शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

उच्च व्यावसायिक शिक्षा का राज्य शैक्षणिक संस्थान

रूसी संघ

सेंट पीटर्सबर्ग राज्य खनन संस्थान का नाम रखा गया। जी.वी. प्लेखानोव

(तकनीकी विश्वविद्यालय)

भू-पारिस्थितिकी विभाग

निबंध

अनुशासन से: मेगासिटीज और प्रोमैग्लोमेरेशंस की पारिस्थितिकी

विषय: "नाइट्रोजन चक्र"

द्वारा पूरा किया गया: छात्र जीआर। IZ-07-1 /मुरावियोवा ए.ए./

जाँच की गई: एसोसिएट प्रोफेसर /इसाकोव ए.ई./

सेंट पीटर्सबर्ग

परिचय

1. नाइट्रोजन चक्र

2. नाइट्रोजन चक्र पर मानव आर्थिक गतिविधि का प्रभाव

ग्रन्थसूची

परिचय

नाइट्रोजन एक गैस है जिसके अणु में दो परमाणु होते हैं। यह वायुमंडल में पाया जाता है - यह समस्त वायु का 4/5 भाग है। अपने शुद्ध रूप में, नाइट्रोजन केवल बहुत कम पदार्थों के साथ जुड़ती है और अधिकांश जीवित जीवों को इसकी आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, हम स्वयं प्रत्येक सांस के साथ इस रासायनिक तत्व की काफी मात्रा ग्रहण करते हैं, जिसे बाद में वापस छोड़ दिया जाता है। इसका कुछ भाग खून में घुल जाता है, लेकिन वहां भी इसे कुछ नहीं होता है।

लेकिन अगर नाइट्रोजन को अन्य परमाणुओं के साथ जुड़ने के लिए मजबूर किया जाता है, तो सभी जीवित चीजों के लिए आवश्यक यौगिक बनते हैं। पौधे और जानवर इन यौगिकों के निर्माण में योगदान नहीं दे सकते। मिट्टी में रहने वाले कुछ बैक्टीरिया इस गुण से संपन्न होते हैं - उन्हें नाइट्रोजन-फिक्सिंग कहा जाता है। केवल मिट्टी में उनकी उपस्थिति ही अन्य सभी जीवन रूपों के अस्तित्व को संभव बनाती है।

नाइट्रोजन नियतन- बैक्टीरिया की मदद से मुक्त वायुमंडलीय नाइट्रोजन को जैव रासायनिक रूप से बांधने की प्रक्रिया। नाइट्रोजन स्थिर करने की क्षमता बैक्टीरिया राइजोबियम में होती है, जो पौधों (विशेष रूप से फलियां) की जड़ों में प्रवेश करता है, मुक्त-जीवित एज़ोटोबैक्टर, क्लोस्ट्रीबियम, एज़ोटोमोनोस, साथ ही नीले-हरे शैवाल की कुछ प्रजातियां। इन जीवों को नाइट्रोजन स्थिरीकरणकर्ता कहा जाता है। जैव रासायनिक नाइट्रोजन स्थिरीकरण मिट्टी के नाइट्रोजन संतुलन और कृषि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

1. नाइट्रोजन चक्र

जीवित पदार्थ के सबसे महत्वपूर्ण तत्व - नाइट्रोजन - का चक्र भूमंडल के सभी घटकों को कवर करता है और यह मुख्य जैव-रासायनिक चक्रों में से एक है जो हमारे ग्रह पर जीवन के रखरखाव को सुनिश्चित करता है।

नाइट्रोजन पृथ्वी पर सबसे आम तत्वों में से एक है। हमारे ग्रह के वायुमंडल में इसका भंडार 4*10 15 टन (मात्रा के हिसाब से 78.09%; द्रव्यमान के हिसाब से 65.6%) है।

विस्फोटों के दौरान (लगभग 30 टन, जिनमें से 8 टन भूमि पर, 22 टन पानी के नीचे ज्वालामुखी के कारण) और वायुमंडलीय आयनीकरण प्रक्रियाओं के दौरान नाइट्रोजन अन्य गैसों के साथ पृथ्वी की सतह पर प्रवेश करती है। वायुमंडल के आयनीकरण के दौरान संश्लेषित नाइट्रोजन यौगिक प्रति वर्ष 22 मिलियन टन नाइट्रोजन (भूमि पर) और 82 टन (समुद्र के ऊपर) की मात्रा में वर्षा के साथ पृथ्वी पर गिरते हैं।

ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान उत्पन्न अमोनिया के ऑक्सीकरण और जैविक कचरे के अपघटन से नाइट्रोजन गैस निकलती है:

4एनएच 3 + 3ओ 2 => 2एन 2 + 6एच 2 ओ

पृथ्वी की सतह पर नाइट्रोजन की आपूर्ति का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत इसका जैविक निर्धारण है - विभिन्न सूक्ष्मजीवों द्वारा वायुमंडलीय आणविक नाइट्रोजन को नाइट्रोजन यौगिकों में बांधना, जिसमें फलीदार पौधों के साथ सहजीवन में रहने वाले नोड्यूल बैक्टीरिया भी शामिल हैं।

मिट्टी में स्थिर नाइट्रोजन की कुछ मात्रा सूक्ष्म नीले-हरे शैवाल द्वारा उत्पादित की जा सकती है ( Cyuphyccal ), जो प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीव हैं। हालाँकि, यह संभावना नहीं है कि वर्षा आधारित कृषि में उनकी गतिविधियों के परिणामस्वरूप मिट्टी में नाइट्रोजन की आपूर्ति प्रति वर्ष कई किलोग्राम प्रति 1 हेक्टेयर से अधिक हो।

मिट्टी में संचित नाइट्रोजन जैविक चक्र में भाग लेती है। हर साल, 2.3 * 10 9 टन नाइट्रोजन भूमि पर जैविक चक्र में भाग लेता है (वास्तविक वनस्पति आवरण के संदर्भ में)। यह जीवित पदार्थ का हिस्सा है और पौधे और अंततः पशु द्रव्यमान का आधार है। पौधों में अधिकांश नाइट्रोजन प्रोटीन द्वारा दर्शाया जाता है।

नाइट्रोजन न्यूक्लिक एसिड, क्लोरोफिल, कुछ विकास पदार्थ (हेटेरोक्सिन) और बी विटामिन जैसे महत्वपूर्ण पदार्थों का एक घटक है।

प्राकृतिक परिस्थितियों में जीवित पदार्थ के उत्पादन में शामिल नाइट्रोजन की मात्रा उस मात्रा से संतुलित होती है जो मरने और विघटित होने पर मिट्टी में वापस आ जाती है।

जैविक नाइट्रोजन मिट्टी में चक्रीय परिवर्तनों से गुजरती है (नाइट्रेट और नाइट्राइट से अमोनिया और अमीनो एसिड और इसके विपरीत), जिसके दौरान यह अपनी संयोजकता बदलती है।

अमोनियम लवण के नाइट्रेट (नाइट्रीकरण) में सूक्ष्मजीवविज्ञानी परिवर्तन की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, नाइट्रोजन एक ऐसे रूप में जमा हो जाती है जो पौधों के लिए पूरी तरह से सुलभ है। नाइट्रीकरण प्रक्रिया की तीव्रता काफी हद तक जलवायु और मिट्टी की स्थिति, तापमान, नमी, मिट्टी के रासायनिक और भौतिक गुणों (वातन की डिग्री, अम्लता, आदि) पर निर्भर करती है। जैविक चक्र में भाग लेने वाले कुल नाइट्रोजन की मात्रा भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में सबसे अधिक है। पर्यावरण की उच्च ऑक्सीडेटिव क्षमता नाइट्रोजन युक्त पदार्थों के तेजी से नाइट्रीकरण को बढ़ावा देती है।

नाइट्रीकरण- अमोनियम लवण के नाइट्रेट में सूक्ष्मजीवविज्ञानी परिवर्तन की प्रक्रिया - पौधों के लिए नाइट्रोजन पोषण का मुख्य रूप। यह जलाशयों की मिट्टी और पानी में बहती है। यह दो चरणों में होता है:

1) सबसे पहले, अमोनियम आयन को बैक्टीरिया द्वारा नाइट्राइट आयन में ऑक्सीकृत किया जाता है

NH 3 + O 2 + CO 2 = HNO 2 + - कार्बनिक पदार्थ।

2) नाइट्राइट - आयन नाइट्रेट - आयन में ऑक्सीकृत हो जाता है

HNO 2 + O 2 + CO 2 = HNO 3 + - कार्बनिक पदार्थ।

कार्बनिक अवशेषों के अपघटन की प्रक्रिया भी अत्यंत गहनता से आगे बढ़ती है और, मिट्टी की लीचिंग व्यवस्था के प्रभुत्व के साथ, कार्बनिक और खनिज पदार्थों का तेजी से नुकसान होता है।

उच्च अक्षांशों पर, कार्बनिक अवशेषों के अपघटन की दर धीमी हो जाती है, और जलवायु की मौसमी स्थिति कूड़े के सेवन के समय में रुकावट प्रदान करती है। यह नाइट्रोजन सहित मिट्टी में पोषक तत्वों के बेहतर संचय में योगदान देता है। वार्षिक रूप से, 260 किग्रा/हेक्टेयर नाइट्रोजन आर्द्र उष्णकटिबंधीय वनों में कूड़े के साथ वापस आती है, उपोष्णकटिबंधीय वनों में - 226, समशीतोष्ण वनों में - 45-90 (कभी-कभी कम), स्टेप्स में - 90-161, रेगिस्तान में - 14-18 किग्रा/हेक्टेयर .

मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ के अपघटन और नाइट्रीकरण की दर थर्मल और रेडॉक्स स्थितियों से प्रभावित होती है। बढ़ते तापमान के साथ, नाइट्रिफिकेशन की दर व्यवस्थित रूप से बढ़ जाती है, जो अधिकतम 34.5 तक पहुंच जाती है

. यह प्रक्रिया कम तापमान पर नहीं रुकती, बल्कि बेहद धीमी गति से आगे बढ़ती है, क्योंकि नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया कम तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं।

8-10 से नीचे तापमान पर

, जड़ों को नाइट्रेट और अमोनिया नाइट्रोजन की आपूर्ति में कुछ कमी के साथ, कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों के निर्माण के लिए नाइट्रोजन का उपयोग और जड़ों से जमीन के ऊपर के अंगों तक नाइट्रोजन की आवाजाही कमजोर हो गई है। इससे भी कम तापमान (5-6 और नीचे) पर, जड़ों द्वारा नाइट्रोजन का अवशोषण तेजी से कम हो जाता है।

नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की बढ़ती गतिविधि के परिणामस्वरूप, भाप में नाइट्रोजन की एक बड़ी मात्रा जमा हो जाती है (शुद्ध भाप में, नाइट्रेट नाइट्रोजन की मात्रा कब्जे वाली भाप की तुलना में 2-2.5 गुना अधिक होती है)।

कीटनाशकों का मिट्टी के माइक्रोफ्लोरा की गतिविधि पर भी एक निश्चित प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार, पौधों को नाइट्रोजन आपूर्ति के स्तर पर प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार, ऑर्गेनोक्लोरिन यौगिक (हेक्साक्लोरेन, हेप्टाक्लोर, आदि), जब उच्च खुराक में उपयोग किए जाते हैं, नाइट्रीकरण प्रक्रियाओं को रोक सकते हैं। ऑर्गनोफॉस्फोरस यौगिक, जब बढ़ी हुई खुराक में जोड़े जाते हैं, तो कुछ शर्तों के तहत नाइट्रीकरण प्रक्रियाओं को कुछ हद तक दबाने में भी सक्षम होते हैं। सिमाज़िन, एट्राज़िन इत्यादि जैसी दवाएं और क्लोरोफेनोक्सीएसेटिक और क्लोरोफेनोक्सीब्यूट्रिक एसिड के डेरिवेटिव, जिसमें व्यापक जड़ी-बूटीनाशक शामिल हैं, एक नियम के रूप में, मिट्टी के माइक्रोफ्लोरा पर निराशाजनक प्रभाव नहीं डालते हैं, हालांकि कुछ मामलों में नाइट्रिफिकेशन और उत्तेजक का ध्यान देने योग्य निषेध होता है। अमोनीकरण पर प्रभाव. साथ ही, क्लोरोएसेटिक और क्लोरोप्रोपियोनिक एसिड के व्युत्पन्न नाइट्रीकरण के काफी मजबूत अवरोधक साबित होते हैं।

नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के परिणामस्वरूप ( अमोनीकरण), अमोनियम लवण आदि मिट्टी में जमा हो जाते हैं। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, गहरे अपघटन उत्पादों के निर्माण के साथ अपघटन तेजी से होता है। ऑक्सीजन के बिना, प्रोटीन आमतौर पर पॉलीपेप्टाइड्स और अमीनो एसिड में टूट जाता है, यानी अपेक्षाकृत उथले रूप से। अमोनीकरण के अंतिम उत्पाद अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, हाइड्रोजन और पानी हैं।

जीवित जीवों की गतिविधि के कारण होने वाला नाइट्रोजन चक्र पूरी तरह से बंद नहीं होता है, क्योंकि नाइट्रोजन का हिस्सा, बैक्टीरिया की भागीदारी के साथ, मौलिक नाइट्रोजन में परिवर्तित हो जाता है और वायुमंडल में वापस आ जाता है ( अनाइट्रीकरण).

डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया लगातार नाइट्रोजन को वायुमंडल में छोड़ते हैं: वे नाइट्रेट को नाइट्रोजन में विघटित करते हैं, जो वाष्पित हो जाता है। ये बैक्टीरिया मुख्य रूप से उन मिट्टी में सक्रिय होते हैं जो नाइट्रोजन और कार्बन से भरपूर होती हैं (विशेषकर खाद से उर्वरित मिट्टी में)। विनाइट्रीकरण प्रक्रिया के दौरान प्रतिवर्ष उत्पन्न नाइट्रोजन की मात्रा लगभग 147 * 10 6 टन है। उदाहरण के लिए, विनाइट्रीकरण का परिणाम शुद्ध नाइट्रोजन के भूमिगत गैस जेट हैं। जेटों की बायोजेनिक प्रकृति का संकेत उनमें आर्गन की अनुपस्थिति से होता है, जो वायुमंडल में आम है।

बंद जलाशयों में कार्बनिक पदार्थों के दबने के कारण कुछ नाइट्रोजन चक्र छोड़ सकती है। यदि हम संपूर्ण दलदली क्षेत्र के लिए पीट फॉर्मर्स की कुल वार्षिक वृद्धि दर 11.3*10 14 ग्राम लेते हैं, तो भूमि पर प्रतिवर्ष दफनाए जाने वाले नाइट्रोजन की मात्रा (पीट फॉर्मर्स के वजन का 0.8-2.9%) लगभग 20*10 है। 6 टन। पृथ्वी की सतह पर नाइट्रेट (नाइट्रिक एसिड के पोटेशियम लवण) के संचय के परिणामस्वरूप नाइट्रोजन की सबसे बड़ी मात्रा चक्र छोड़ सकती है।

चावल। 100. फलीदार पौधे की जड़ों पर नोड्यूल बैक्टीरिया

जब कार्बनिक पदार्थ सड़ते हैं, तो उनमें मौजूद नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अमोनिया में परिवर्तित हो जाता है, जो मिट्टी में रहने वाले नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के प्रभाव में, फिर नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है। उत्तरार्द्ध, मिट्टी में कार्बोनिक एसिड लवण के साथ प्रतिक्रिया करके, उदाहरण के लिए CaCO 3, नाइट्रेट बनाता है: 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

कार्बनिक नाइट्रोजन का कुछ भाग सदैव निकलता रहता है जब वातावरण में स्वतंत्र रूप से सड़ रहा हो। कार्बनिक पदार्थों के दहन के दौरान, लकड़ी, कोयला, पीट आदि को जलाने पर भी मुक्त नाइट्रोजन निकलती है। इसके अलावा, ऐसे बैक्टीरिया भी होते हैं, जो ऑक्सीजन की अपर्याप्त पहुंच के साथ, नाइट्रिक एसिड लवण को दूर ले जा सकते हैं, मुक्त नाइट्रोजन की रिहाई के साथ उन्हें नष्ट कर सकते हैं। नाइट्रोजन। इन डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की गतिविधि इस तथ्य की ओर ले जाती है कि हरे पौधों (नाइट्रेट) के लिए सुलभ रूप से बाध्य नाइट्रोजन का हिस्सा दुर्गम (मुक्त) हो जाता है।

इस प्रकार, मृत पौधों का जो भी हिस्सा था वह सब मिट्टी में वापस नहीं लौटता; इसका कुछ हिस्सा लगातार मुक्त रूप में जारी होता है और इसलिए, पौधों में खो जाता है। खनिज नाइट्रोजन यौगिकों की निरंतर हानि के कारण बहुत पहले ही पृथ्वी पर जीवन पूरी तरह समाप्त हो जाना चाहिए था यदि प्रकृति में ऐसी प्रक्रियाएं मौजूद नहीं थीं जो नुकसान की भरपाई करती हों नाइट्रोजन का. ऐसी प्रक्रियाओं में, सबसे पहले, वायुमंडल में होने वाले विद्युत निर्वहन शामिल हैं, जिसके दौरान हमेशा एक निश्चित मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं; उत्तरार्द्ध पानी के साथ नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करता है, जो मिट्टी में नाइट्रेट में बदल जाता है। मृदा नाइट्रोजन यौगिकों की पुनःपूर्ति का एक अन्य स्रोत तथाकथित की महत्वपूर्ण गतिविधि हैएज़ोटोबैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करने में सक्षम है। इनमें से कुछ बैक्टीरिया फलियां परिवार के पौधों की जड़ों पर बस जाते हैं, जिससे विशिष्ट सूजन - "नोड्यूल्स" का निर्माण होता है, यही कारण है कि उन्हें नोड्यूल बैक्टीरिया कहा जाता है (चित्र 100)। वायुमंडलीय को आत्मसात करनानाइट्रोजन, नोड्यूल बैक्टीरिया इसे नाइट्रोजन यौगिकों में संसाधित करते हैं, और पौधे, बदले में, बाद वाले को प्रोटीन और अन्य जटिल यौगिकों में परिवर्तित करते हैं। इसलिए, फलियां हैंदूसरों के विपरीत, स्टेनिया उन मिट्टी पर अच्छी तरह से विकसित हो सकता है जिनमें लगभग कोई नाइट्रोजन यौगिक नहीं होता है।

चावल। 101. प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र की योजना

वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करने वाले बैक्टीरिया की गतिविधि मुख्य कारण है कि नाइट्रोजन यौगिकों के अपघटन के दौरान होने वाले नुकसान के बावजूद, मिट्टी में स्थिर नाइट्रोजन की मात्रा कम या ज्यादा स्थिर रहती है। इस अपघटन की भरपाई नाइट्रोजन यौगिकों के नए गठन से होती है, और इस प्रकार प्रकृति में एक सतत नाइट्रोजन चक्र होता है (चित्र 101)।

आप प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र विषय पर एक लेख पढ़ रहे हैं

परमाणु संख्या सात वाले रासायनिक तत्व को प्रतीक एन (नाइट्रोजेनियम) द्वारा नामित किया गया है। इसका नाम - "ज़ोट" - प्राचीन ग्रीक से "बेजान" के रूप में अनुवादित किया गया है। यह शब्द, इसकी उत्पत्ति के सिद्धांतों में से एक के अनुसार, 1787 में एंटोनी लावोइसियर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, पिछली "फ्लॉजिस्टिकेटेड", "खराब" और "मेफाइटिक" हवा के बजाय। यह तब था जब फ्रांसीसी वैज्ञानिकों का एक समूह, जिसके काम में लावोज़ियर ने सक्रिय भाग लिया था, रासायनिक नामकरण के सिद्धांतों को विकसित कर रहा था। फिर भी, नाइट्रोजन का गुण न तो दहन और न ही श्वसन का समर्थन करने के लिए नोट किया गया था।

एक अन्य संस्करण के अनुसार, "नाइट्रोजन" शब्द का आविष्कार लावोइसियर और उनके सहयोगियों द्वारा नहीं किया गया था। यह मध्य युग की शुरुआत में रसायन विज्ञान साहित्य में तथाकथित "धातुओं के प्राथमिक पदार्थ" को नामित करने के लिए पाया गया था, और इसे न तो अधिक और न ही कम, बल्कि सभी चीजों के "अल्फा और ओमेगा" की संपत्ति के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था। .

प्रकृति में, नाइट्रोजन को N2 सूत्र के साथ एक साधारण पदार्थ के रूप में पाया जा सकता है; यह काफी स्वादहीन, रंगहीन और गंधहीन होता है। पृथ्वी का तीन-चौथाई वायुमंडल नाइट्रोजन से बना है। यह तत्व पौधों और जानवरों के अस्तित्व में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रोटीन में इसका प्रतिशत भार के अनुसार 16-18% होता है। यह न्यूक्लिक एसिड, न्यूक्लियोप्रोटीन, अमीनो एसिड, क्लोरोफिल और हीमोग्लोबिन की संरचना में भी शामिल है। जीवित कोशिकाओं में, परमाणुओं की संख्या के अनुसार, नाइट्रोजन लगभग 2% होती है, और द्रव्यमान अंश के अनुसार यह आंकड़ा 2.5% तक बढ़ जाता है। कार्बनिक रसायन विज्ञान के मूल तत्वों - हाइड्रोजन, कार्बन और ऑक्सीजन के बाद तत्व एन चौथे स्थान पर है।

मूल रूप से, प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र हवा में रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। इनमें ऑक्सीकरण प्रमुख है। इसके अलावा, जीवमंडल में रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा नाइट्रोजन इंटरैक्शन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कब्जा कर लिया जाता है। प्रकृति में N2 का मुख्य स्थान वायुमंडल है। और पौधे एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं; वास्तव में, वे प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र शुरू करते हैं। हमारे ग्रह का पादप जगत प्रोटीन संश्लेषण का कार्य करता है। मिट्टी में पाए जाने वाले नाइट्रेट का उपयोग सामग्री के रूप में किया जाता है। प्राकृतिक नाइट्रेट का स्रोत वायुमंडलीय नाइट्रोजन है, और एक साधारण पदार्थ को पौधों द्वारा आत्मसात करने के लिए उपलब्ध रूप में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहा जाता है।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए दो तंत्र हैं। पहले विकल्प में, बिजली गिरने के दौरान एक निश्चित मात्रा बनती है। पानी में पतला होने पर, वे नाइट्रिक एसिड की उपस्थिति को भड़काते हैं, जो मिट्टी में नाइट्रेट की उपस्थिति को बढ़ावा देता है। दूसरे विकल्प में अमोनिया बनता है। इसे बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट में संसाधित किया जाता है, जो आमतौर पर कंदीय पौधों की जड़ों की गांठों में स्थित होता है। इस तंत्र को नाइट्रीकरण भी कहा जाता है।

पौधों की मृत्यु के परिणामस्वरूप अमोनियम यौगिकों का निर्माण होता है। बैक्टीरिया उन पर काम करते हैं, उन्हें नाइट्रेट और नाइट्रोजन में बदल देते हैं, जो वायुमंडल में वापस आ जाते हैं। नाइट्रोजन का स्थिरीकरण, नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण एक जटिल तंत्र के घटक हैं जो प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र को संचालित करते हैं। इस प्रक्रिया का पैटर्न यह है कि नाइट्रोजन स्थिरीकरण और विनाइट्रीकरण के बीच आदान-प्रदान होता है।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण तब होता है जब पौधे हवा से नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं, इस प्रक्रिया में कई बैक्टीरिया और साइनोबैक्टीरिया शामिल होते हैं। नाइट्रोजन स्थिरीकरण के उत्पाद अमोनिया, नाइट्रेट या नाइट्राइट हैं।

नाइट्रीकरण में संक्रमण के साथ प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र निर्धारण से अगला कदम उठाता है। अब अमोनिया नाइट्रेट और नाइट्राइट में बदल जाता है। विनाइट्रीकरण के दौरान, प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र पूरा हो जाता है, और नाइट्रेट नाइट्रोजन में विघटित हो जाते हैं। स्यूडोमोनास, रॉड के आकार के बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीव इस प्रक्रिया में सक्रिय भाग लेते हैं।

विनाइट्रीकरण के दौरान, कई मध्यवर्ती उत्पाद प्रकट हो सकते हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण नाइट्रस ऑक्साइड है, जो एक स्थायी ग्रीनहाउस गैस है।

विषय का विस्तार करते हुए, आत्मसात और खनिजकरण की अवधारणाओं के अर्थ को समझना सार्थक है। आत्मसातीकरण अकार्बनिक नाइट्रोजन को उसके कार्बनिक रूप में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। खनिजीकरण से तात्पर्य कार्बनिक नाइट्रोजन को अकार्बनिक यौगिक में बदलने से है। प्रतिपक्षी, आत्मसात और खनिजकरण पदार्थों के परिवर्तन का एक महत्वपूर्ण रूप है, जिसके दौरान प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र होता है।

इस विषय पर एक रिपोर्ट की प्रस्तुति तालिकाओं और आरेखों का उपयोग करके सबसे सफलतापूर्वक की जाती है।

नाइट्रोजन (या नाइट्रोजन "एन") सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है जो जीवमंडल और चक्रों में पाया जाता है। हवा के लगभग 80% भाग में यह तत्व होता है, जिसमें दो परमाणु जुड़कर एक अणु N 2 बनाते हैं। इन परमाणुओं का बंधन बहुत मजबूत होता है। नाइट्रोजन, जो "बंधी हुई" अवस्था में है, का उपयोग सभी जीवित प्राणियों द्वारा किया जाता है। जब नाइट्रोजन के अणु टूटते हैं, तो एन परमाणु अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ मिलकर विभिन्न प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। अक्सर N ऑक्सीजन के साथ संयोग करता है। चूँकि ऐसे पदार्थों में अन्य परमाणुओं के साथ नाइट्रोजन का बंधन बहुत कमजोर होता है, इसलिए यह जीवित जीवों द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होता है।

नाइट्रोजन चक्र कैसे कार्य करता है?

नाइट्रोजन पर्यावरण में बंद और परस्पर जुड़े रास्तों से प्रसारित होती है। सबसे पहले, मिट्टी में पदार्थों के टूटने के दौरान एन जारी होता है। जब पौधे मिट्टी में प्रवेश करते हैं, तो जीवित जीव उनसे नाइट्रोजन निकालते हैं, इसे चयापचय प्रक्रियाओं के लिए उपयोग किए जाने वाले अणुओं में बदल देते हैं। बचे हुए परमाणु अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ जुड़ते हैं, जिसके बाद वे अमोनियम या अमोनिया आयन के रूप में निकलते हैं। फिर नाइट्रोजन अन्य पदार्थों से बंध जाती है, जिसके बाद नाइट्रेट बनते हैं, जो पौधों में प्रवेश करते हैं। परिणामस्वरूप, N अणुओं की उपस्थिति में शामिल होता है। जब घास, झाड़ियाँ, पेड़ और अन्य वनस्पतियाँ मर जाती हैं और जमीन में गिर जाती हैं, तो नाइट्रोजन मिट्टी में वापस आ जाती है, जिसके बाद चक्र फिर से शुरू हो जाता है। यदि नाइट्रोजन तलछट का हिस्सा है, खनिजों और चट्टानों में परिवर्तित हो जाता है, या डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की गतिविधि के माध्यम से नष्ट हो जाता है।

प्रकृति में नाइट्रोजन

हवा में लगभग 4 क्वाड्रिलियन टन एन नहीं है, लेकिन विश्व महासागर में लगभग 20 ट्रिलियन है। टन जीवित प्राणियों के शरीर में उपलब्ध नाइट्रोजन का भाग लगभग 100 मिलियन टन है। इसमें से 4 मिलियन टन वनस्पतियों और जीवों में पाए जाते हैं, और शेष 96 मिलियन टन सूक्ष्मजीवों में पाए जाते हैं। इस प्रकार, नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बैक्टीरिया में मौजूद होता है, जिसके कारण एन स्थिर होता है। हर साल विभिन्न प्रक्रियाओं के दौरान 100-150 टन नाइट्रोजन बंध जाती है। इस तत्व की सबसे बड़ी मात्रा लोगों द्वारा उत्पादित खनिज उर्वरकों में पाई जाती है।

इस प्रकार, एन चक्र प्राकृतिक प्रक्रियाओं का एक अभिन्न अंग है। इसके लिए धन्यवाद, विभिन्न परिवर्तन परिणामित होते हैं। मानवजनित गतिविधियों के परिणामस्वरूप, पर्यावरण में नाइट्रोजन चक्र बदल रहा है, लेकिन अभी तक यह पर्यावरण के लिए कोई बड़ा खतरा पैदा नहीं करता है।

नाइट्रोजन बायोऑर्गेनिक यौगिकों (प्रोटीन का हिस्सा) का आधार है, इसलिए प्रकृति में इसके चक्र और नाइट्रोजन चक्र को लागू करने वाली प्रक्रियाओं पर मानव गतिविधियों के प्रभाव के बारे में ज्ञान पर्यावरणीय संकट और इससे जुड़ी आपदाओं को रोकने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

नाइट्रोजन की मात्रा अपेक्षाकृत स्थिर है और मात्रा के हिसाब से 78% है। आणविक नाइट्रोजन एक अत्यंत अक्रिय पदार्थ है जो सामान्य परिस्थितियों में व्यावहारिक रूप से किसी भी पदार्थ के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। और केवल बिजली गिरने के दौरान, नाइट्रोजन और आणविक ऑक्सीजन (पहले नाइट्रोजन ऑक्साइड (II), और फिर नाइट्रोजन ऑक्साइड (IV)) से नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं, जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके नाइट्रिक एसिड बनाते हैं, और इसके साथ मिट्टी में गिरते हैं। वर्षा, कार्बनिक नाइट्रोजन युक्त पदार्थों के संश्लेषण के लिए पौधों द्वारा उपयोग किए जाने वाले नाइट्रेट बनाती है।

यह चक्र में आणविक नाइट्रोजन को स्वाभाविक रूप से शामिल करने के तरीकों में से एक है। आणविक नाइट्रोजन का कुछ भाग नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले जीवाणुओं द्वारा स्थिर किया जाता है। विस्फोट के दौरान कुछ निश्चित मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्पन्न होते हैं। अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिक, विशेष रूप से अमोनिया, पशु अपशिष्ट उत्पादों (यूरिया के अपघटन) के अपघटन से प्राप्त होते हैं, साथ ही जानवरों, पौधों और अन्य जीवों के अवशेषों पर पुटीय सक्रिय बैक्टीरिया की क्रिया से प्राप्त होते हैं। जब कार्बनिक पदार्थ जलते हैं, तो आणविक नाइट्रोजन बनती है, जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन की पूर्ति करती है। नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक पदार्थों का एक हिस्सा चट्टानों की संरचना में चला जाता है और लंबे समय तक प्रक्रियाओं से हटा दिया जाता है। प्रक्रियाओं का अंतर्संबंध जो एक इकाई से दूसरी इकाई में नाइट्रोजन के संक्रमण को सुनिश्चित करता है, क्षय की प्रक्रियाओं और अकार्बनिक यौगिकों (अमोनिया, अमोनियम लवण और कार्बनिक पदार्थ - यूरिया) के निर्माण के माध्यम से महसूस किया जाता है, जिसे संश्लेषण के लिए पौधों द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। जटिल जैव कार्बनिक यौगिक. नाइट्रोजन यौगिकों का एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में स्थानांतरण जानवरों, हवाओं, पानी, नदियों आदि की गतिविधियों के कारण होता है।

प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र के कार्यान्वयन में होने वाली प्राकृतिक प्रक्रियाएं मानव गतिविधि से काफी प्रभावित होती हैं। मनुष्य बड़ी मात्रा में कृषि उत्पाद प्राप्त करते हैं और परिणामस्वरूप, मिट्टी में नाइट्रोजन यौगिकों की काफी कमी हो जाती है। मिट्टी की उर्वरता बढ़ाने के लिए नाइट्रोजन युक्त उर्वरकों को लगाना आवश्यक है, जिसके लिए जैविक और अकार्बनिक दोनों उर्वरकों के साथ-साथ कार्बनिक खनिज मिश्रण का भी उपयोग किया जाता है। यह ज्ञात है कि सभी नाइट्रोजन यौगिक (जटिल कार्बनिक पदार्थों को छोड़कर) घुलनशील होते हैं और मिट्टी में स्थिर नहीं हो सकते हैं - यदि वे पौधों द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं, तो वे धोए जाते हैं और पानी द्वारा विभिन्न क्षेत्रों में ले जाए जाते हैं, और भूजल में समाप्त हो जाते हैं। जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, नाइट्रोजन यौगिक गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों पर हानिकारक प्रभाव डालते हैं और प्राकृतिक जल को प्रदूषित करते हैं, जिससे वे उपयोग के लिए अनुपयुक्त हो जाते हैं। इसके अलावा, पौधे, अपने शरीर में नाइट्रेट के रूप में अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों को जमा करके, मनुष्यों और जानवरों दोनों के उपभोग के लिए अनुपयुक्त हो जाते हैं।

उर्वरक प्राप्त करने के लिए, आणविक नाइट्रोजन को स्थिर करने के लिए एक तकनीक विकसित की गई है (इसे पहले अमोनिया में परिवर्तित किया जाता है, जिससे अमोनियम नाइट्रेट या उर्वरक के रूप में उपयोग किए जाने वाले अन्य नाइट्रेट अंततः प्राप्त किए जा सकते हैं)।

पशु अपशिष्ट के रूप में बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन युक्त पदार्थ प्राप्त होते हैं। अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिक (नाइट्रोजन और उसके ऑक्साइड) ईंधन के दहन, उत्पादन के दौरान और अन्य उद्योगों में बनते हैं। यह पदार्थों के चक्र की प्राकृतिक प्रक्रियाओं को बाधित करता है और ग्रह की पारिस्थितिक स्थिति को नुकसान पहुंचाता है।