Азот

Азот – главный газ атмосферы Земли. В биосфере его круговорот носит весьма своеобразный и замедленный характер. В природе азот представлен двумя стабильными изотопами: азотом с атомной массой 14 (99,6%) и азотом с атомной массой 15 (0,4%).

В составе атмосферного воздуха азот является основным газовым компонентом и занимает 78% объема. Азот входит в состав растений и животных в форме белков, поэтому его круговорот в природе очень важен для поддержания жизни на Земле.

Только некоторые микроорганизмы почв и поверхности Мирового океана способны расщеплять молекулярный азот (N2) и использовать его атомы для построения аминогрупп (–NH2) белков и других органических соединений живого вещества.

Атмосферный азот поглощается при жизнедеятельности азотфиксирующими бактериями и некоторыми водорослями. Среди них выделяют свободноживущих в почве нитрификаторов и клубеньковых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений.

Азот фиксируют также некоторые микроорганизмы морского планктона, однако в меньшем количестве, чем почвенные микроорганизмы суши (рис. 2.11).

Растения и животные после своей гибели возвращают азот в почву, откуда он поступает в состав новых поколений растений и животных. Наряду с этим определенная часть азота в виде молекул возвращается в атмосферу.

Восстановление нитритов и нитратов до газообразных соединений молекулярного азота (N2) или окиси азота (N2O) составляют сущность процесса денитрификации. В малых количествах атмосферный азот связывается с кислородом в процессе грозовых разрядов в атмосфере.

N2 + O2 = 2NO – Q,

2NO + O2 = 2NO2.

Эти оксиды растворяются в воде и образуют разбавленную азотную кислоту:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 (на холоде),

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (при нагревании).

Азотная кислота уже, в свою очередь, образует нитраты в почве, которые могут появляться там также из присутствующих в почве аммонийных соединений (фекалии животных, органика мертвых тел) под действием особых бактерий. К естественным процессам добавилось искусственное связывание.

Больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений. С достижениями технического прогресса, технология связывания азота в промышленных масштабах принадлежит военным.

Суммировав весь вклад человека в круговорот азота, получается цифра порядка 140 миллионов тонн в год.

Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико, что часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений, то происходит загрязнение вод и продуктов питания, и вызывает заболевания человека.