Азот и азот какая связь: Азот тип химической связи

Содержание

Впервые создан комплекс одновременно с одинарной, двойной и тройной связью металл-азот

Структура полученного комплекса

Изображение: Evan P. Beaumier et al. / RSC / Chemical Science, 2016

Химики из Университета Мичигана впервые синтезировали комплекс, в котором центральный атом металла одновременно образует одинарные, двойную и тройную связи с атомами азота лигандов. Нитридо-имидо-амидный комплекс хрома был получен в двухстадийном синтезе и оказался янтарно-желтым кристаллическим соединением. Синтез необычного вещества приведен в 

Chemical Science, кратко о нем сообщает блог Королевского химического общества (Великобритания).

Порядок связи в химии — величина, определяющая какое количество электронов ответственно за образование этой связи. К примеру, обыкновенную, одинарную связь, образуют два электрона. Такой тип связи можно встретить, например, у молекулы водорода, H2. Двойная связь требует уже четырех электронов, такое наблюдается, к примеру в кислороде, O2. Тройные связи, требующие шесть электронов для «скрепления» двух атомов, встречаются в привычной нам молекуле азота, N2. Они делают ее необычайно прочной, но встречаются уже не так часто как одинарные и двойные. Порядки связи выше четвертого — большая редкость, встречающаяся, к примеру, в комплексах хрома, молибдена, вольфрама и урана (вплоть до шестого порядка).

То, какие именно связи образуются в молекуле, сильно влияет на ее свойства. Поэтому очень важно уметь предсказывать распределение электронов соответствующее наиболее устойчивым частицам. Для того, чтобы проверить и уточнить существующие теории, химики ищут частицы с исключительными свойствами, например необычным распределением связей. Впервые комплекс, в котором центральный атом образует сразу три связи разной кратности с атомами одного типа был синтезирован в 1978 году. Это было соединение вольфрама, содержавшее одинарную, двойную и тройную связи с атомами углерода. 

Синтез промежуточного комплекса с одинарными и тройной связью

Изображение: Evan P. Beaumier et al. / RSC / Chemical Science, 2016

Изначально авторы новой работы планировали изучить свойства другого комплекса, в котором вокруг одного атома хрома присутствуют одна тройная связь с атомом азота и три обыкновенных. Целевое вещество, как предполагали химики, могло существовать в двух формах, «перебрасывая» электроны и атом водорода внутри молекулы — вторая форма содержала две двойные связи и две обыкновенные.

В качестве отправной точки к его синтезу ученые выбрали нитридо-комплекс хрома. В этом соединении присутствует тройная связь хром-азот, два амидных заместителя, связанных с атомом хрома одинарными связями и атом иода. На первой стадии авторы заместили атом иода на еще один амидный фрагмент (фениламидный). В результате образовался комплекс, в котором атом хрома окружен четырьмя атомами азота и двумя типами связей — тройной и одинарными. Спектроскопические исследования показали, что второй формы у этого комплекса нет. 

Синтез комплекса с одинарной, двойной и тройной связью хром-азот

Изображение: Evan P. Beaumier et al. / RSC / Chemical Science, 2016

Однако интересный результат дало исследование его химических свойств. При обработке гидридом калия — чрезвычайно сильной щелочью — происходил отрыв атома водорода, располагавшегося на одном из трех амидных атомов азота. В результате этого, в молекуле, в которой все электроны уже были распределены, появилась еще одна «лишняя» пара электронов. Она и превратила одну из одинарных связей в двойную. Авторам удалось получить два соединения с таким строением — калиевую соль (темно-красная) и более сложную, в которой калий входит в состав криптанда — специальной органической «шубы» (янтарно-желтая). Последнюю удалось выделить в кристаллическом виде.

Ранее химические журналы сообщали и о других синтезах веществ с необычными свойствами, к примеру, полностью неорганических ароматических анионов, самовоспроизводящихся ротаксанов, молекулярных насосов и других соединений, относящихся к химической экзотике.

Азот — урок. Химия, 8–9 класс.

Химический элемент

Азот — химический элемент № \(7\). Он расположен в VА группе Периодической системы химических элементов.

 

N7+7)2e)5e

 

На внешнем слое атома азота содержатся пять валентных электронов, до его завершения не хватает трёх электронов. Поэтому в соединениях с металлами и водородом азоту характерна степень окисления \(–3\), а при взаимодействии с более электроотрицательными кислородом и фтором он проявляет положительные степени окисления от \(+1\) до \(+5\).

 

Азот в виде простого вещества содержится в воздухе. Его объёмная доля составляет \(78\) %. В земной коре соединения азота встречаются редко. Известно месторождение нитрата натрия NaNO3 (чилийская селитра).

 

Азот относится к жизненно важным элементам, так как входит в состав молекул белков и нуклеиновых кислот.

Простое вещество

Молекулы простого вещества состоят из двух атомов, связанных прочной тройной связью:

 

 N:::N….,  N≡N.

 

При обычных условиях азот — бесцветный газ без запаха и вкуса, малорастворимый в воде.

Не ядовит.

 

Азот химически малоактивен из-за прочной тройной связи и в химические реакции вступает только при высоких температурах.

 

При комнатной температуре он реагирует только с литием с образованием нитрида лития:

 

6Li0+N20=2Li+13N−3.

 

При нагревании образует нитриды и с некоторыми другими металлами:

 

3Ca+N2=tCa3N2.

 

С водородом азот реагирует только при высоком давлении, повышенной температуре и в присутствии катализатора. В реакции образуется аммиак:

 

N20+3h30⇄t,p,k2N−3h4+1.

 

В реакциях с металлами и водородом азот проявляет окислительные свойства.

 

Восстановительные свойства азота проявляются в реакции с кислородом:

 

N20+O20⇄t2N+2O−2.

 

Реакция возможна только при очень высокой температуре (\(3000\) °С) и частично протекает в атмосфере во время грозы. Образуется оксид азота(\(II\)).

Применение и получение

Большое количество азота используется для получения аммиака и азотных удобрений.

Применяется он для создания инертной среды при проведении химических реакций. Жидкий азот находит применение в медицине, используется для охлаждения в химических и физических исследованиях.

 

Чистый азот получают из воздуха.

Оксид азота как средство лечения СOVID-19: новое направление исследований

Ингалируемый оксид азота (NO) обладает селективным вазодилатирующим действием в отношении легочных сосудов, не оказывая системного воздействия на гемодинамику. Снижая сосудистое сопротивление в вентиллируемых участках легких, NO улучшает вентилляционно-перфузионное отношение и может увеличивать системную оксигенацию. NO десятилетиями используется в лечении пациентов с легочной гипертензией, острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС), правожелудочковой недостаточностью после кардиохирургических вмешательств или пересадки легких. NO используется как «спасительное» мероприятие при экстремальной гипоксии, для уменьшения потребности в ЭКМО, а также оптимизации ИВЛ при ОРДС. На новостном ресурсе Medscape опубликовано интервью Lorenzo Berra, медицинского директора по респираторной поддержке в Massachusetts General Hospital, также занимающегося исследованиями в области анестезиологии в Harvard Medical School, посвященное возможной роли NO в лечении COVID-19. Интервью довольно подробно освещает два вопроса — проводимые сейчас клинические исследования в этой области, а также практические аспекты off-label применения NO в реальной клинической практике у пациентов с коронавирусной инфекцией.

Помимо вазодилатирующего действия, NO обладает еще рядом свойств, ценных в лечении пациентов с COVID-19: он является бронходилататором, обладает противовоспалительным действием, а также уменьшает аггрегацию тромбоцитов, что снижает вероятность тромбообразования. Наконец, группа доктора Berra рассматривает гипотезу о вирулицидном действии NO. Они опираются на некоторые исследования, которые проводились в отношении SARS. Так, было показано, что применение ингаляции NO у пациентов с ОРДС существенно ускоряет улучшение рентгенологической картины, что не может быть связано только с улучшением оксигенации (https://www.medscape.com/viewarticle/478772). В другом исследовании было показано, что in vitro NO оказывает ингибирующее действие на вирус SARS-СoV (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15234326/). Аналогичное исследование сейчас проводится в отношении вируса SARS-СoV2. Учитывая предполагаемое вирулицидное действие, в настоящее время проводятся исследования применения NO не только у тяжелых пациентов с ОРДС, но и у пациентов средней тяжести (не на ИВЛ). Кроме того, проводится исследование с участием медицинского персонала, в котором оценивается профилактическая эффективность NO в отношении развития коронавирусной инфекции: добровольцам проводят ингаляции по 10 минут в начале и в конце рабочей смены.

Вазодилатирующего эффекта с улучшением оксигенации можно достичь при использовании небольшой дозы NO — стартуя с 20-40 ppm. Однако предполагается, что вирулицидный эффект может быть достигнут при использовании высоких доз NO (в клинических исследованиях сейчас тестируются дозы до 250 ppm). Ограничением для использования NO является низкая фракция выброса ЛЖ, особенно в случае развития острой левожелудочковой недостаточности с отеком легких. Доктор Berra указывает, что применение NO требует контроля уровня диоксида азота, метгемоглобина, а также почечной функции. Пациенты могут достаточно безопасно получать такую терапию неделями, однако на этом фоне угнетается активность собственной NO- синтазы, поэтому для избегания эффекта отмены следует отменять терапию постепенно.

По материалам:

Can Nitric Oxide Prevent COVID-19 Infection or Progression? — Medscape — May 26, 2020

https://www.medscape.com/

Текст: Шахматова О.О.

СВЯЗЬ МЕЖДУ УРОВНЕМ ОКСИДА АЗОТА В СЫВОРОТКЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ И ХАРАКТЕРОМ ПАТОЛОГИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ И ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ У БОЛЬНЫХ ПЕРВИЧНОЙ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ | Метельская

1. Bell D., Campbell M., Wang H. et al. Adrenomedullin gene delivere is cardioprotective in a model of chronic nitric oxide inhibition combining pressure overload, oxidative stress and cardiomyocyte hypertrophy// Cell.Physiol. Biochem. – 2010.- V.26 (3). -P. 383-394.

2. Tang EH., Vanhoutte PM. Endothelial dysfunction: a strategic target in the treatment of hypertension? // Phlugers Arch. – 2010. V.459 (6).- P. 995-1004.

3. Raij L. Nitric oxide and cardiovascular and renal effects// Osteoarthritis. Cartilage. – 2008.- V.16, Suppl.2. – S. 21-26.

4. Canon R.O. Role of nitric oxide in cardiovascular disease: focus on the Endothelium// Clin.Chem. – 1998.- V.44.- Р.1809-1819.

5. Драпкина О.М., Задорожная О.О., Ивашкин В.Т. и др. Особенности синтеза оксида азота у больных инфарктом миокарда // Клиническая медицина. 2000.- №3.- С.19-23.

6. Tzemos N., Lim PO., MacDonald TM. Nebivolol reverses endothelial dysfunction in essential hypertension: a randomized, double –blind, crossover study// Circulation. 2001. – 104(5). – P. 511-514.

7. Лямина Н.П., Сенчихин В.Н., Долотовская П.В. и соавт. Суточная продукция NО у больных артериальной гипертонией 2 стадии // Российский кардиологический журнал. 2001. – №6.- С. 34-37.

8. Краснова Н.М., Калашникова Т.П., Венгеровский А.И. и соавт. Влияние комбинации верапамила с эналаприлом и индапамидом на плазменный, сосудисто-тромбоцитарный гемостаз и биохимические маркеры дисфункции эндотелия у больных артериальной гипертензией с метаболическим синдромом// Российский кардиологический журнал. 2008. – №3. – С. 49-54.

9. Miranda K.M., Espey M.G., Wink D. Nitric Oxide// Biol. and Chem. 2001. – N5. – P. 62-71.

10. Berdt DS. Endogenous nitric oxide synthesis biological functions and Pathophysiology // Free Rad. Res. 1999. – V.31. – P. 577-596.

11. Martin J.R., Martinez MA. Role of nitric oxide in pathopyisiology and pathological conditions// Pharmacol.Ther. 1997. – V.75. – P.111-134.

12. Wu CC., Yen MH. Higher level of plasma nitric oxide in spontaneously hypertensive rats// Am. J. Hypertens. 1999.-N12. – P. 476-482.

13. Колтунов И.Е., Мазаев В.П., Марцевич С.Ю. Комплексная оценка результатов проб с дозированной физической нагрузкой на тредмиле для стратификации больных на группы риска //Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2003. – т.2.,№3.-с.49-52.

14. Chang HR., Lee RP., Wu CY., Chen HI. Nitric oxide in mesenteric vascular reactivity: comparison between rats with normotension and hypertension// Clin. Exp. Pharmacol. Physiol.-2002.-V. 29.- P. 275 – 280.

Круговорот азота в природе • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь. Так, почти 80% воздуха, которым мы дышим, состоит из этого элемента. Основная часть атмосферного азота находится в свободной форме (см. Химические связи), при которой два атома азота соединены вместе, образуя молекулу азота — N2. Из-за того, что связи между двумя атомами очень прочные, живые организмы не способны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в «связанное» состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом, и таким образом мешая им вновь объединиться в молекулу азота. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам усваивать атомы азота. Поэтому связывание азота — чрезвычайно важная часть жизненных процессов на нашей планете.

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

Представьте себе, что биосфера состоит из двух сообщающихся резервуаров с азотом — огромного (в нем находится азот, содержащийся в атмосфере и океанах) и совсем маленького (в нем находится азот, содержащийся в живых существах). Между этими резервуарами есть узкий проход, в котором азот тем или иным способом связывается. В нормальных условиях азот из окружающей среды попадает через этот проход в биологические системы и возвращается в окружающую среду после гибели биологических систем.

Приведем несколько цифр. В атмосфере азота содержится примерно 4 квадрильона (4·1015) тонн, а в океанах — около 20 триллионов (20·1012) тонн. Незначительная часть этого количества — около 100 миллионов тонн — ежегодно связывается и включается в состав живых организмов. Из этих 100 миллионов тонн связанного азота только 4 миллиона тонн содержится в тканях растений и животных — все остальное накапливается в разлагающих микроорганизмах и в конце концов возвращается в атмосферу.

Главный поставщик связанного азота в природе — бактерии: благодаря им связывается приблизительно от 90 до 140 миллионов тонн азота (точных цифр, к сожалению, нет). Самые известные бактерии, связывающие азот, находятся в клубеньках бобовых растений. На их использовании основан традиционный метод повышения плодородия почвы: на поле сначала выращивают горох или другие бобовые культуры, потом их запахивают в землю, и накопленный в их клубеньках связанный азот переходит в почву. Затем поле засевают другими культурами, которые этот азот уже могут использовать для своего роста.

Некоторое количество азота переводится в связанное состояние во время грозы. Вы удивитесь, но вспышки молний происходят гораздо чаще, чем вы думаете, — порядка ста молний каждую секунду. Пока вы читали этот абзац, во всем мире сверкнуло примерно 500 молний. Электрический разряд нагревает атмосферу вокруг себя, азот соединяется с кислородом (происходит реакция горения) с образованием различных оксидов азота. И хотя это довольно зрелищная форма связывания, она охватывает только 10 миллионов тонн азота в год.

Таким образом, в результате естественных природных процессов связывается от 100 до 150 миллионов тонн азота год. В ходе человеческой деятельности тоже происходит связывание азота и перенос его в биосферу (например, все то же засевание полей бобовыми культурами приводит ежегодно к образованию 40 миллионов тонн связанного азота). Более того, при сгорании ископаемого топлива в электрогенераторах и в двигателях внутреннего сгорания происходит разогрев воздуха, как и в случае с разрядом молнии. Всякий раз, когда вы совершаете поездку на автомобиле, в биосферу поступает дополнительное количество связанного азота. Примерно 20 миллионов тонн азота в год связывается при сжигании природного топлива.

Но больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений. Как это часто бывает с достижениями технического прогресса, технологией связывания азота в промышленных масштабах мы обязаны военным. В Германии перед Первой мировой войной был разработан способ получения аммиака (одна из форм связанного азота) для нужд военной промышленности. Недостаток азота часто сдерживает рост растений, и фермеры для повышения урожайности покупают искусственно связанный азот в виде минеральных удобрений. Сейчас для сельского хозяйства каждый год производится чуть больше 80 миллионов тонн связанного азота (заметим, что он употребляется не только для выращивания пищевых культур — пригородные лужайки и сады удобряют им же).

Суммировав весь вклад человека в круговорот азота, получаем цифру порядка 140 миллионов тонн в год. Примерно столько же азота связывается в природе естественным образом. Таким образом, за сравнительно короткий период времени человек стал оказывать существенное влияние на круговорот азота в природе. Каковы будут последствия? Каждая экосистема способна усвоить определенное количество азота, и в последствия этого в целом благоприятны — растения станут расти быстрее. Однако при насыщении экосистемы азот начнет вымываться в реки. Эвтрофикация (загрязнение водоемов водорослями) озер — пожалуй, самая неприятная экологическая проблема, связанная с азотом. Азот удобряет озерные водоросли, и они разрастаются, вытесняя все другие формы жизни в этом озере, поскольку, когда водоросли погибают, на их разложение расходуется почти весь растворенный в воде кислород.

Тем не менее приходится признать, что видоизменение круговорота азота — еще далеко не худшая проблема из тех, с которыми столкнулось человечество. В связи с этим можно привести слова Питера Витошека, эколога из Стэнфордского университета, изучающего растения: «Мы движемся к зеленому и заросшему сорняками миру, но это не катастрофа. Очень важно уметь отличить катастрофу от деградации».

См. также:

Установка по удалению азота | Air Liquide

Установка по удалению азота используется для удаления азота из природного газа. Благодаря собственной технологии Air Liquide Engineering & Construction предлагает гибкие решения, отвечающие широкому спектру нужд, включая возможность работы с природным газом любого состава и сведения к минимуму выбросов парниковых газов с отводимым азотом. Кроме того, получаемая группой компаний Air Liquide эксплуатационная обратная связь позволяет Air Liquide Engineering & Construction предлагать передовую и надежную технологию высокой эффективности и гибкости.

Эффективность и адаптируемость

В установке по удалению азота частично конденсируется содержащий азот природный газ. Затем метан и азот отделяются в системе, состоящей как минимум из одной и как максимум из трех дистилляционных колонн, в зависимости от состава сырья и давления. Сценарий технологического процесса всегда выбирается исходя из конкретных параметров проекта, таких как изменение сырья во времени и технические условия на продукцию.

Air Liquide Engineering & Construction предлагает спектр решений для установок по удалению азота. Сырьем для этого технологического процесса может служить природный газ, попутные газы или газ из нетрадиционных источников, возможна переработка почти любой смеси азота с метаном (5–90 %). Эта проприетарная технология обеспечивает высокую эффективность и адаптируемость и позволяет получать газ на продажу, отвечающий требованиям трубопроводной транспортировки. Кроме того, сводятся к минимуму выбросы парниковых газов в атмосферу, т. е. в отводимом азоте метана содержится менее 1 %.

Преимущества

  • Очистка природного газа путем удаления азота
  • Совместимость практически с любым соотношением азота и метана
  • Очень высокие нормы выделения (>99 % метана)
  • Оптимизация инвестиций
  • Адаптируемость проприетарной технологии
  • Минимальные выбросы парниковых газов

Основные показатели

  • Производительность: до 1 миллиона нормальных кубических метров в час (Нм³/ч)

Как получают жидкий азот | Блог «ТАНТАЛ-Д»

Для того чтобы понимать основные критерии оценки качества жидкого азота, нужно хорошо знать, как его получают. Рассмотрим особенности производства, а также методы хранения.

Особенности получения азота

Азот всегда присутствует вокруг нас. Так в земной атмосфере этого газа не менее 75 %, он необходим организму человека для выполнения множества обменных процессов. Высокий процент этого вещества есть в белках, аминокислотах, гемоглобине.

В эпоху активного развития промышленности, азот получали из чилийской селитры. Но с уменьшением количества этого полезного ископаемого человечество использует неисчерпаемые атмосферные запасы.

В одной молекуле газа есть два атома. При этом они очень прочно соединены между собой. Нельзя получить соединение с другими элементами, пока атомная связь не разорвана. Сегодня вы можете купить жидкий азот, который получен из воздуха, доведен до жидкого или газообразного состояния.

Основные области использования азота

Азот очень востребован в промышленности. Он применяется для различных задач — от обработки металлов при высоких температурах до бурения скважин.

Ведется поставка для пищевой промышленности, в которой он применяется для упаковки. Активными заказчиками являются производители систем для пожаротушения, горнодобывающие компании.

Состояния вещества

Прежде чем переходить к рассмотрению того, как производится жидкий азот, нужно уточнить характеристики вещества. Если в процессе изготовления не было допущено нарушения, эти параметры будут соответствовать ГОСТ, а продукт можно будет эффективно использовать для всех поставленных целей.

Состояние для азота при нормальном атмосферном давлении газообразное:

  • Нет запаха или цвета.
  • Плохо растворяется в воде.
  • Не наблюдается реакции с какими-либо химическими веществами, кроме лития.
  • В нагретом состоянии значительно увеличивается способность к созданию химических соединений.
  • Полная взрыво- и пожаробезопасность.
  • Способность не допускать развития гниения, окислительных процессов.
  • Отсутствие токсичности.

Покупатели используют газ для разных целей. Чаще всего встречается его соединение с водородом, которое помогает выработать аммиак. Он востребован во многих отраслях промышленности — от производства хладагента до изготовления удобрений.

Чтобы азот стал жидким, его нужно довести до температуры −195,8 °С. Важно учитывать особенность поведения азотно-кислородной смеси во время сильного прогрева. Именно второй элемент начинает быстрее испаряться.

На производстве часто чередуются циклы вскипания и последующего сжижения. Это помогает влиять на состав газов, получать смесь с необходимыми эксплуатационными качествами.

Также применяется свойство перехода газа между состояниями. Если нагреть один литр вещества в жидкой форме, то на выходе можно получить до 700 литров в газообразном варианте. Потому важно обеспечивать правильное хранение в герметичных баллонах без риска нагрева, с изоляцией.

Иногда может потребоваться также переход вещества в твердое состояние. Кристаллизация начинается при охлаждении до −209,86 °С. Полученные кристаллы начинают плавиться при контакте с кислородом.

Как делают жидкий азот

Процесс получения такого вещества в жидком состоянии хорошо отработан и помогает выработать нужный продукт. Рассмотрим основные подходы.

Криогенный метод

Использует в работе атмосферный воздух. В основе подхода лежит его сжижение. Процедура состоит из нескольких 3 этапов:

  1. Сжатие в компрессоре до нужного состояния, передача в теплообменники.
  2. Поступление в детандер, расширение.
  3. Охлаждение, перевод в жидкое состояние.

Разница в температурах позволяет разделить кислород и азот. Для достижения нужной чистоты вещества такую процедуру нужно повторять несколько раз.

Обычно криогенный метод используется, когда нужно получить большой объем продукции. Установки для разделения дорогие, имеют большие размеры. Чтобы разместить их, нужно отыскать большую площадь и подвести коммуникации.

Преимущество технологии заключается в чистоте получаемого вещества. В нем будет минимум примесей. При помощи установок можно также получать кислород и аргон в нужном объеме. Состояния разные — жидкое, газообразное.

Мембранный метод

Достаточно старая, хорошо зарекомендовавшая себя технология. Названа так благодаря использованию специальной мембраны с очень небольшими порами. Когда на нее подается воздух, то он свободно проходит через такую преграду, в то время как азот остается и поступает в накопитель.

У метода есть несколько важных преимуществ:

  • Чистота получаемого вещества.
  • Высокий уровень энергоэффективности производства.
  • Возможность быстрого развертывания процесса изготовления газа.

Установки можно легко разместить на предприятии, они не занимают много места. При этом при изготовлении больших объемов подход обычно оказывается нерентабельным.

Адсорбционный метод

Применение адсорбентов для создания газовых смесей также практикуется многими изготовителями. Подход дает возможность получать большие объемы готового продукта достаточно быстро.

Установка представляет собой две колонны. Вещество, применяемое в работе, есть в каждой их них. Воздух забирается напрямую из атмосферы и сжимается в компрессоре. Давление при этом стабилизируется до нужных показателей в ресивере.

Важно также обеспечить правильную фильтрацию. Она гарантирует, что в готовом продукте не будет различных примесей и загрязнений — от пыли и двуокиси углерода до паров воды, ацетилена, иных веществ, рассеянных в городской воздушной среде.

Когда смесь полностью очищена, наступает процесс адсорбционного разделения. Для этого воздух пропускается через колонну, внутри которой установлены углеродные молекулярные сита. Далее смесь поступает во вторую колонную, где происходит накопление азота в ресивере.

Среди важных преимуществ подобной технологии следующие:

  • Чистота получаемой смеси достигает отметки в 99,9995 %.
  • Весь процесс обработки занимает мало времени.
  • Уровень потребления электроэнергии низкий.
  • Процедура автоматизирована, что помогает стабилизировать получение важных показателей.
  • Недорогое обслуживание оборудования.
  • Качественная очистка воздушной смеси от различных атмосферных примесей.

В процессе большое значение имеет расчет уровня рентабельности. Нужно определить, подойдет ли для вас технология.

Важные характеристики готовой смеси

После того как азот был произведен, остается только охладить его до нужного уровня превращения в жидкость. Далее происходит перекачивание в герметичный баллон, отправка заказчикам.

Главной характеристикой готового продукта является степень чистоты. Она указывает на то, в какой области можно использовать такую смесь, не возникнет ли каких-либо непредвиденных проблем и химических реакций при нагреве, контакте с атмосферным воздухом и различными соединениями.

Хранение жидкого азота и техника безопасности

Хорошо понимая, как образуется жидкий азот, можно сделать выводы о его правильной перевозке, хранении и использовании. Важным требованием является поддержание герметичности тары. Потому баллоны, в которые закачивается смесь, должны регулярно проходить проверку, текущий ремонт и обслуживание.

Наша компания не только занимается продажей, но и проверяет баллоны, обеспечивает быструю перевозку продукции. Для транспортировки используется автотранспорт, в который помещаются цистерны, криогенные сосуды.

Чтобы обеспечить сохранность произведенного вещества, его нужно держать в вакууме. Используется закачивание в сосуды Дьюара с двойными стенками. Внутренняя поверхность проходит серебрение до зеркального состояния — это помогает значительно уменьшить теплопередачу.

Готовый продукт нужно использовать со строгим соблюдением техники безопасности. Лучше не допускать долговременного контакта вещества с незащищенной кожей. Если он все-таки произошел, нужно как можно быстрее промыть пораженную область.

При утечках азот начинает накапливаться на уровне пола. При этом он быстро испаряется, в помещении становится меньше кислорода. Потому если протечка сосуда все-таки произошла, нужно как можно быстрее обеспечить правильное проветривание.

«Тантал-Д» — производитель качественного жидкого азота

Наша компания поставляет большое количество газовых смесей. Вы можете заказать азот любого типа с быстрой доставкой.

Также проверяем баллоны, организуем постоянное снабжение, даем официальные гарантии. Чтобы узнать больше про представленные смеси, условия работы и доставки, оставьте заявку на сайте или звоните.

Азот и вода

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Азот и вода

Шугар-Крик, штат Индиана, представляет собой ручей, протекающий через удобренные сельскохозяйственные угодья.

Питательные вещества, такие как азот и фосфор , необходимы для роста и питания растений и животных, но избыток определенных питательных веществ в воде может вызвать ряд неблагоприятных последствий для здоровья и окружающей среды.Азот в форме нитрата, нитрита или аммония является питательным веществом, необходимым для роста растений. Около 78% воздуха, которым мы дышим, состоит из газообразного азота, а в некоторых районах Соединенных Штатов, особенно на северо-востоке, определенные формы азота обычно выпадают в виде кислотных дождей .

Конечно, азот используется в сельском хозяйстве для выращивания сельскохозяйственных культур, и на многих фермах ландшафт был значительно изменен, чтобы максимизировать сельскохозяйственную продукцию. Поля были выровнены и модифицированы для эффективного отвода лишней воды, которая может выпадать в виде осадков или поливных практик .

На этом изображении изображен Шугар-Крик в Индиане, который был сильно модифицирован для использования людьми. Как обычно встречается в небольших сельскохозяйственных ручьях, Шугар-Крик был выпрямлен, углублен, и в нем были установлены водостоки, способствующие быстрому удалению воды с сельскохозяйственных угодий. Если на посевных площадях будет обнаружен избыток азота, дренажная вода может внести его в такие ручьи, которые будут стекать в другие более крупные реки и могут оказаться в Мексиканском заливе, где избыток азота может привести к гипоксическим условиям (недостаток кислорода ).

Источники азота

Удобрения и другие химикаты вносятся на посевные поля по всему миру. Из-за стока излишки химикатов могут попасть в водоемы и ухудшить качество воды.

Кредит: Pixabay — Creative Commons

.

Несмотря на то, что в окружающей среде содержится много азота, он также попадает со сточными водами и удобрениями. Химические удобрения или навоз обычно вносят в посевы для добавления питательных веществ. Может быть сложно или дорого удерживать на месте весь азот, поступающий на фермы в качестве корма или удобрений и производимый навозом животных.Если на фермах не построены специализированные сооружения, сильные дожди могут вызвать сток, содержащий эти материалы, в близлежащие ручьи и озера. Очистные сооружения сточных вод , которые специально не удаляют азот, также могут привести к избыточному уровню азота в поверхностных или подземных водах .

Нитраты могут попасть в воду непосредственно в результате стока удобрений, содержащих нитраты. Некоторое количество нитратов попадает в воду из атмосферы, которая несет азотсодержащие соединения, полученные из автомобилей и других источников.Ежегодно из атмосферы в Соединенных Штатах выпадает более 3 миллионов тонн азота, получаемого естественным путем в результате химических реакций или сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и бензин. Нитраты также могут образовываться в водоемах за счет окисления других форм азота, включая нитрит, аммиак и органические соединения азота, такие как аминокислоты. Аммиак и органический азот могут попадать в воду через сточные воды и стоки с земель, где вносился или хранился навоз.

Источники азота в Мексиканском заливе

Выявление источников питательных веществ — сложная задача, поскольку бассейн реки Миссисипи площадью более 1,2 миллиона квадратных миль является четвертым по величине бассейном в мире. Он охватывает около 40 процентов из 48 штатов, находящихся на нижнем уровне. Есть 31 штат, которые через бассейн реки Миссисипи впадают в Мексиканский залив, а источники питательных веществ находятся по всему бассейну .

Удобрения, используемые для обработки сельскохозяйственных культур, загрязнения воздуха и навоза, являются одними из основных источников азота, переносимого из бассейна реки Миссисипи в Мексиканский залив.

Проблемы с превышением уровня азота в окружающей среде

Избыток азота может нанести вред водным объектам

Избыток азота может вызвать чрезмерную стимуляцию роста водных растений и водорослей. Чрезмерный рост этих организмов, в свою очередь, может засорить водозаборы, использовать растворенного кислорода по мере их разложения и заблокировать свет для более глубоких вод. Озеро и водохранилище Может произойти эвтрофикация, которая приводит к появлению неприглядных водорослей на поверхности воды, иногда может приводить к гибели рыбы и даже к озеру, лишая его кислорода.Эффективность дыхания рыб и водных беспозвоночных может снижаться, что приводит к уменьшению разнообразия животных и растений и влияет на то, как мы используем воду для рыбалки, плавания и катания на лодках.

Избыток азота в воде может нанести вред людям

Цветущие водоросли на озере Ле-Аука-На, штат Иллинойс.

Кредит: Пол Террио, USGS

Избыток азота в виде нитратов в питьевой воде может быть вредным для грудных детей и молодняка домашнего скота. Чрезмерное количество нитратов может привести к ограничению транспорта кислорода в кровотоке.Младенцам в возрасте до 4 месяцев не хватает ферментов, необходимых для коррекции этого состояния («синдром голубого ребенка»).

Вариация нитратов в США

Концентрация нитратов (формы азота) в водоемах сильно различается по территории Соединенных Штатов. Природные и антропогенные процессы определяют концентрацию нитратов в воде. Национальная программа атмосферных отложений разработала карты, показывающие структуру нитратов, например, приведенную ниже, показывающую пространственную структуру нитратов в выбранных местах отбора проб на 2002 год.Вы должны знать, что эта контурная карта была разработана с использованием измерений нитратов в конкретных местах отбора проб; таким образом, контуры и изолинии были созданы с использованием интерполяции между точками данных. Необязательно использовать карту для документирования содержания нитратов в водоеме в определенном месте на карте, а, скорее, использовать карту как общий индикатор содержания нитратов по всей стране.

Источник: Национальная программа атмосферных отложений (NRSP-3) / Национальная сеть тенденций. (2004).Офис программы NADP, Управление водных ресурсов штата Иллинойс, 2204 Griffith Dr., Champaign, IL 61820.

Риски загрязнения нитратами неглубоких подземных вод

Большая часть страны использует подземные воды в качестве основного источника воды для многих нужд, от питьевой воды и других домашних нужд до орошения и общественного пользования, например, для водоснабжения парков. Конечно, геология и факторы, влияющие на доступность грунтовых вод, сильно различаются географически, но во многих местах, например на юге Джорджии, есть водоносные горизонты, которые могут поставлять много пресной воды очень близко к поверхности суши.Поскольку загрязнение азотом представляет собой большую проблему в неглубоких водоносных горизонтах , стоит знать, какие водоносные горизонты в Соединенных Штатах будут больше подвержены риску загрязнения азотом .

Карта, разработанная для исследования Геологической службы США, показывает районы с наибольшим риском загрязнения неглубоких подземных вод нитратами. Как правило, уязвимость водоносного горизонта представлена ​​дренажными характеристиками почвы — легкостью, с которой вода и химические вещества могут просачиваться в подземные воды — и степенью, в которой лесные массивы перемежаются с посевными площадями.Использование карты рисков для выявления и определения приоритетности загрязнения на более подробном уровне, чем представлено здесь, не рекомендуется, потому что местные различия в землепользовании, практики орошения , тип водоносного горизонта и количество осадков могут привести к концентрациям нитратов, которые не соответствуют моделям риска. показаны в национальном масштабе.

Хотите узнать больше об азоте и воде? Следуйте за мной на сайт «Питательные вещества и эвтрофикация»!

Азотный цикл | Науки о Земле

N 2 → NH 4 +

Азот (N) — важный компонент ДНК, РНК и белков, строительных блоков жизни.Все организмы нуждаются в азоте для жизни и роста. Хотя большая часть воздуха, которым мы дышим, имеет номер N 2 , большая часть азота в атмосфере недоступна для использования организмами. Это связано с тем, что сильная тройная связь между атомами азота в молекулах N 2 делает его относительно инертным или инертным, в то время как организмам необходим реактивный азот, чтобы иметь возможность включать его в клетки. Чтобы растения и животные могли использовать азот, газ N 2 сначала должен быть преобразован в более химически доступную форму, такую ​​как аммоний (NH 4 + ), нитрат (NO 3 ). ) или органический азот (например,г., мочевина, имеющая формулу (NH 2 ) 2 CO). Инертный характер N 2 означает, что биологически доступный азот часто находится в дефиците в естественных экосистемах, что ограничивает рост растений.

Азот — невероятно универсальный элемент, существующий как в неорганической, так и в органической формах, а также во многих различных степенях окисления. Движение азота между атмосферой, биосферой и геосферой в различных формах называется азотным циклом (рис. 1), одним из основных биогеохимических циклов.Подобно углеродному циклу, азотный цикл состоит из различных резервуаров азота и процессов, посредством которых эти резервуары обмениваются азотом (обратите внимание на стрелки на рисунке). (Для получения дополнительной информации см. Модуль углеродного цикла.)

Рисунок 1 : Азотный цикл. Желтые стрелки указывают на человеческие источники азота в окружающую среду. Красные стрелки указывают процессы, в которых микроорганизмы участвуют в преобразовании азота. Синие стрелки указывают физические силы, действующие на азот.Зеленые стрелки указывают на естественные процессы, влияющие на форму и судьбу азота, без участия микробов.

Процессы в круговороте азота

Пять основных процессов круговорота азота через биосферу, атмосферу и геосферу: фиксация азота, поглощение азота за счет роста организма, минерализация азота через распад, нитрификация и денитрификация. Микроорганизмы, особенно бактерии, играют важную роль во всех основных превращениях азота.Поскольку эти процессы опосредуются микробами или контролируются микроорганизмами, эти превращения азота имеют тенденцию происходить быстрее, чем геологические процессы, такие как движение плит, очень медленный, чисто физический процесс, который является частью углеродного цикла. Вместо этого на скорость влияют факторы окружающей среды, которые влияют на активность микробов, такие как температура, влажность и доступность ресурсов.

Контрольная точка понимания

Процессы в круговороте азота протекают с _______ скоростью, чем геологические процессы, такие как движение плит.

Рисунок 2 : Часть корневой системы клевера, несущая встречающиеся в природе клубеньки Rhizobium, бактерии, которые могут преобразовывать атмосферный азот посредством процесса азотфиксации. Каждый узелок около 2-3 мм в длину. Изображение любезно предоставлено http://helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm.image © The Microbial World

Фиксация азота

Фиксация азота — это процесс, в котором N 2 превращается в аммоний, или NH 4 + .Это единственный способ, которым организмы могут получать азот непосредственно из атмосферы; те немногие, которые могут это сделать, называются азотфиксирующими организмами. Некоторые бактерии, в том числе бактерии рода Rhizobium , способны связывать азот (или превращать его в аммоний) посредством метаболических процессов, аналогично тому, как млекопитающие при дыхании превращают кислород в CO 2 . Азотфиксирующие бактерии часто вступают в симбиотические отношения с растениями-хозяевами. Этот симбиоз, как хорошо известно, происходит в семействе бобовых растений (например,г., фасоль, горох, клевер). В этой связи азотфиксирующие бактерии населяют клубеньки бобовых (рис. 2) и получают углеводы и благоприятную окружающую среду от своего растения-хозяина в обмен на часть фиксированного ими азота. Существуют также азотфиксирующие бактерии, которые существуют без растений-хозяев, известные как свободноживущие азотфиксаторы. В водной среде сине-зеленые водоросли (на самом деле бактерии, называемые цианобактериями) являются важным свободноживущим фиксатором азота.

Помимо азотфиксирующих бактерий, высокоэнергетические природные явления, такие как молнии, лесные пожары и даже потоки горячей лавы, могут вызывать фиксацию меньшего, но значительного количества азота.Высокая энергия этих природных явлений может разорвать тройные связи молекул N 2 , тем самым делая отдельные атомы азота доступными для химического преобразования.

За последнее столетие люди стали таким же важным источником фиксированного азота, как и все природные источники вместе взятые. Сжигание ископаемого топлива, использование синтетических азотных удобрений и выращивание бобовых — все это фиксирует азот. Благодаря этой деятельности люди более чем вдвое увеличили количество фиксированного азота, ежегодно закачиваемого в биосферу (рис. 3), последствия которого обсуждаются ниже.

Рис. 3 : Недавнее увеличение антропогенной фиксации азота по сравнению с «естественной» фиксацией азота. Изменено из Vitousek, P.M .. и Matson, P.A. (1993). Сельское хозяйство, глобальный круговорот азота и поток газовых примесей. Биогеохимия глобальных изменений: радиационные следовые газы. Р. С. Оремланд. Нью-Йорк, Чепмен и Холл: 193-208.

Поглощение азота

NH 4 + → Органический N

Аммоний (NH 4 + ), продуцируемый азотфиксирующими бактериями, обычно быстро поглощается растением-хозяином, самими бактериями или другими почвенный организм и включены в белки и другие органические соединения азота, такие как ДНК.Когда организмы, приближающиеся к вершине пищевой цепи (например, мы!), Едят, мы поглощаем азот, который изначально был зафиксирован азотфиксирующими бактериями.

Минерализация азота

Органический N → NH 4 +

После включения азота в органическое вещество он часто превращается обратно в неорганический азот в результате процесса, называемого азотной минерализацией, иначе известного как распад.Когда организмы умирают, разлагатели (такие как бактерии и грибы) поглощают органические вещества и приводят к процессу разложения. Во время этого процесса значительное количество азота, содержащегося в мертвом организме, превращается в аммоний. Находясь в форме аммония, азот доступен для использования растениями или для дальнейшего преобразования в нитрат (NO 3 ) в процессе, называемом нитрификацией.

Нитрификация

NH 4 + → NO 3

Часть аммония, полученного при разложении, превращается в нитрат (NO 3 ) в процессе, называемом нитрификацией.Бактерии, которые проводят эту реакцию, получают от нее энергию. Для нитрификации требуется присутствие кислорода, поэтому нитрификация может происходить только в богатых кислородом средах, таких как циркулирующие или проточные воды, а также поверхностные слои почв и отложений. Процесс нитрификации имеет важные последствия. Ионы аммония (NH 4 + ) заряжены положительно и поэтому прилипают (сорбируются) к отрицательно заряженным частицам глины и органическому веществу почвы. Положительный заряд предотвращает вымывание аммонийного азота из почвы (или выщелачивание) дождями.Напротив, отрицательно заряженный нитрат-ион не удерживается частицами почвы и поэтому может вымываться из почвы, что приводит к снижению плодородия почвы и обогащению нитратами поверхностных и подземных вод ниже по течению.

Денитрификация

NO 3 → N 2 + N 2 O

За счет денитрификации окисленные формы азота, такие как нитрат (NO 3 ) и нитрит (NO 2 ) преобразуются в диазот (N 2 ) и, в меньшей степени, в газообразную закись азота (NO 2 ).Денитрификация — это анаэробный процесс, который осуществляется денитрифицирующими бактериями, которые превращают нитраты в диазот в следующей последовательности:

NO 3 → NO 2 → NO → N 2 O → N 2 .

Закись азота и закись азота — это газы, оказывающие воздействие на окружающую среду. Оксид азота (NO) способствует образованию смога, а закись азота (N 2 O) является важным парниковым газом, тем самым способствуя глобальному изменению климата.

После преобразования в диазот маловероятно, что он снова превратится в биологически доступную форму, поскольку он представляет собой газ и быстро уходит в атмосферу. Денитрификация — это единственная трансформация азота, при которой азот удаляется из экосистем (по существу необратимо), и она примерно уравновешивает количество азота, зафиксированное описанными выше фиксаторами азота.

Контрольная точка понимания

Какой процесс возвращает газообразный азот в атмосферу?

Изменение цикла азота человеком и его последствия для окружающей среды

В начале 20-го века, -го, -го века немецкий ученый по имени Фриц Габер выяснил, как сократить цикл азота, химически зафиксировав азот при высоких температурах и давлениях, создав удобрения. которые можно добавлять прямо в почву.Эта технология быстро распространилась на протяжении 90–1990-х годов, и, наряду с появлением новых сортов сельскохозяйственных культур, использование синтетических азотных удобрений привело к огромному росту продуктивности сельского хозяйства. Эта сельскохозяйственная продуктивность помогла нам прокормить быстро растущее население мира, но увеличение азотфиксации имело и некоторые негативные последствия. Хотя последствия, возможно, не так очевидны, как повышение глобальной температуры (см. Наш модуль анализа и интерпретации данных) или дыра в озоновом слое (см. Модуль «Практика науки»), они столь же серьезны и потенциально вредны для людей и людей. другие организмы.

Почему? Не все азотные удобрения, применяемые на сельскохозяйственных полях, остаются для питания сельскохозяйственных культур. Некоторые смываются с сельскохозяйственных полей дождевой или поливной водой, где они вымываются в поверхностные или грунтовые воды и могут накапливаться. В подземных водах, которые используются в качестве источника питьевой воды, избыток азота может привести к раку у людей и респираторной недостаточности у младенцев. Агентство по охране окружающей среды США установило стандарт содержания азота в питьевой воде в размере 10 мг на литр нитрата-N.К сожалению, многие системы (особенно в сельскохозяйственных районах) уже превышают этот уровень. Для сравнения, уровни нитратов в водах, которые не были изменены в результате деятельности человека, редко превышают 1 мг / л. В поверхностных водах добавленный азот может привести к чрезмерному обогащению питательными веществами, особенно в прибрежных водах, получающих приток из загрязненных рек. Это чрезмерное обогащение питательными веществами, также называемое эвтрофикацией, обвиняют в увеличении частоты случаев гибели рыбы в прибрежных районах, увеличении частоты вредоносного цветения водорослей и смене видов в прибрежных экосистемах.

Реактивный азот (например, NO 3 и NH 4 + ), присутствующий в поверхностных водах и почвах, также может попадать в атмосферу в виде оксида азота (NO), составляющего смог, который является компонентом смога. , а также как парниковый газ закись азота (N 2 O). В конце концов, этот атмосферный азот может попасть в чувствительную к азоту земную среду, что вызовет долгосрочные изменения. Например, оксиды азота составляют значительную часть кислотности в кислотных дождях, которые были обвинены в гибели и упадке лесов в некоторых частях Европы и на северо-востоке Соединенных Штатов.Увеличение осаждения атмосферного азота также объясняется более тонкими сдвигами в доминирующих видах и функциях экосистем в некоторых лесных и пастбищных экосистемах. Например, на бедных азотом серпентиновых почвах северных калифорнийских лугов растительные сообщества исторически ограничивались местными видами, которые могли выжить без большого количества азота. В настоящее время есть некоторые свидетельства того, что повышенные уровни поступления азота в атмосферу в результате близлежащих промышленных и сельскохозяйственных предприятий привели к вторжению в эти экосистемы неместных растений.Как отмечалось ранее, NO также является основным фактором образования смога, который, как известно, вызывает респираторные заболевания, такие как астма, как у детей, так и у взрослых.

В настоящее время большое количество исследований посвящено изучению влияния обогащения азотом воздуха, подземных и поверхностных вод. Ученые также изучают альтернативные методы ведения сельского хозяйства, которые позволят поддерживать высокую продуктивность, уменьшая при этом негативное воздействие, вызванное использованием удобрений.Эти исследования не только помогают нам количественно оценить, как люди изменили мир природы, но и помогают лучше понять процессы, участвующие в круговороте азота в целом.

Сводка

Хотя большая часть воздуха, которым мы дышим, имеет N 2 , молекулярный азот нельзя использовать напрямую для поддержания жизни. В этом модуле представлен обзор азотного цикла, одного из основных биогеохимических циклов. Описываются пять основных процессов в цикле.Модуль исследует влияние человека на круговорот азота, что приводит не только к увеличению сельскохозяйственного производства, но и к смогу, кислотным дождям, изменению климата и нарушениям экосистем.

Ключевые понятия

  • Азотный цикл — это набор биогеохимических процессов, посредством которых азот подвергается химическим реакциям, изменяет форму и перемещается через различные резервуары на Земле, включая живые организмы.

  • Азот необходим всем организмам для жизни и роста, поскольку он является важным компонентом ДНК, РНК и белка.Однако большинство организмов не может использовать атмосферный азот, самый большой резервуар.

  • Пять процессов в азотном цикле — фиксация, поглощение, минерализация, нитрификация и денитрификация — все запускаются микроорганизмами.

  • Люди влияют на глобальный круговорот азота, прежде всего за счет использования азотных удобрений.

  • NGSS
  • HS-C5.2, HS-ESS2.A1, HS-ESS3.C1, HS-LS1.C3

Джон Артур Харрисон, Ph.D. «Азотный цикл» Visionlearning Vol. EAS-2 (4), 2003.

Соединения: Азотная грунтовка | Биоцикл

15 августа 2016 г. | Общий

Соединения: азотная грунтовка

Салли Браун
BioCycle Август 2016

Я знал, что готов закончить аспирантуру, когда в пятый раз профессор пяти разных классов рассказал мне об азотном цикле.В агрономии и почвах вы так много узнаете об азоте (N), потому что он так важен и его так трудно определить. Азот, как правило, является наиболее востребованным питательным веществом для растений, и традиционно его запасы были самыми короткими. Растениям он нужен для роста, и людям тоже. Все белки имеют в своей структуре N — и вы знаете, насколько важен белок для нашего рациона. Никто не может выжить только на картофельных чипсах.
Азот — это сложно, потому что он меняется. Это может быть твердое тело или газ. Он может быть заперт и неподвижен.Он также может течь через почву, как вода через сито. А когда это газ, это может быть несколько видов газов, от безвредного до одного из самых вредных парниковых газов. Это также может быть основой правил внесения органических удобрений в землю. Другими словами, самое время для азотной грунтовки. Обещаю никаких тестов в конце.

Атмосфера

Начнем с атмосферы. Около 75 процентов воздуха составляет газообразный азот. Под газообразным азотом я подразумеваю N2. Хотя растения и люди хорошо получают кислород из воздуха (хотя это жалкие 17 процентов атмосферы), ни растения, ни люди не могут поглощать газообразный азот.Чтобы получить доступ к этому азоту, его нужно превратить из газа в твердую форму, что требует много энергии.
Ключ к этой реакции — изменение валентного состояния, то есть количества электронов, вращающихся вокруг ядра N. Ни одному атому не нужны эти электроны, и поэтому их нужно принуждать. Один из способов, которым эта трансформация происходит в природе, — это молния. Электрическая энергия в разряде молнии достаточно сильна, чтобы превратить газ в твердое тело, направив электроны на молекулу. Но мы не всегда можем рассчитывать на молнию, и пытаться приблизиться к этим болтам — не лучшая идея.
Наиболее важные естественные превращения азота производятся бактериями. Эти бактерии — ризобии, франки и некоторые водоросли — способны преобразовывать газ в твердую или минеральную форму с помощью процесса, называемого минерализацией. Они берут газообразный азот и превращают его в аммоний (Nh5 +). Другими словами, в нейтральный газ N сбрасываются три электрона. Это требует много энергии. Чтобы получить эту энергию, эти бактерии дружат с растениями и берут часть сахаров и углеводов в процессе фотосинтеза. Взамен они дают им азот, который они «фиксируют».
Растения-хозяева обычно называют бобовыми, они бывают разных форм и размеров. Фасоль — это бобовые, поэтому они полезны. В них много белка. Люцерна — еще одна вещь, поэтому она полезна для коров и лошадей. Фактически, фермеры сажают бобовые и другие культуры вместе, чтобы получить достаточно азота для этих культур. Но не все хотят добавлять в кукурузу чечевицу.
Пришли немцы в Первой мировой войне. Химики Фриц Габер и Карл Бош выяснили, как направить эти электроны в газ, используя энергию.Фактически, в зависимости от используемого источника энергии, для получения одной единицы аммиака требуется около 4 единиц CO2. Причина, по которой Хабер и Босх сделали это, заключалась в создании взрывчатых веществ, а именно тротила или тринитротолуола. Фактически, некоторые виды азотных удобрений также являются отличными взрывчатыми веществами, поэтому после бомбардировки Оклахома-Сити стало невозможно покупать нитрат аммония — самое популярное азотное удобрение.
Создание аммиачных удобрений стало основой зеленой революции в сельском хозяйстве.Как только газ N2 переходит в твердую форму аммиака, растениям и животным становится легко получить доступ к нему. Тем же животным также становится очень легко трансформировать его — и это та часть, где вы делаете переход от прямой линии (газ N2 к твердому или минеральному Nh5 +) — к этим кругам цикла азота. Все эти круги вращаются вокруг N, теряя часть этих электронов и в конечном итоге снова превращаясь в газ.

Азотный цикл

Нитрификация

Следующее, что происходит с азотом, если это аммоний, — это то, что микробы превращают его в нитрат (NO3-).Этот шаг называется нитрификацией. Это огромное изменение в балансе электронов: от трех лишних до пяти меньше. Это означает, что бактерии, выполняющие эту работу, получают много энергии для своих усилий. Это двухступенчатая реакция: сначала от аммония до нитрита, а затем от нитрита (NO2-) до нитрата. И это быстрая реакция. Нитраты — это форма, которая нравится большинству растений. Это также форма, которая очень быстро перемещается через почву, вызывая мертвую зону в Мексиканском заливе и другие проблемы эвтрофикации.
Эта критическая реакция важна, потому что она дает форму азота, которая является наиболее важной для питания растений, а также наиболее потенциально опасной для окружающей среды. Практически все правила, регулирующие содержание азота, приняты для предотвращения выброса излишков NO3- или нитратов в окружающую среду. Кроме того, иногда эта реакция не доходит до нитратов, и в конечном итоге азот может вернуться в атмосферу в виде газа. Не хороший нейтральный газ N2, которым мы вдыхаем каждый день, а скорее злой, в 296 раз превышающий эффективность газа закиси азота (N2O) CO2.Обычно это происходит, когда вокруг мало кислорода. Считается, что такое случается не так часто, но это может случиться.
Что делать, если у вас есть нитрат, но он не выщелочился и не превратился в закись азота? Микробы могут превратить его обратно в хороший нейтральный газ N2 в процессе, называемом денитрификацией. Это вообще хорошо. Обычно это происходит в среде, где очень мало кислорода. Хорошим примером являются водно-болотные угодья. Фактически, денитрификация — или превращение потенциально вредного для окружающей среды нитрата обратно в нейтральный газ, состоящий из большей части атмосферы, — это одно из основных преимуществ водно-болотных угодий.Эта реакция сбрасывает электроны обратно на нитрат. Однако, поскольку в этом процессе участвует несколько электронов, иногда он не всегда работает полностью. В результате это самый важный путь образования закиси азота. Это также объясняет, почему высокоглинистые почвы, которые легко могут быть насыщенными, и с низким содержанием кислорода, являются источником N2O.

Роль органики

Откуда во всем этом участвует органика? Органический азот — еще одна важная форма азота. Азот в растениях, людях, навозе, пищевых отходах и твердых биологических веществах находится в основном в органических формах.Это означает, что он координируется с углеродом, фосфором, кислородом и другими элементами в качестве белков. Хотя доступ к органическому азоту не такой сложный, как к газу N2 в атмосфере, он не является легко доступным для растений, не выщелачивается или не превращается в N2O. Чтобы органический азот преобразовался в минеральный азот (как вы уже догадались, этот процесс называется минерализацией), необходимо съесть содержащееся в нем органическое вещество. Существа, которые едят, обычно едят по тем же причинам, что и мы — энергия и питательные вещества.
Какая часть этого азота высвобождается из органической формы, будет зависеть от того, с каким количеством углерода он связан.Если C по отношению к N слишком много, органический N не выделяется. Фактически, если у вас есть почва со слишком большим количеством азотных удобрений, вы можете добавить к ней углерод и иммобилизовать избыток азота. Только при наличии дополнительного азота по отношению к C вы получите избыток азота и превращение в аммоний.
На самом базовом уровне наша моча — это то, как мы избавляемся от большей части потребляемого избытка азота. Это одна из причин того, что моча является прекрасным удобрением. N в моче находится в форме мочевины, которая очень доступна для растений.Напротив, азот в фекалиях представляет собой органический азот, и для его преобразования требуется гораздо больше времени. Переход от органического азота к минеральному азоту является относительно медленной реакцией — обычно занимает от нескольких месяцев до лет. Это критическая разница между удобрением синтетическими и органическими (то есть углеродными) материалами. Синтетические питательные вещества обычно представляют собой аммоний (диаммонийфосфат, известный как DAP, или моноаммонийфосфат, известный как MAP, или простой аммоний или мочевина). Они очень быстро превращаются в нитраты и могут выводиться из организма за считанные минуты или дни.
Азот в органических формах будет преобразовываться только потому, что сам углерод также минерализован и будет попадать в почву только тогда, когда азота более чем достаточно для насыщения потребителя. Это происходит от нескольких дней до нескольких лет. Это означает, что добавление 100 фунтов азота в почву в виде аммония и добавление эквивалентного количества в виде компоста, навоза или твердых биологических веществ даст очень разные количества растений и экологически значимого азота. Мы не можем точно сказать, сколько доступный N вы получаете от органических продуктов, но мы можем сделать приличную работу по оценке.И потенциал потерь при таких оценках намного ниже, чем при использовании синтетических удобрений.
Другими словами, при использовании с агрономической нормой, близкой к прогнозируемой, органические источники азота имеют очень небольшой потенциал причинения вреда окружающей среде. Это конец лекции. И хотя теста нет, надеюсь, вы увидите, что кормление вашей почвы сбалансированной диетой с медленным высвобождением — лучший способ замкнуть цикл и завершить азотный цикл.
Салли Браун — доцент-исследователь Вашингтонского университета в Сиэтле и член редакционного совета BioCycle.


% PDF-1.4 % 453 0 объект > эндобдж xref 453 853 0000000016 00000 н. 0000019117 00000 п. 0000019264 00000 п. 0000029911 00000 н. 0000030043 00000 п. 0000030182 00000 п. 0000030320 00000 п. 0000030807 00000 п. 0000031056 00000 п. 0000031530 00000 н. 0000031730 00000 п. 0000032100 00000 н. 0000032290 00000 п. 0000032612 00000 п. 0000032639 00000 п. 0000032689 00000 п. 0000032739 00000 п. 0000032789 00000 п. 0000032839 00000 п. 0000032888 00000 п. 0000032938 00000 п. 0000032988 00000 п. 0000033038 00000 п. 0000033087 00000 п. 0000033137 00000 п. 0000033187 00000 п. 0000033237 00000 п. 0000033287 00000 п. 0000033336 00000 п. 0000033386 00000 п. 0000033436 00000 п. 0000033486 00000 п. 0000033536 00000 п. 0000033586 00000 п. 0000033634 00000 п. 0000033684 00000 п. 0000033734 00000 п. 0000033782 00000 п. 0000033832 00000 п. 0000033880 00000 п. 0000033930 00000 н. 0000033980 00000 п. 0000034030 00000 п. 0000034079 00000 п. 0000034129 00000 п. 0000034179 00000 п. 0000034293 00000 п. 0000034405 00000 п. 0000034432 00000 п. 0000035142 00000 п. 0000035397 00000 п. 0000035849 00000 п. 0000060552 00000 п. 0000086545 00000 п. 0000112555 00000 н. 0000139699 00000 н. 0000166180 00000 н. 0000197199 00000 н. 0000197566 00000 н. 0000197878 00000 н. 0000198307 00000 н. 0000198702 00000 н. 0000198959 00000 н. 0000199347 00000 н. 0000236014 00000 н. 0000256547 00000 н. 0000283124 00000 н. 0000311707 00000 н. 0000311970 00000 н. 0000312688 00000 н. 0000312758 00000 н. 0000312891 00000 н. 0000322663 00000 н. 0000354587 00000 н. 0000386511 00000 н. 0000404724 00000 н. 0000404794 00000 н. 0000404912 00000 н. 0000424313 00000 п. 0000424588 00000 н. 0000425026 00000 н. 0000447348 00000 н. 0000451731 00000 н. 0000452256 00000 п. 0000452683 00000 п. 0000453396 00000 н. 0000454067 00000 н. 0000454365 00000 н. 0000454908 00000 н. 0000455564 00000 н. 0000456242 00000 н. 0000456579 00000 п. 0000457119 00000 н. 0000457717 00000 н. 0000458292 00000 н. 0000458859 00000 н. 0000458988 00000 н. 0000459642 00000 н. 0000460266 00000 н. 0000460868 00000 н. 0000461327 00000 н. 0000461981 00000 н. 0000462037 00000 н. 0000462427 00000 н. 0000463023 00000 н. 0000463079 00000 н. 0000463716 00000 н. 0000463772 00000 н. 0000464443 00000 п. 0000464884 00000 н. 0000465527 00000 н. 0000465696 00000 п. 0000466095 00000 н. 0000466611 00000 н. 0000466724 00000 н. 0000466848 00000 н. 0000466972 00000 н. 0000467042 00000 н. 0000467154 00000 н. 0000483532 00000 н. 0000483801 00000 н. 0000484240 00000 н. 0000484267 00000 н. 0000484752 00000 н. 0000486006 00000 н. 0000486318 00000 н. 0000487986 00000 н. 0000488314 00000 н. 0000506318 00000 н. 0000506578 00000 н. 0000506909 00000 н. 0000512599 00000 н. 0000512874 00000 н. 0000513179 00000 н. 0000528044 00000 н. 0000528304 00000 н. 0000577345 00000 н. 0000577373 00000 п. 0000577501 00000 н. 0000577598 00000 н. 0000577785 00000 н. 0000577973 00000 п. 0000578158 00000 н. 0000578349 00000 н. 0000578539 00000 н. 0000578728 00000 н. 0000578915 00000 н. 0000579105 00000 н. 0000579292 00000 н. 0000579480 00000 н. 0000579669 00000 н. 0000579860 00000 н. 0000580053 00000 н. 0000580243 00000 н. 0000580435 00000 п. 0000580626 00000 н. 0000580815 00000 н. 0000581006 00000 н. 0000581193 00000 н. 0000581384 00000 н. 0000581573 00000 н. 0000581763 00000 н. 0000581952 00000 н. 0000582143 00000 н. 0000582333 00000 п. 0000582524 00000 н. 0000582713 00000 н. 0000582903 00000 н. 0000583093 00000 н. 0000583285 00000 н. 0000583475 00000 н. 0000583666 00000 н. 0000583857 00000 н. 0000584048 00000 н. 0000584239 00000 н. 0000584427 00000 н. 0000584616 00000 н. 0000584806 00000 н. 0000584996 00000 н. 0000585188 00000 н. 0000585380 00000 н. 0000585572 00000 н. 0000585763 00000 н. 0000585953 00000 п. 0000586144 00000 п. 0000586334 00000 н. 0000586524 00000 н. 0000586713 00000 н. 0000586903 00000 н. 0000587093 00000 н. 0000587284 00000 н. 0000587475 00000 н. 0000587665 00000 н. 0000587856 00000 н. 0000588046 00000 н. 0000588235 00000 н. 0000588423 00000 н. 0000588616 00000 н. 0000588802 00000 н. 0000588992 00000 н. 0000589183 00000 н. 0000589372 00000 н. 0000589564 00000 н. 0000589755 00000 н. 0000589949 00000 н. 00005 00000 п. 00005

00000 н. 00005

00000 н. 0000590714 00000 н. 0000590907 00000 н. 0000591096 00000 н. 0000591287 00000 н. 0000591475 00000 н. 0000591667 00000 н. 0000591857 00000 н. 0000592049 00000 н. 0000592239 00000 н. 0000592429 00000 н. 0000592619 00000 н. 0000592811 00000 н. 0000592999 00000 н. 0000593190 00000 н. 0000593380 00000 н. 0000593570 00000 н. 0000593758 00000 н. 0000593947 00000 н. 0000594137 00000 н. 0000594327 00000 н. 0000594517 00000 н. 0000594708 00000 н. 0000594898 00000 н. 0000595089 00000 н. 0000595279 00000 н. 0000595468 00000 н. 0000595658 00000 н. 0000595848 00000 н. 0000596036 00000 н. 0000596226 00000 н. 0000596417 00000 н. 0000596607 00000 н. 0000596798 00000 н. 0000596989 00000 н. 0000597173 00000 н. 0000597364 00000 н. 0000597554 00000 н. 0000597745 00000 н. 0000597936 00000 н. 0000598126 00000 п. 0000598316 00000 н. 0000598506 00000 н. 0000598697 00000 п. 0000598889 00000 н. 0000599078 00000 н. 0000599268 00000 н. 0000599459 00000 н. 0000599650 00000 н. 0000599841 00000 н. 0000600031 00000 н. 0000600220 00000 н. 0000600410 00000 п. 0000600599 00000 н. 0000600788 00000 н. 0000600978 00000 п. 0000601168 00000 н. 0000601357 00000 н. 0000601547 00000 н. 0000601737 00000 н. 0000601930 00000 н. 0000602122 00000 н. 0000602312 00000 н. 0000602500 00000 н. 0000602689 00000 н. 0000602877 00000 н. 0000603067 00000 н. 0000603256 00000 н. 0000603448 00000 н. 0000603638 00000 н. 0000603828 00000 н. 0000604019 00000 п. 0000604205 00000 н. 0000604397 00000 н. 0000604589 00000 н. 0000604777 00000 н. 0000604968 00000 н. 0000605160 00000 н. 0000605350 00000 н. 0000605542 00000 н. 0000605732 00000 н. 0000605922 00000 н. 0000606114 00000 п. 0000606304 00000 н. 0000606494 00000 н. 0000606683 00000 п. 0000606873 00000 н. 0000607063 00000 н. 0000607254 00000 н. 0000607446 00000 н. 0000607636 00000 н. 0000607826 00000 н. 0000608016 00000 н. 0000608207 00000 н. 0000608398 00000 н. 0000608589 00000 н. 0000608779 00000 н. 0000608970 00000 н. 0000609160 00000 н. 0000609350 00000 п. 0000609540 00000 н. 0000609728 00000 н. 0000609918 00000 н. 0000610110 00000 п. 0000610302 00000 н. 0000610492 00000 п. 0000610684 00000 п. 0000610874 00000 п. 0000611064 00000 н. 0000611254 00000 н. 0000611444 00000 н. 0000611636 00000 н. 0000611824 00000 н. 0000612015 00000 н. 0000612205 00000 н. 0000612395 00000 н. 0000612586 00000 н. 0000612777 00000 н. 0000612967 00000 н. 0000613156 00000 н. 0000613344 00000 п. 0000613534 00000 п. 0000613724 00000 н. 0000613914 00000 н. 0000614103 00000 п. 0000614294 00000 н. 0000614484 00000 н. 0000614672 00000 н. 0000614861 00000 н. 0000615053 00000 н. 0000615244 00000 н. 0000615434 00000 н. 0000615623 00000 н. 0000615815 00000 н. 0000616005 00000 н. 0000616196 00000 н. 0000616386 00000 п. 0000616576 00000 н. 0000616766 00000 н. 0000616957 00000 н. 0000617148 00000 н. 0000617339 00000 н. 0000617528 00000 н. 0000617717 00000 н. 0000617907 00000 н. 0000618097 00000 н. 0000618286 00000 н. 0000618474 00000 н. 0000618663 00000 п. 0000618851 00000 п. 0000619040 00000 н. 0000619230 00000 н. 0000619419 00000 н. 0000619609 00000 н. 0000619801 00000 п. 0000619993 00000 н. 0000620181 00000 н. 0000620372 00000 н. 0000620562 00000 н. 0000620752 00000 н. 0000620945 00000 н. 0000621136 00000 н. 0000621325 00000 н. 0000621515 00000 н. 0000621707 00000 н. 0000621898 00000 н. 0000622090 00000 н. 0000622282 00000 п. 0000622471 00000 н. 0000622660 00000 н. 0000622850 00000 н. 0000623040 00000 н. 0000623229 00000 н. 0000623419 00000 п. 0000623609 00000 н. 0000623799 00000 н. 0000623989 00000 п. 0000624178 00000 н. 0000624368 00000 н. 0000624559 00000 н. 0000624747 00000 н. 0000624937 00000 н. 0000625125 00000 н. 0000625314 00000 н. 0000625504 00000 н. 0000625694 00000 н. 0000625886 00000 н. 0000626077 00000 н. 0000626268 00000 н. 0000626458 00000 п. 0000626650 00000 н. 0000626841 00000 н. 0000627030 00000 н. 0000627221 00000 н. 0000627413 00000 н. 0000627604 00000 н. 0000627792 00000 н. 0000627982 00000 н. 0000628172 00000 п. 0000628361 00000 п. 0000628550 00000 н. 0000628740 00000 н. 0000628930 00000 н. 0000629120 00000 н. 0000629310 00000 н. 0000629499 00000 н. 0000629689 00000 н. 0000629879 00000 н. 0000630069 00000 н. 0000630258 00000 н. 0000630447 00000 н. 0000630637 00000 п. 0000630830 00000 н. 0000631020 00000 н. 0000631209 00000 н. 0000631391 00000 н. 0000631580 00000 н. 0000631768 00000 н. 0000631954 00000 н. 0000632142 00000 н. 0000632330 00000 н. 0000632516 00000 н. 0000632705 00000 н. 0000632895 00000 н. 0000633079 00000 п. 0000633266 00000 н. 0000633458 00000 н. 0000633650 00000 н. 0000633843 00000 н. 0000634033 00000 н. 0000634225 00000 н. 0000634417 00000 н. 0000634609 00000 п. 0000634801 00000 п. 0000634990 00000 н. 0000635179 00000 п. 0000635372 00000 п. 0000635562 00000 н. 0000635753 00000 п. 0000635942 00000 н. 0000636133 00000 п. 0000636323 00000 н. 0000636513 00000 н. 0000636705 00000 п. 0000636891 00000 н. 0000637081 00000 п. 0000637272 00000 н. 0000637463 00000 п. 0000637652 00000 н. 0000637841 00000 п. 0000638031 00000 н. 0000638221 00000 п. 0000638411 00000 п. 0000638599 00000 н. 0000638790 00000 н. 0000638982 00000 п. 0000639171 00000 п. 0000639362 00000 п. 0000639552 00000 п. 0000639744 00000 н. 0000639925 00000 н. 0000640115 00000 п. 0000640305 00000 п. 0000640494 00000 п. 0000640684 00000 п. 0000640875 00000 н. 0000641066 00000 н. 0000641255 00000 н. 0000641445 00000 н. 0000641634 00000 н. 0000641825 00000 н. 0000642014 00000 н. 0000642202 00000 н. 0000642387 00000 н. 0000642576 00000 н. 0000642766 00000 н. 0000642957 00000 н. 0000643147 00000 н. 0000643336 00000 н. 0000643526 00000 н. 0000643716 00000 н. 0000643909 00000 н. 0000644100 00000 н. 0000644290 00000 н. 0000644481 00000 н. 0000644672 00000 н. 0000644862 00000 н. 0000645052 00000 н. 0000645243 00000 п. 0000645433 00000 п. 0000645624 00000 н. 0000645814 00000 н. 0000646004 00000 н. 0000646195 00000 н. 0000646385 00000 н. 0000646576 00000 н. 0000646766 00000 н. 0000646956 00000 н. 0000647145 00000 н. 0000647335 00000 н. 0000647525 00000 н. 0000647714 00000 н. 0000647906 00000 н. 0000648095 00000 н. 0000648287 00000 н. 0000648477 00000 н. 0000648668 00000 н. 0000648859 00000 н. 0000649050 00000 н. 0000649241 00000 н. 0000649431 00000 н. 0000649623 00000 н. 0000649814 00000 н. 0000650006 00000 н. 0000650198 00000 п. 0000650389 00000 н. 0000650581 00000 н. 0000650771 00000 п. 0000650961 00000 п. 0000651151 00000 н. 0000651341 00000 н. 0000651531 00000 н. 0000651720 00000 н. 0000651912 00000 н. 0000652102 00000 н. 0000652293 00000 н. 0000652481 00000 н. 0000652671 00000 н. 0000652861 00000 н. 0000653050 00000 н. 0000653240 00000 н. 0000653431 00000 н. 0000653623 00000 н. 0000653812 00000 н. 0000654003 00000 н. 0000654191 00000 п. 0000654380 00000 н. 0000654570 00000 н. 0000654762 00000 н. 0000654952 00000 н. 0000655141 00000 н. 0000655333 00000 н. 0000655521 00000 н. 0000655713 00000 н. 0000655904 00000 н. 0000656094 00000 н. 0000656285 00000 н. 0000656477 00000 н. 0000656668 00000 н. 0000656859 00000 н. 0000657050 00000 н. 0000657241 00000 н. 0000657431 00000 н. 0000657620 00000 н. 0000657810 00000 н. 0000658002 00000 н. 0000658192 00000 н. 0000658383 00000 п. 0000658575 00000 н. 0000658767 00000 н. 0000658961 00000 н. 0000659153 00000 н. 0000659345 00000 н. 0000659536 00000 н. 0000659728 00000 н. 0000659921 00000 н. 0000660114 00000 п. 0000660305 00000 п. 0000660497 00000 н. 0000660688 00000 н. 0000660878 00000 п. 0000661068 00000 н. 0000661260 00000 н. 0000661451 00000 н. 0000661644 00000 н. 0000661835 00000 н. 0000662027 00000 н. 0000662220 00000 н. 0000662412 00000 н. 0000662602 00000 н. 0000662794 00000 н. 0000662987 00000 н. 0000663179 00000 н. 0000663372 00000 н. 0000663563 00000 н. 0000663755 00000 н. 0000663946 00000 н. 0000664139 00000 н. 0000664329 00000 н. 0000664522 00000 н. 0000664710 00000 н. 0000664902 00000 н. 0000665095 00000 н. 0000665284 00000 н. 0000665474 00000 н. 0000665664 00000 н. 0000665854 00000 п. 0000666047 00000 н. 0000666239 00000 н. 0000666431 00000 н. 0000666626 00000 н. 0000666817 00000 н. 0000667010 00000 н. 0000667201 00000 н. 0000667394 00000 н. 0000667585 00000 н. 0000667777 00000 н. 0000667969 00000 н. 0000668161 00000 п. 0000668353 00000 п. 0000668546 00000 н. 0000668738 00000 п. 0000668928 00000 п. 0000669119 00000 н. 0000669310 00000 п. 0000669501 00000 п. 0000669692 00000 н. 0000669884 00000 н. 0000670074 00000 н. 0000670264 00000 н. 0000670454 00000 н. 0000670643 00000 п. 0000670831 00000 н. 0000671023 00000 н. 0000671215 00000 н. 0000671404 00000 н. 0000671594 00000 н. 0000671786 00000 н. 0000671975 00000 н. 0000672162 00000 н. 0000672353 00000 п. 0000672542 00000 н. 0000672732 00000 н. 0000672920 00000 н. 0000673110 00000 н. 0000673299 00000 н. 0000673489 00000 н. 0000673680 00000 н. 0000673868 00000 н. 0000674055 00000 н. 0000674243 00000 н. 0000674433 00000 н. 0000674621 00000 н. 0000674809 00000 н. 0000674997 00000 н. 0000675189 00000 н. 0000675382 00000 н. 0000675572 00000 н. 0000675759 00000 н. 0000675944 00000 н. 0000676134 00000 н. 0000676322 00000 н. 0000676513 00000 н. 0000676701 00000 н. 0000676891 00000 н. 0000677080 00000 н. 0000677269 00000 н. 0000677460 00000 н. 0000677653 00000 н. 0000677759 00000 н. 0000677858 00000 н. 0000678047 00000 н. 0000678238 00000 п. 0000678433 00000 н. 0000678624 00000 н. 0000678745 00000 н. 0000678844 00000 н. 0000679031 00000 н. 0000679220 00000 н. 0000679342 00000 н. 0000679441 00000 н. 0000679629 00000 н. 0000679819 00000 н. 0000680010 00000 н. 0000680117 00000 п. 0000680216 00000 н. 0000680407 00000 н. 0000680528 00000 н. 0000680627 00000 н. 0000680815 00000 н. 0000681005 00000 н. 0000681196 00000 н. 0000681388 00000 н. 0000681577 00000 н. 0000681768 00000 н. 0000681957 00000 н. 0000682147 00000 н. 0000682340 00000 н. 0000682532 00000 н. 0000682724 00000 н. 0000682916 00000 н. 0000683108 00000 н. 0000683301 00000 п. 0000683493 00000 н. 0000683684 00000 н. 0000683874 00000 н. 0000684064 00000 н. 0000684256 00000 н. 0000684447 00000 н. 0000684639 00000 н. 0000684830 00000 н. 0000685022 00000 н. 0000685212 00000 н. 0000685402 00000 н. 0000685594 00000 н. 0000685787 00000 н. 0000685980 00000 н. 0000686172 00000 н. 0000686363 00000 н. 0000686554 00000 н. 0000686744 00000 н. 0000686934 00000 н. 0000687126 00000 н. 0000687317 00000 н. 0000687509 00000 н. 0000687703 00000 н. 0000687895 00000 п. 0000688086 00000 н. 0000688276 00000 н. 0000688468 00000 н. 0000688658 00000 н. 0000688849 00000 н. 0000689040 00000 н. 0000689233 00000 н. 0000689426 00000 н. 0000689616 00000 н. 0000689807 00000 н. 0000689996 00000 н. 00006 00000 п. 00006
00000 н. 00006
00000 н. 0000690759 00000 н. 0000690950 00000 н. 0000691141 00000 п. 0000691332 00000 н. 0000691524 00000 н. 0000691716 00000 н. 0000691908 00000 п. 0000692100 00000 н. 0000692292 00000 н. 0000692484 00000 н. 0000692676 00000 н. 0000692755 00000 н. 0000692951 00000 н. 0000693002 00000 п. 0000693038 00000 н. 0000693117 00000 п. 0000706160 00000 п. 0000706494 00000 н. 0000706563 00000 н. 0000706681 00000 п. 0000719724 00000 н. 0000734687 00000 н. 0000735057 00000 н. 0000735136 00000 п. 0000735559 00000 н. 0000738107 00000 п. 0000738936 00000 н. 0000740941 00000 н. 0000741583 00000 н. 0000743949 00000 н. 0000744722 00000 н. 0000746965 00000 н. 0000748003 00000 н. 0000750583 00000 н. 0000751788 00000 н. 0000753939 00000 н. 0000754536 00000 н. 0000756722 00000 н. 0000757493 00000 н. 0000759668 00000 н. 0000760590 00000 н. 0000762785 00000 н. 0000763723 00000 п. 0000766034 00000 н. 0000766669 00000 н. 0000768980 00000 н. 0000769752 00000 н. 0000771915 00000 н. 0000772736 00000 н. 0000774762 00000 н. 0000775474 00000 н. 0000778076 00000 н. 0000779118 00000 н. 0000781166 00000 н. 0000781598 00000 н. 0000783778 00000 н. 0000784690 00000 н. 0000786967 00000 н. 0000787872 00000 н. 00007 00000 н. 0000791392 00000 н. 0000793413 00000 п. 0000794097 00000 п. 0000796340 00000 н. 0000797366 00000 н. 0000807959 00000 н. 0000814355 00000 н. 0000825011 00000 н. 0000853392 00000 н. 0000855916 00000 п. 0000856441 00000 н. 0000858828 00000 н. 0000859745 00000 н. 0000861675 00000 н. 0000862048 00000 н. 0000864174 00000 н. 0000864839 00000 н. 0000867362 00000 н. 0000867881 00000 н. 0000870150 00000 н. 0000870605 00000 н. 0000872815 00000 н. 0000873254 00000 н. 0000875358 00000 п. 0000875774 00000 н. 0000878321 00000 н. 0000879414 00000 н. 0000882113 00000 п. 0000882667 00000 н. 0000885470 00000 п. 0000886377 00000 н. 0000888889 00000 н. 00008 00000 н. 0000892193 00000 н. 0000892582 00000 н. 0000894575 00000 н. 0000894966 00000 н. 0000897171 00000 п. 0000898146 00000 п. 00004 00000 н. 0000

1 00000 п. 0000

8 00000 н. 0000

2 00000 н. 0000

8 00000 н. 0000

8 00000 п. 0000910598 00000 н. 0000911334 00000 н. 0000914552 00000 п. 0000915138 00000 н. 0000918008 00000 н. 0000920847 00000 н. 0000923014 00000 н. 0000923716 00000 н. 0000018929 00000 п. 0000017707 00000 п. трейлер ] / Назад 1410951 / XRefStm 18929 >> startxref 0 %% EOF 1305 0 объект > поток h ޼ VklTE> gҽ [ewȖ6l ؅ PFhZRZ] SvRhTf4 @} — h? 0mbbZGcchMEb; wcSg23 瞙 wY

Азот — управление питательными веществами | Mosaic Crop Nutrition

Азот в растениях

Здоровые растения часто содержат от 3 до 4 процентов азота в надземных тканях.Это гораздо более высокая концентрация по сравнению с другими питательными веществами. Углерод, водород и кислород, питательные вещества, которые не играют значительной роли в большинстве программ управления плодородием почвы, являются единственными другими питательными веществами, присутствующими в более высоких концентрациях.

Азот так важен, потому что он является основным компонентом хлорофилла, соединения, с помощью которого растения используют энергию солнечного света для производства сахаров из воды и углекислого газа (т. Е. Фотосинтеза). Он также является основным компонентом аминокислот, строительных блоков белков.Без белков растения увядают и умирают. Некоторые белки действуют как структурные единицы в растительных клетках, в то время как другие действуют как ферменты, делая возможными многие биохимические реакции, на которых основана жизнь. Азот является компонентом соединений, переносящих энергию, таких как АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ позволяет клеткам сохранять и использовать энергию, выделяемую при метаболизме. Наконец, азот является важным компонентом нуклеиновых кислот, таких как ДНК, генетического материала, который позволяет клеткам (и, в конечном итоге, целым растениям) расти и воспроизводиться.Без азота не было бы жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Структура аминокислоты

Азот необходим для получения оптимальных урожаев сельскохозяйственных культур. Важный компонент аминокислот в белке, он также напрямую увеличивает содержание белка в растениях.

Почвенный азот

Почвенный азот существует в трех основных формах: органические соединения азота, ионы аммония (NH₄⁺) и ионы нитрата (NO₃⁻).

В любой момент времени от 95 до 99 процентов потенциально доступного азота в почве находится в органических формах, либо в растительных и животных остатках, в относительно стабильном органическом веществе почвы, либо в живых почвенных организмах, в основном микробах, таких как бактерии. .Этот азот не доступен растениям напрямую, но некоторые могут быть преобразованы в доступные формы микроорганизмами. Очень небольшое количество органического азота может присутствовать в растворимых органических соединениях, таких как мочевина, которые могут быть мало доступны для растений.

Большая часть доступного для растений азота находится в неорганических формах NH₄⁺ и NO₃⁻ (иногда называемых минеральным азотом). Ионы аммония связываются с отрицательно заряженным катионообменным комплексом (CEC) почвы и ведут себя так же, как и другие катионы в почве.Ионы нитрата не связываются с твердыми веществами почвы, потому что они несут отрицательные заряды, но существуют растворенными в почвенной воде или осаждаются в виде растворимых солей в сухих условиях.

Природные источники азота в почве

Азот в почве, который в конечном итоге может быть использован растениями, имеет два источника: азотсодержащие минералы и огромный запас азота в атмосфере. Азот в минералах почвы высвобождается при разложении минерала. Этот процесс, как правило, довольно медленный и лишь незначительно способствует азотному питанию большинства почв.Однако на почвах, содержащих большое количество богатых NH2 глин (встречающихся в природе или созданных путем фиксации NH2, добавленного в качестве удобрения), в некоторые годы может быть значительное количество азота, поступающего из минеральной фракции.

Атмосферный азот является основным источником азота в почвах. В атмосфере он существует в очень инертной форме азота и должен быть преобразован, прежде чем он станет полезным в почве. Количество азота, добавляемого в почву таким образом, напрямую связано с грозовой активностью, но большинство территорий, вероятно, получают из этого источника не более 20 фунтов азота на акр в год.

Бактерии, такие как Rhizobia, которые инфицируют (клубеньчат) корни бобовых растений и получают от них много энергии, могут усваивать гораздо больше азота в год (некоторые — более 100 фунтов азота на акр). Когда количество азота, фиксируемого Rhizobia, превышает количество азота, необходимое самим микробам, он высвобождается для использования бобовыми растениями-хозяевами. Вот почему бобовые с клубеньками часто не реагируют на внесение азотных удобрений. Они уже получают достаточно от бактерий.

Азотный цикл

Азот может претерпевать множество преобразований в почве.Эти превращения часто группируются в систему, называемую азотным циклом, которая может быть представлена ​​с разной степенью сложности. Азотный цикл подходит для понимания управления питательными веществами и удобрениями. Поскольку микроорганизмы ответственны за большинство этих процессов, они происходят очень медленно, если вообще происходят, когда температура почвы ниже 50 ° F, но их скорость быстро увеличивается по мере того, как почва становится теплее.

В основе азотного цикла лежит превращение неорганического азота в органический и наоборот.По мере роста микроорганизмы удаляют H₄⁺ и NO₃⁻ из доступного в почве пула неорганического азота, превращая его в органический азот в процессе, называемом иммобилизацией. Когда эти организмы умирают и разлагаются другими, избыток NH2 может быть высвобожден обратно в неорганический бассейн в процессе, называемом минерализацией. Азот также может минерализоваться, когда микроорганизмы разлагают материал, содержащий больше азота, чем они могут использовать за один раз, такие материалы, как остатки бобовых культур или навоз. Иммобилизация и минерализация осуществляются большинством микроорганизмов, и наиболее быстро происходят, когда почвы теплые и влажные, но не насыщенные водой.Количество неорганического азота, доступного для использования в сельскохозяйственных культурах, часто зависит от количества происходящей минерализации и баланса между минерализацией и иммобилизацией.

Ионы аммония (NH₄⁺), которые не иммобилизуются или быстро не поглощаются высшими растениями, обычно быстро превращаются в ионы NO₃⁻ в процессе, называемом нитрификацией. Это двухэтапный процесс, во время которого бактерии, называемые Nitrosomonas, превращают NH₄⁺ в нитрит (NO₂⁻), а затем другие бактерии, Nitrobacter, превращают NO₂⁻ в NO₃⁻.Этот процесс требует хорошо аэрированной почвы и происходит достаточно быстро, чтобы в течение вегетационного периода в почвах обычно находился в основном NO₃⁻, а не NH₄⁺.

Азотный цикл включает несколько путей, по которым доступный для растений азот может выводиться из почвы. Нитратный азот обычно более подвержен потерям, чем аммонийный азот. Существенные механизмы потерь включают выщелачивание, денитрификацию, улетучивание и удаление урожая.

Нитратная форма азота настолько растворима, что легко выщелачивается, когда избыток воды просачивается через почву.Это может быть основным механизмом потерь в почвах с крупной структурой, где вода просачивается свободно, но меньше проблем в почвах с более мелкой текстурой, более непроницаемых, где просачивание происходит очень медленно.

Эти последние почвы имеют тенденцию легко насыщаться, и когда микроорганизмы истощают запасы свободного кислорода во влажной почве, некоторые получают его, разлагая NO₃⁻. В этом процессе, называемом денитрификацией, NO₃⁻ превращается в газообразные оксиды азота или в газообразный N₂, которые недоступны для растений. Денитрификация может вызвать большие потери азота, когда почвы теплые и остаются насыщенными более нескольких дней.

Потери азота NH₄⁺ менее распространены и происходят в основном из-за испарения. Ионы аммония в основном представляют собой молекулы безводного аммиака (NH₃) с присоединенным дополнительным ионом водорода (H⁺). Когда этот лишний H2 удаляется из иона NH2 другим ионом, таким как гидроксил (OH⁻), образующаяся молекула NH2 может испаряться или улетучиваться из почвы. Этот механизм наиболее важен в почвах с высоким pH , которые содержат большое количество ионов OH⁻.

Уборка урожая представляет собой потерю, поскольку азот из собранных частей сельскохозяйственных культур полностью удаляется с поля.Азот в пожнивных остатках возвращается в систему, и его лучше рассматривать как иммобилизованный, а не удаляемый. Многое в конечном итоге минерализуется и может быть повторно использовано урожаем.

Потребность в азоте и поглощение растениями

Растения поглощают азот из почвы в виде ионов NH₄⁺ и NO₃⁻, но, поскольку нитрификация широко распространена в сельскохозяйственных почвах, большая часть азота поглощается в виде нитратов. Нитраты свободно перемещаются к корням растений, поскольку они поглощают воду. Попадая в растение, NO₃⁻ восстанавливается до формы NH₂ и ассимилируется с образованием более сложных соединений.Поскольку растениям требуется очень большое количество азота, для его неограниченного поглощения необходима обширная корневая система. Растения с корнями, ограниченными уплотнением, могут проявлять признаки дефицита азота даже при наличии достаточного количества азота в почве.

Источник: TFI

Большинство растений постоянно получают азот из почвы на протяжении всей своей жизни, и потребность в азоте обычно увеличивается с увеличением размера растений. Растение, снабженное достаточным количеством азота, быстро растет и дает большое количество сочной зеленой листвы.Обеспечение достаточного количества азота позволяет однолетним культурам, таким как кукуруза, вырасти до полной зрелости, а не задерживать ее. Растение с дефицитом азота, как правило, невелико и медленно развивается из-за недостатка азота, необходимого для производства адекватных структурных и генетических материалов. Обычно он бледно-зеленый или желтоватый, потому что ему не хватает хлорофилла. Старые листья часто некротизируются и отмирают, поскольку растение переносит азот из менее важных старых тканей в более важные молодые.

С другой стороны, некоторые растения могут расти так быстро при избытке азота, что они развивают протоплазму быстрее, чем они могут создать достаточный поддерживающий материал в клеточных стенках.Такие растения часто бывают довольно слабыми и могут быть подвержены механическим повреждениям. Пример такого эффекта — развитие слабой соломы и полегание мелких зерен.

Управление удобрениями

Азотный цикл

Нормы внесения азотных удобрений определяются выращиваемой культурой, целевой урожайностью и количеством азота, которое может быть обеспечено почвой. Нормы, необходимые для получения разных урожаев с разных культур, различаются в зависимости от региона, и такие решения обычно основываются на местных рекомендациях и опыте.

Факторы, определяющие количество азота, поступающего в почву

  • Количество азота, высвобожденного из органического вещества почвы

  • Количество азота, высвобожденного при разложении остатков предыдущего урожая

  • Любой азот поставляется с предыдущими внесениями органических отходов

  • Любой азот, перенесенный из предыдущих внесений удобрений.

Такой вклад можно определить, взяв азотные кредиты (выраженные в фунтах / акр) для этих переменных.Например, кукуруза после люцерны обычно требует меньше дополнительного азота, чем кукуруза после кукурузы, и требуется меньше азотных удобрений для достижения заданной целевой урожайности при внесении навоза. Как и ставки, кредиты обычно основываются на местных условиях.

Тестирование почвы все чаще предлагается как альтернатива получению азотных кредитов. Тестирование почв на содержание азота было полезной практикой в ​​более засушливых регионах Великих равнин в течение многих лет, и в этом регионе нормы удобрений часто корректируются с учетом NO₃⁻, обнаруженного в почве до посадки.В последние годы проявился определенный интерес к тестированию кукурузных полей на NO₃⁻ в более влажных регионах востока Соединенных Штатов и Канады с использованием образцов, взятых в конце весны, после появления всходов, а не перед посадкой. Эта стратегия, испытание азотной почвы перед добавкой (PSNT), получила широкую огласку и, кажется, дает некоторое представление о том, нужен ли дополнительный азот с боковой добавкой или нет.

Внесение удобрений

Решения по внесению удобрений должны обеспечивать максимальную доступность азота для сельскохозяйственных культур и минимизировать возможные потери.Корни растения обычно не прорастают через корневую зону другого растения, поэтому азот необходимо размещать там, где все растения имеют к нему прямой доступ. Широковещательные приложения достигают этой цели. Бандажирование также применяется, когда все ряды культур находятся непосредственно рядом с лентой. Для кукурузы полосование безводного аммиака или нитрата мочевины-аммония (КАС) в чередующихся междурядьях обычно так же эффективно, как и полосование в каждой середине, потому что все ряды имеют доступ к удобрениям.

Для усвоения питательных веществ необходимы влажные почвенные условия.Размещение под поверхностью почвы может увеличить доступность азота в засушливых условиях, поскольку при таком размещении корни с большей вероятностью найдут азот во влажной почве. Внесение КАС с боковой обработкой может дать более высокие урожаи кукурузы, чем ее внесение с поверхности в годы, когда после внесения боковых подкормок следует засушливая погода. В годы, когда осадки выпадают вскоре после нанесения, размещение под землей не так критично.

Подземное размещение обычно используется для контроля потерь азота. Безводный аммиак должен быть помещен и герметизирован под поверхностью, чтобы исключить прямые потери газообразного аммиака при испарении.Улетучивание из растворов мочевины и КАС можно контролировать путем введения или введения. Внесение мочевины (механически или с помощью дождя вскоре после внесения) особенно важно в ситуациях с нулевой обработкой почвы, когда улетучивание усугубляется большим количеством органических материалов на поверхности почвы. Однако применение небольших количеств «стартового» азота в качестве КАС при опрыскивании гербицидов обычно не вызывает особого беспокойства.

Добавление азота вместе с фосфором часто увеличивает поглощение фосфора, особенно когда азот находится в форме NH₄⁺ и культура растет на щелочной почве.Причины такого эффекта не совсем ясны, но могут быть связаны с повышением активности корней азота и потенциалом поглощения фосфора, а также нитрификацией NH2, обеспечивающей кислотность, которая увеличивает растворимость фосфора.

Время внесения питательных веществ

Время имеет большое влияние на эффективность систем управления азотом. Азот следует вносить, чтобы избежать периодов значительных потерь и обеспечить достаточное количество азота, когда он больше всего в нем нуждается. Пшеница потребляет большую часть азота весной и в начале лета, а кукуруза поглощает большую часть азота в середине лета, поэтому наличие достаточного количества азота в это время имеет решающее значение.Если ожидается, что потери будут минимальными или их можно эффективно контролировать, внесение удобрений до или сразу после посева будет эффективным для обеих культур. Если ожидаются значительные потери, особенно из-за денитрификации или выщелачивания, раздельное внесение, при котором большая часть азота вносится после появления всходов, может быть эффективным для снижения потерь. Осенние внесения кукурузы можно использовать на хорошо дренированных почвах, особенно если азот применяется в виде безводного аммиака с добавлением N-Serve ® ; однако на плохо дренированных почвах следует избегать падений из-за почти неизбежного потенциала значительных потерь при денитрификации.Когда большая часть азотной подачи растения будет внесена после значительного роста урожая или размещена вдали от посевного ряда (безводный аммиак или КАС в междурядьях), внесение некоторого количества азота, легкодоступного для рассады при посеве, гарантирует, что культура не станет азотом. до получения доступа к основному источнику азота.

Минимизация потерь удобрений

Основными механизмами потери азотных удобрений являются денитрификация, выщелачивание и улетучивание.Денитрификация и выщелачивание происходят в условиях очень влажной почвы, в то время как улетучивание наиболее распространено, когда почвы только влажные и высыхают.

Практика предотвращения потерь азотных удобрений

Использование источника азота NH₄⁺ подкисляет почву, поскольку ионы водорода (H⁺), высвобождаемые во время нитрификации NH₄⁺, являются основной причиной кислотности почв. Со временем подкисление и понижение pH почвы может стать значительным.

Азотные удобрения, содержащие NO₃⁻, но не содержащие NH₄⁺, со временем делают почву немного менее кислой, но обычно используются в гораздо меньших количествах, чем другие.Подкисление из-за азота NH2 является значительным фактором подкисления сельскохозяйственных полей, но его легко контролировать с помощью обычных методов известкования.

* Знак минус указывает количество фунтов эквивалента карбоната кальция, необходимое для нейтрализации кислоты, образующейся при добавлении 1 тонны материала в почву. (Обратите внимание, что при использовании аг-извести потребуется примерно в два раза больше этого количества.) Знак «плюс» указывает на то, что материал является основным по своей природе.

Удобрение бобовых азотом

Поскольку бактерии Rhizobia, поражающие корни бобовых, обычно поставляют достаточное количество азота в растение-хозяин, бобовые с клубеньками редко реагируют на добавление азотных удобрений.Однако иногда соя может реагировать на внесение азота в конце сезона, предположительно из-за значительного снижения азотфиксации клубеньками. Однако такие реакции весьма непостоянны, и внесение азота в соевые бобы в конце сезона обычно не рекомендуется. Количество атмосферного азота, фиксируемого несимбиотическими почвенными организмами, варьируется в зависимости от типа почвы, присутствующего органического вещества и pH почвы.

По материалам «Удобрения и поправки на почву» Фоллетта, Мерфи и Донахью.

Добавки для азотных удобрений

N-Serve

N-Serve (нитрапирин) — проверенный материал, который избирательно подавляет одну из бактерий, ответственных за нитрификацию. При добавлении к азотному материалу NH₄⁺ он задерживает его превращение в азот NO₃⁻ на несколько недель. Наиболее эффективен при смешивании с безводным аммиаком. Эта отложенная нитрификация защищает удобрения от потерь из-за денитрификации и вымывания в те сезоны, когда в период ингибирования выпадают чрезмерные осадки.Использование N-Serve похоже на покупку страхового полиса, который окупается годами, когда возникают проблемы.

N-Serve является зарегистрированным товарным знаком Dow AgroScience.

AGROTAIN

®

AGROTAIN ® (NBPT) — это продукт, который ингибирует превращение мочевины в карбонат аммония, тем самым снижая возможность улетучивания аммиака из материалов мочевины, включая растворы КАС. Подобно N-Serve ® , его можно рассматривать как страховой полис, который снизит потенциальные потери азота в сезон, когда культивация или дожди не вносят мочевину в почву вскоре после внесения.АГРОТАИН наиболее полезен, когда мочевина или КАС вносятся без заделки на поверхность полей с высокими уровнями пожнивных остатков, например, при нулевой обработке почвы, или на полях с высоким уровнем pH на поверхности.

AGROTAIN — зарегистрированная торговая марка Dow AgroSciences LLC.

Другие добавки

Другие добавки азота, доступные на рынке, включают ESN ® и Instinct ® . Их можно использовать как часть стратегии 4R Nutrient Stewardship, чтобы удерживать азот в нужном месте в то время, когда он нужен растению.Использование азотных добавок считается лучшей практикой управления азотом.

Instinct — зарегистрированная торговая марка Dow AgroSciences LLC. ESN является зарегистрированным товарным знаком, принадлежащим Agrium Inc.

Адаптировано из «Руководства по эффективному использованию удобрений», глава
, посвященная азоту, доктором Доном Эккертом.

Нарушение

влияет на взаимосвязь между циклами азота и углерода — CompassLive

Нарушение влияет на круговорот питательных веществ в лесных водоразделах. Фото Кена Томаса, любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Углерод и азот всегда в движении. Оба элемента универсальны — они постоянно преобразуются из одной формы в другую и необходимы всем живым существам. «Поскольку растения, животные и микробы также требуют фиксированных соотношений этих двух элементов, химические циклы углерода и азота неразрывно связаны», — говорит почвовед Дженнифер Ноепп Лесной службы США.

Кнопп недавно участвовал в исследовании, посвященном изучению того, как нарушение влияет на круговорот питательных веществ в южных Аппалачских горах.Исследование было проведено Эшли Кейзер , научным сотрудником с докторской степенью в Университете штата Айова, и оно опубликовано в журнале Ecosystems .

«Мы сосредоточились на части азотного цикла, называемой нитрификацией», — говорит Кнопп. Нитрификация происходит, когда почвенные микробы превращают аммоний в нитрат. По большей части углеродный цикл и азотный цикл пересекаются в почве в процессах, осуществляемых почвенными микробами.

Микробы расщепляют питательные вещества, создают новые соединения для собственного роста и в конечном итоге умирают.Их жизненный цикл — небольшая, но важная часть биогеохимического цикла азота через ткани растений и животных, а также атмосферу, почву и воду. Некоторые этапы углеродного и азотного циклов выполняются только почвенными микробами, а это означает, что без этих организмов мир, каким мы его знаем, остановился бы.

Скорость нитрификации отражает количество углерода и азотсодержащих соединений, таких как аммоний, в почве. Различные группы почвенных микробов конкурируют за аммоний, и Кнопп и ее коллеги выдвинули гипотезу о том, что наличие или отсутствие доступного почвенного углерода — это то, что склоняет чашу весов в пользу той или иной группы.

Кнопп и ее коллеги сравнили темпы нитрификации среди 10 водосборов южных Аппалачей, которые имели разную историю нарушений. Нарушение может повлиять на питательные вещества почвы разными способами. Например, лесозаготовка удаляет большое количество углерода, который в конечном итоге разложился бы. После лесозаготовок количество углерода, хранящегося под землей, обычно снижается, в то время как количество азота, выделяемого из почвы, обычно увеличивается. Однако влияние нарушения на круговорот питательных веществ до конца не изучено, особенно в больших пространственных масштабах.

Ученые создали набор моделей, объясняющих закономерности скорости нитрификации в ландшафте. «Мы обнаружили, что наличие нарушений в масштабе ландшафта снижает количество доступного углерода в почве», — говорит Кнопп. Количество углерода в почве может стать настолько низким, что нехватка углерода, а не азота, ограничит рост микробов. Скорость нитрификации в нарушенных водосборах сильно зависит от скорости повторного поступления азота в почву по мере гибели и разложения растений и животных.

В нетронутых водоразделах было больше углерода, доступного микробам, и в этих лесах скорость нитрификации не зависела от количества разлагающегося органического вещества. «Наше исследование предполагает, что прошлые нарушения влияют на количество доступного углерода в почве», — говорит Кнопп. «История нарушений играет роль в контроле круговорота углерода и азота в почве».

Прочитать полный текст статьи.

Для получения дополнительной информации отправьте электронное письмо Дженнифер Кнопп по адресу jknoepp @ ​​fs.fed.us

Получите доступ к последним публикациям ученых SRS.

Выпуск | Агентство по охране окружающей среды США


Объяснение загрязнения питательными веществами

Избыток азота и фосфора в воде может иметь разнообразные и далеко идущие последствия для здоровья населения, окружающей среды и экономики. Фотография: Билл Йейтс.

Избыток азота в воздухе может ухудшить нашу способность дышать, ограничить видимость и повлиять на рост растений.

Información relacionada disponible en español

Загрязнение питательными веществами — одна из самых распространенных, дорогостоящих и серьезных экологических проблем Америки, вызванная избытком азота и фосфора в воздухе и воде.

Азот и фосфор — это питательные вещества, которые являются естественными частями водных экосистем. Азот также является самым распространенным элементом в воздухе, которым мы дышим. Азот и фосфор поддерживают рост водорослей и водных растений, которые обеспечивают пищу и среду обитания для рыб, моллюсков и более мелких организмов, обитающих в воде.

Но когда в окружающую среду попадает слишком много азота и фосфора — обычно в результате широкого спектра деятельности человека — воздух и вода могут стать загрязненными. Загрязнение питательными веществами затронуло многие ручьи, реки, озера, заливы и прибрежные воды за последние несколько десятилетий, что привело к серьезным проблемам окружающей среды и здоровья человека, а также сказалось на экономике.

Избыток азота и фосфора в воде заставляет водоросли расти быстрее, чем экосистемы могут справиться. Значительное увеличение количества водорослей вредит качеству воды, пищевым ресурсам и средам обитания, а также снижает уровень кислорода, который необходим рыбам и другим водным организмам для выживания.Крупные ростки водорослей называются цветением водорослей, и они могут серьезно снизить или исключить содержание кислорода в воде, что приводит к заболеваниям рыб и гибели большого количества рыб. Некоторые виды цветения водорослей вредны для человека, потому что они производят повышенное количество токсинов и бактерий, которые могут вызвать заболевание людей, если они вступят в контакт с загрязненной водой, потребят зараженную рыбу или моллюсков или пьют загрязненную воду.

Загрязнение питательными веществами грунтовых вод, которые миллионы людей в Соединенных Штатах используют в качестве источника питьевой воды, может быть вредным, даже в небольших количествах.Младенцы уязвимы для содержащегося в питьевой воде соединения на основе азота, называемого нитратами.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.