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CICLO BIOGEOQUÍMICO - NITROGÊNIO
Tipologia: Notas de estudo
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Profª Dr.ª Ruth Néia Teixeira Lessa
Pelotas, setembro de 2007
Componentes:
O presente trabalho é uma exigência da disciplina de Química Ambiental II, do curso de Química da Universidade Federal de Pelotas. O objetivo deste, consiste em abordar, discutir e analisar conceitos no que tange ao tema proposto, sendo este o Ciclo do Nitrogênio.
O nitrogênio é indispensável à vida, uma vez que entra na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. Admite-se, que o corpo humano, 16% é constituído por proteínas. A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera. Cerca 78% do ar atmosférico são formados por nitrogênio livre (N 2 – gás), mas a maioria dos seres vivos é incapaz de aproveitá-lo no seu metabolismo. O nitrogênio está presente nos aminoácidos das proteínas, nas bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos. No ciclo do nitrogênio participam bactérias, algas azuis (cianofíceas) e fungos.
Fonte: Apesar de existir grande quantidade de nitrogênio no ar 79%, os seres vivos não possuem a capacidade de fixá-lo na forma de N atmosférico. Exceção: Certas bactérias gênero Nitrobacter, Rhizobium, certas algas azuis (Cianofíceas) fixam diretamente o nitrogênio do ar. Rhizobium – Leguminosa: As bactérias do gênero Rhizobium vivem em mutualismo com os vegetais da família das leguminosas – formando os nódulos radiculares. Bactérias decompositoras: transformam os resíduos nitrogenados orgânicos em amônia. Fenômeno Transformação Bactéria Amonização N.org ==> NH 3 Decompositor Nitrosação NH 3 ==> NO 2 Nitrosomanos Nitratação NO 2 ==> NO 3 Nitrobacter Bactérias Nitrificantes: Transforma no NH 3 obtido pela decomposição dos cadáveres em NO (^) 3, ou seja, transformam a amônia em nitritos e posteriormente em nitratos. Bactérias Desnitrificantes: Bactéria encontrada no solo que a partir de nitratos produzem o nitrogênio livre que retorna à atmosfera. O nitrogênio sai dos animais quando morrem e são decompostos e através da excreção(peixes ósseos excretam amônia , peixes cartilaginosos e mamíferos secretam uréia , aves e répteis excretam ácido úrico). Nitrogênio do Reino Animal: O animal o obtém quando come direta ou indiretamente um vegetal, na forma de nitrogênio orgânico. O nitrogênio pode sair do animal, quando este é comido, pela excreção.
1.Ciclo da água ou hidrológico. 2.Ciclos dos macro e micronutrinentes: minerais em geral
O aumento acentuado da população humana e, principalmente, da taxa de crescimento populacional após a Revolução Industrial, na segunda metade do século XIX, implicou um aumento da produtividade agrícola para fazer frente à demanda crescente de alimentos.
O nitrogênio, assim como o fósforo, são fatores limitantes do crescimento dos vegetais e tornaram-se, por isso, alguns dos principais fertilizantes utilizados hoje na agricultura. O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas, enzimas e hormônios, elementos vitais aos seres vivos. O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é um ciclo gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumas diferenças notáveis entre os dois ciclos:
a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono (0,032%);
apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso;
o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais extenso do que no ciclo do carbono.
Quando o nitrogênio orgânico entra na cadeia alimentar, passa a constituir moléculas orgânicas dos consumidores primários, secundários, etc ... Atuando sobre os produtos de eliminação desses consumidores e do protoplasma de organismos mortos, as bactérias mineralizam o nitrogênio produzindo gás amônia (NH3) e sais de amônio (NH4+), completando a fase de amonificação do ciclo.
NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (NO2-) e, posteriormente, no processo de nitrificação, de nitritos em nitratos (NO3-) por um grupo de bactérias quimiossintetizantes A síntese industrial da amônia (NH3) a partir do nitrogênio atmosférico (N2), desenvolvida durante a Primeira Guerra Mundial, possibilitou o aparecimento dos fertilizantes sintéticos, com um conseqüente aumento da eficiência da agricultura. Entretanto, o ciclo equilibrado do nitrogênio depende de um conjunto de fatores bióticos e abióticos determinados e, portanto, nem sempre está apto a assimilar o excesso sintetizado artificialmente. Esse excesso, carregado para os rios, lagos e lençóis de água subterrâneos tem provocado o fenômeno da eutrofização, comprometendo a qualidade das águas. Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não é obtida diretamente da atmosfera, uma vez que a principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO3-).
No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos diferentes e importantes:
μ fixação do N atmosférico em nitratos; μ amonificação; μ nitrificação; μ desnitrificação. Na natureza, são poucas as formas vivas capazes de promover a fixação biológica do N2. Alguns desses organismos têm vida livre, e entre eles podem-se
citar certas algas azuis, como a Nostoc , e bactérias do gênero Azotobacter e
nitrogenados, que são liberados para o meio ambiente. À conversão dos íons amônio em nitritos dá-se o nome de nitrosação. O nitrogênio entra constantemente na atmosfera pela ação das bactérias desnitrificantes, e continuamente retorna ao ciclo pela ação das bactérias ou algas fixadoras de nitrogênio (biofixação).
A degradação do nitrogênio presente na célula (formas orgânicas ou inorgânicas) acontece pelas ação de espécies bacterianas especializadas presentes no solo, as quais disponibilizam amônia e nitrato. Essas duas formas de nitrogênio são os compostos facilmente utilizáveis pelas plantas verdes. Os nitritos liberados pelas bactérias nitrosas ( Nitrosomonas e Nitrosococcus ) são absorvidos e utilizados como fonte de energia por bactérias quimiossintetizantes do gênero Nitrobacter. Da oxidação dos nitritos formam-se os nitratos que, liberados para o solo, podem ser absorvidos e metabolizados pelas plantas. À conversão do nitrito (ou ácido nitroso) em nitrato (ou ácido nítrico) dá-se o nome de nitratação. A ação conjunta das bactérias nitrosas ( Nitrosomonas e Nitrosococcus ) e nítricas ( Nitrobacter ) permite a transformação da amônia em nitratos. A esse processo denomina-se nitrificação e às bactérias envolvidas dá-se o nome de nitrificantes.
5 5.. AApplliiccaabbiilliiddaaddee
O plantio de leguminosas (feijão, por exemplo),a chamada adaduubbaaççããoo vveerrddee, enriquece o solo com compostos nitrogenados, uma vez que nas raízes dessas plantas há nódulos repletos de bactérias fixadoras de nitrogênio. Outro procedimento agrícola usual é a rroottaaççããoo ddee ccuullttuurraass, na qual se alterna o plantio de não-leguminosas, que retiram do solo os nutrientes nitrogenados, com leguminosas que devolvem esses nutrientes para o meio.
