Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon Arasındaki Fark

azotlanma

Nitrifikasyon, amonyumun (NH₄⁺) nitrata (NO₃^-) oksidasyon yoluyla. Oksidasyon, bir atom veya bileşik tarafından elektron kaybı veya oksidasyon durumunda bir artış olarak tanımlanır. İşlem, hayatta kalmak için çevrelerinde çözünmüş oksijen moleküllerinin varlığını gerektiren iki tür nitrifikasyon aerobik bakteri ile kolaylaştırılır. [ben]

İlk olarak, kemoautrofik bakteriler (esas olarak cinsin bakterileri Nitrosomonas) amonyak dönüştürmek (NH₃) ve amonyumdan nitrite (NO₂^-). "Kemoautrofik", bakterinin inorganik bir kaynaktan, yani CO'dan kendi besinlerini oluşturma yeteneğini ifade eder.₂. İşlem kimyasal denklem ile temsil edilir:

2NH'den₄+ + 3O₂ → 2 YOK₂^- + 2H₂O + 4H⁺ + enerji

Sonra öncelikle bakteri Nitrobacter grup, aşağıdaki reaksiyonda nitriti nitrata dönüştürür:

 2NO₂^- + Ö₂ → 2 YOK₃^- + enerji

Bu reaksiyonlar aynı anda ve oldukça hızlı bir şekilde gerçekleşir - genellikle günler veya haftalar içinde. Nitritin bitki yaşamı için toksik olması nedeniyle nitritin topraklarda tamamen nitrata dönüştürülmesi önemlidir..

Toprakta bulunan nitratlar, bitkiler tarafından kullanılan ana azot kaynağıdır. Böylece, azotun azot döngüsü olarak bilinen bir formdan diğerine geçişi tarım endüstrisinin önemli bir parçasıdır. [iii]

Bu adımlar yapılmadan önce, organik azot, amonyaklama olarak bilinen bir işlemde amonyum ve amonyak oluşturmak üzere hidroliz ile heterotrofik bakteriler tarafından parçalanır.. ^ben Amonyak üründe hayvan atıkları, kompostlar ve çürüyen örtü bitkileri veya ürün kalıntılarından bulunabilir. Amonyum çoğu gübrede bulunur.

Nitrifikasyon bakterileri çevresel streslere diğer toprak bakteri türlerinden daha duyarlıdır. Toprak uzun süre nem ile doyurulduğunda, toprak gözenekleri su ile doldurulur ve oksijen tedariki sınırlanır. Nitrifikasyonlu bakterilerin çalışması için aerobik koşullar gerekir, bu nedenle sel nitrifikasyonunu kısıtlar.

Kuru topraklar yüksek tuz konsantrasyonuna sahip olma eğilimindedir ve ortaya çıkan tuzluluk, bakterinin nitrifikasyon aktivitesini olumsuz yönde etkiler. Bunun nedeni, artan ozmolaritenin mikroorganizmaların suyu hücre zarlarında hareket ettirmek için ihtiyaç duydukları enerji miktarını arttırmasıdır. Su, nitratlar gibi çözünen maddelerin toprak boyunca hareketi için de gereklidir.. ⁱⁱ

Nitrifikasyon bakterileri en iyi 6.5 ila 8.5 arasında bir pH'da ve 16 ila 35 derece C arasında bir sıcaklıkta performans gösterir.. ^ben Nitrifikasyon oranları çok asidik topraklarda daha yavaşken, yüksek alkalinite azalır Nitrobacter toprakta olumsuz bir nitrit birikmesine neden olan aktivite.

Toprak pH'ı, nitrifiye edilmiş özel amonyum kaynağından da etkilenebilir. Örneğin, monoamonyum fosfat (MAP) çözeltisi diamonyum fosfattan (DAP) çok daha asidiktir; dolayısıyla DAP kullanımı MAP'den daha yüksek nitrifikasyon oranlarına neden olur.

Bakterilerin çoğu üst yüzey tabakasında bulunur, bu nedenle toprak işleme uygulamaları düzgün yönetilmediğinde nitrifikasyon azalır..

Yüksek kil içeriğine sahip topraklarda daha büyük partiküller ve bakteri büyümesi için daha fazla mikro gözenek alanı ve daha yüksek katyon değişim kapasitesi nedeniyle amonyumun daha fazla tutulması vardır.. ⁱⁱ Su ilişkileri ve toprağın fiziksel özellikleri azaltılmış ekime kadar iyileştirilebilir.

Nitrifikasyon, ağır metaller ve toksik bileşiklerin varlığı veya aşırı yüksek amonyak konsantrasyonları ile inhibe edilebilir..

Bazen azotun toprakta amonyum formunda tutulması faydalı olabilir. Bu, nitrojen kaybını (nitratların yıkanmasıyla) ve azot gazı çıkışını (denitrifikasyon yoluyla) önler. Ticari olarak kullanılan nitrifikasyon inhibitörleri arasında disiyandiamid ve nitrapyrin bulunur.

denitrifikasyon

Denitrifikasyon nitratın nitrojen gazlara indirgenerek biyolojik olarak dönüştürülmesidir. Her zaman nitrifikasyon izler ^ben ve reaksiyon sekansı aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

HAYIR₃^- → HAYIR₂^- → HAYIR → N₂O → N₂[IV]

İşlem fakültatif bakteriler tarafından kolaylaştırılır; bunlar solunum için serbest oksijen varlığını gerektirmeyen bakterilerdir. Denitrifiye edici bakteriler, hayatta kalmak için karbon formunda organik bir gıda kaynağına ihtiyaç duyduklarından heterotrofik organizmalardır. Denitrifikasyon, işlemin uyarılmasından birkaç dakika sonra başlayabilir.

Denitrifikasyon, bitki üretimi için zararlı olabilir, çünkü bitki büyümesi için gerekli bir besin olan azot, işlem sırasında atmosfere kaybolur. Bununla birlikte, sudaki nitrat konsantrasyonu düşürüldüğünden, su ortamlarında ve endüstriyel veya kanalizasyon atıksu arıtımında faydalıdır.. ^ben

Gübre tedavileri nedeniyle ekinlerden sızıntı veya akıntı, azotlu bileşiklerin hem insan hem de sucul yaşam üzerinde çeşitli zararlı etkilere sahip olduğu su kütlelerinde aşırı miktarda bu besin maddesinin oluşmasına neden olabilir.. ^iv

Amonyak balık türleri için toksiktir ve alg büyümesini uyarır, sudaki oksijen seviyelerini azaltır ve ötrofikasyona neden olur. Nitratlar karaciğer hasarına, kanserlere ve methemoglobinemiye (bebeklerde oksijen eksikliği) neden olurken, nitritler kanserojen nitrozaminler oluşturmak için aminler adı verilen organik bileşiklerle reaksiyona girer. ⁱⁱ

Topraklardaki veya sudaki oksijen seviyeleri tükendiğinde (anoksik koşullar), nitrat giderici bakteriler bir oksijen kaynağı olarak kullanılmak üzere nitratları parçalar. Bu genellikle oksijen seviyelerinin düşük olduğu su ile kaplanmış topraklarda görülür. Nitrat, azot okside (N) indirgenir₂O) ve bir kez daha azotlu gaza. Bu gaz kabarcıkları atmosfere kaçıyor. ^ben

Denitrifikatörler tarafından oluşturulan gaz, toprak veya sudaki koşullara ve ne tür bir mikrobiyal topluluğun mevcut olduğuna bağlıdır. Daha az oksijen, denitrifikasyonun en yaygın ürünü olan daha azot gazı oluşmasına neden olur. Azot gazı havanın ana bileşenini oluşturur. Oluşan ikinci en yaygın ürün, dünyanın ozon tabakasını da aşındıran bir sera gazı olan azot oksittir.. ^iv

Denitrifikasyon bakterileri toksik kimyasallara nitrifikatörlerden daha az duyarlıdır ve 7.0 ve 8.5 arasındaki bir pH'ta ve 26 ve 38 derece C arasındaki daha sıcak sıcaklıklarda en iyi şekilde çalışır. Denitrifikasyon çoğunlukla mikrobiyal aktivitenin en yüksek olduğu üst toprakta meydana gelir..

Denitrifikatörler yeterli nitrat konsantrasyonu ve çözünür bir karbon kaynağı gerektirir; en yüksek oranlar metanol veya asetik asit kullanıldığında ortaya çıkar. Organik karbon gübre, kompost, örtü bitkileri ve ürün kalıntılarında bulunabilir. ^ben

Bitki topraklarında denitrifikasyonun en aza indirilmesi, kontrollü salımlı gübrelerin kullanımı gibi bitki büyümesi için gerekli olan minimum nitrat konsantrasyonunun korunmasıyla elde edilir. Başka bir yöntem nitrifikasyonun inhibe edilmesidir, bu da denitrifikasyon için mevcut nitrat seviyelerini azaltır.

Denitrifikasyon seviyeleri, toprak özellikleri (agregasyon, makro gözenekler ve ıslaklık dahil) ve gübre, organik madde ve ürün kalıntısı dağılımındaki farklılıklar gibi birçok faktör nedeniyle tek bir alanda geniş bir aralıkta değişir..

Azotlu gübre türlerinin yanı sıra uygulama yöntemlerinin denitrifikasyonu etkilediği bildirilmiştir. Örneğin, kaplamalı kontrollü salımlı gübreler, ayrıca gübreleme ve yayın uygulamaları, kuru granüler üre ve konsantre bant uygulamalarına göre daha düşük azotlu oksit emisyonlarına neden olur. Daha az nitrojen yerleştirilmesi de bu emisyonları azaltır.

Kuru dönemler ve ardından ani bir yağmur fırtınası genellikle drenaj sistemleri ve yer altı damla sulama ile yönetilebilen denitrifikasyon için bir tetikleyicidir.. ^iv

özet

azotlanma

• Amonyaklama işlemini takip eder
• Amonyumun nitrata dönüşümü
• Oksidasyon reaksiyonu
• İki ana tür kemoöstrofik aerobik bakteri tarafından kolaylaştırılmıştır: Nitrosomonas ve Nitrobacter
• İki aşamalı işlem: amonyumun nitrite dönüşümü, daha sonra nitritin nitrata dönüşümü
• Bitki kökleri tarafından emilebilen bir azot besin formu oluşturur
• Üre içinde hayvansal atıklar ve gübreler, kompostlar ve ayrışan örtü bitkileri veya ürün kalıntılarından bulunan reaktif (amonyum)
• Çevresel streslere karşı daha hassas nitratörler
• Sel, yüksek tuzluluk, yüksek asitlik, yüksek alkalilik, aşırı toprak işleme ve toksik bileşikler tarafından inhibe edilir.
• Aerobik koşullar, 6.5 ila 8.5 arasında pH, 16 ila 35 derece C arasında sıcaklıklar ve yüksek kil içeriği ile tercih edilir

denitrifikasyon

• Nitrifikasyon işlemini takip eder
• Nitratın azot ve azot oksit olmak üzere azotlu gazlara dönüşümü
• İndirgeme reaksiyonu
• Heterotrofik fakültatif bakteriler tarafından kolaylaştırılmıştır.
• Adım dizisi: nitratın nitrite, nitrik okside, azot okside ve son olarak azota dönüşümü
• Nitrat seviyelerini düşürerek atık su ve su sistemlerini dekontamine eder
• Nitrifikasyon ile oluşan reaktif (nitrat), denitrifikatörler için karbon kaynakları gübre, mahsul mahsulleri ve mahsul artıklarında bulunur veya metanol veya asetik asit ile sağlanır
• Çevresel streslere karşı daha az hassas olan denitrifikatörler
• Azaltılmış nitrifikasyon, düşük nitrat seviyeleri, kaplamalı kontrollü salınımlı gübrenin derin yerleşimi ve toprak drenajı ile inhibe edilir.

Sel, anoksik koşullar, 7.0 ve 8.5 arasında pH, 26 ve 38 derece C arasında sıcaklıklar, yeterli miktarda nitrat ve çözünür karbon ve kuru granüler üre konsantre bant uygulamaları ile tercih edilir.