mối tương tác dương Quá trình cố định đạm đường sinh học có ý nghĩa việc trì độ phì đất Lượng nitơ sinh học tích lũy đất nhờ vsv cố định đạm cố ý nghĩa to lớn đói với nông nghiệp, đặc biệt nước có công nghiệp phân bón hóa học chưa phát triển Việc phát nhóm vsv có khả cố định nitơ sử dụng chúng nguồn phân bón hữu hiệu biện pháp tích cực làm giàu nguồn đạm cho đất giảm nguy ô nhiễm môi trường sử dụng nhiều phân bón hóa học [...]... trong khí quyển Khí nitơ được giải phóng ra khỏi quá trình như chất thải Ý nghĩa của chu trình nitơ Chu trình nitơ là cơ chế duy trì sự cân bằng nitơ trên Trái Đất Chu trình nitơ còn là động lực cho mối tương tác dương Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học có ý nghĩa trong việc duy trì độ phì của đất Lượng nitơ sinh học được tích lũy trong đất nhờ các vsv cố định đạm cố ý nghĩa to lớn... của quá trình quang hoá hoặc hoá tổng hợp, còn các vi sinh vật dị dưỡng sử dụng năng lượng chứa trong các hợp chất hữu cơ có sẵn trong môi trường Ngoài ra, quá trình cố định nitơ được tiến hành trong công nghiệp, trong đó nitơ và hiđro tương tác với nhau ở nhiệt độ và áp suất cao, tạo nên amoniac có chất xúc tác tham gia Phương pháp này được dùng trong sản xuất phân bón như amoni nitrat Quá trình amoni... số chuyển sang dạng trầm lắng Quá trình phản nitrat hóa • Con đường chuyển hoá của nitrat qua các quá trình đồng hoá - dị hoá để trở về các dạng như N2, NO, N2O được gọi là quá trình phản nitrat • Qúa trình này diễn ra nhờ các vi khuẩn phản nitrat hóa Các vi khuẩn này sống trong điều kiện thiếu oxy, chúng dùng NO 3 làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí, giải phóng ra N2O, NO, N2 vào trong khí quyển Khí nitơ. .. đường lí-hóa • Sự cố định đạm bằng con đường lí – hóa thông qua quá trình điện hóa và quang hóa Chớp là một nguồn năng lượng cố định nitơ khi tạo ra sự kết hợp giữa nitơ và oxy trong không khí Phương trình phản ứng: N2 + O2 2 NO 2NO + O2 2NO2 3NO2 + H2O 2H + + 2NO3 + NO Khí nitơ trong khí quyển dưới tác động của các dòng điện tự nhiên (khi có dông bão) cũng có thể tạo thành amoni nitrat, được... nitrat Quá trình amoni hóa 1 Các hợp chất nitơ vô cơ ( NO3) được thực vật hấp thụ và chuyển thành dạng nitơ khác ( thường là các axit amin –NH2) và chuyển qua các bậc dinh dưỡng khác nhau ở dạng các hợp chất hữu cơ 2 Các chất này được hoàn lại môi trường từ phân, các chất thải từ bài tiết ( urê, axit urit) hay xác chết 3 Các vi khuẩn dị dưỡng, nấm trong đất, trong nước phân hủy phân rã các chất thải... làm giàu thêm nitơ cho đất Những nốt sần vi khuẩn đó có khả năng cố định được trên 150kg N/ha/năm, gấp nhiều lần sự cố định N của vi khuẩn đất (18kg/ha/năm) Sự cố định đạm bằng con đường sinh học Nhóm sống tự do: Trong môi trường nước: các loài vi khuẩn kị khí và một số vi sinh vật quang hợp Ở những nơi thoáng khí: chủ yếu là vi khuẩn lam Để hoạt hoá nitơ, những sinh vật tự dưỡng sử dụng... tạo ra các hợp chất amoni, amoniac Quá trình nitrat hóa 1 Bước đầu: biến đổi amoni hay amoniac thành nitrit 2NH3 + 3O2 2NO2 + 2H2O + NĂNG LƯỢNG 2 Bước tiếp theo: biến nitrit thành nitrat 2NO2 + O2 2NO3 + NĂNG LƯỢNG Quá trình nitrat hóa Nitơ dưới dạng nitrat là dạng thích hợp nhất cho cây trồng Nitrat dễ hòa tan trong nước nên dễ bị rửa trôi, nhất là trong mùa mưa Không phải mọi hợp chất... ít tảo và nấm) và nhóm sống tự do (chủ yếu là vi khuẩn và tảo) Sự cố định đạm bằng con đường sinh học Nhóm sống cộng sinh: Các loài Rhizobium sống trong các nốt sần ở rễ của nhiều loài cây bộ Đậu (89% các loài cây này); chúng cố định nitơ của không khí nhờ kết hợp N2 với H2 thành NH3 dưới tác dụng của hệ thống enzim nitrogenaza Từ NH3 sẽ tổng hợp ra các hợp chất chứa nitơ khác cung cấp cho cây... lũy trong đất nhờ các vsv cố định đạm cố ý nghĩa to lớn đói với nông nghiệp, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phân bón hóa học chưa phát triển Việc phát hiện ra các nhóm vsv có khả năng cố định nitơ và sử dụng chúng như 1 nguồn phân bón hữu hiệu là biện pháp tích cực làm giàu nguồn đạm cho đất và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do sử dụng quá nhiều phân bón hóa học ... N2 vào khí Khí nitơ giải phóng khỏi trình chất thải Ý nghĩa chu trình nitơ Chu trình nitơ chế trì cân nitơ Trái Đất Chu trình nitơ động lực cho mối tương tác dương Quá trình cố định đạm... động tế bào Khái quát chu trình nitơ Chu trình nitơ trình mà theo nitơ bị biến đổi qua lại dạng hợp chất hóa học Việc biến đổi tiến hành hai trình sinh học phi sinh học Quá trình diễn phức tạp... nghe tiếng sấm phất cờ mà lên Chu trình nitơ Nitơ vai trò nitơ • Nitơ nguyên tố có nguồn dự trữ giàu khí quyển, chiếm 78,1% thể tích, gấp gần lần thể tích khí oxy • Nitơ phân tử có nhiều khí chúng