Diferença entre nitrificação e desnitrificação Diferença entre

Nitrificação

A nitrificação é a transformação biológica de amônio (NH ₄ ^{+)) para nitrato (NO} 3 _- ^{) por oxidação. A oxidação é definida como a perda de elétrons por um átomo ou composto, ou um aumento no seu estado de oxidação. O processo é facilitado por dois tipos de bactérias aeróbicas nitrificantes que requerem a presença de moléculas de oxigênio dissolvidas em seus arredores, para sobreviver. [i]} - primeiro ->

Em primeiro lugar, as bactérias quimioterroficas (principalmente as do gênero

Nitrosomonas) convertem amônia (NH 3 _{) e amônio em nitrito (NO} 2 < - _{). "Chemoautrophic" refere-se à capacidade da bactéria de criar seus próprios nutrientes a partir de uma fonte inorgânica, a saber, CO} ² . O processo é representado pela equação química: _2NH 4

+ + 3O ₂ → 2NO ₂ - _{+ 2H} ^{2 < O + 4H} + _{+ energia}

^{Em seguida, as bactérias principalmente do grupo} Nitrobacter

convertem nitrito em nitrato na seguinte reação:

2NO 2 -

+ O > 2 _{→ 2NO} ³ - _{+ energia} Estas reações ocorrem simultaneamente e bastante rapidamente - geralmente em dias ou semanas. É importante que o nitrito seja completamente convertido em nitrato nos solos, uma vez que o nitrito é tóxico para a vida das plantas.

^{Os nitratos presentes no solo são a principal fonte de nitrogênio utilizado pelas plantas. [ii] Assim, a transição de nitrogênio de uma forma para outra, conhecida como ciclo de nitrogênio, é uma parte importante da indústria agrícola. [iii]} Antes que estas etapas ocorram, o nitrogênio orgânico é dividido por bactérias heterotróficas por hidrólise para formar amônio e amônia em um processo conhecido como amônia.

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A amônia pode ser encontrada na ureia a partir de resíduos animais, compostos e culturas de cobertura em decomposição ou resíduos de colheita. O amônio é encontrado na maioria dos fertilizantes.

As bactérias nitrificantes são mais sensíveis aos estresses ambientais do que outros tipos de bactérias do solo. Quando o solo foi saturado com umidade por períodos prolongados, os poros do solo se enchem de água, limitando o fornecimento de oxigênio. Bactérias nitrificantes requerem condições aeróbicas para funcionar, assim, a inundação restringe a nitrificação.

Os solos secos tendem a ter alta concentração de sal e a salinidade resultante afeta negativamente a atividade nitrificante das bactérias. Isso ocorre porque o aumento da osmolaridade aumenta a quantidade de energia necessária pelos microorganismos para mover a água através de suas membranas celulares. A água também é essencial para o movimento de solutos, como os nitratos, através do solo. ⁱⁱ As bactérias nitrificantes funcionam melhor a um pH entre 6. 5 e 8. 5 e temperaturas entre 16 e 35 graus C.

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As taxas de nitrificação são mais lentas em solos muito ácidos, enquanto a alta alcalinidade reduz a atividade ^Nitrobacter , causando uma acumulação desfavorável de nitrito no solo. ^{O pH do solo também pode ser afetado pela fonte particular de amoníaco nitrificado. Por exemplo, a solução de fosfato de monoamônio (MAP) é muito mais ácida que o fosfato de diamônio (DAP); assim, o uso de DAP resulta em maiores taxas de nitrificação do que o MAP.} A maioria das bactérias são encontradas na camada superficial superior, portanto, a nitrificação diminui quando as práticas de lavoura não são gerenciadas adequadamente. Os solos com alto teor de argila têm partículas maiores e mais espaço de micropore para o crescimento bacteriano, bem como maior retenção de amônio devido a maior capacidade de troca de catiões. ii

As relações hídricas e as propriedades físicas do solo podem ser melhoradas pelo cultivo reduzido.

A nitrificação pode ser inibida pela presença de metais pesados ​​e compostos tóxicos, ou concentrações excessivamente elevadas de amônia.

Às vezes, pode ser benéfico manter o nitrogênio no solo sob a forma de amônio. Isso evita a perda de nitrogênio (por lixiviação de nitratos) e escape de gás nitrogênio (através da desnitrificação). Os inibidores de nitrificação utilizados comercialmente incluem diciandiamida e nitrapirina. ^{Denitrificação} A desnitrificação é a transformação biológica do nitrato em gases nitrogenados por redução. Segue sempre a nitrificação

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e a sequência de reação pode ser representada da seguinte forma:

NO

3 ^- → NO

2 _- ^{→ NO → N} 2 _{O → N} ² [iv] _{O processo é facilitado por bactérias facultativas; estas são bactérias que não exigem a presença de oxigênio livre para a respiração. As bactérias desnitantes são organismos heterotróficos, pois precisam de uma fonte de alimento orgânico, sob a forma de carbono, para sobreviver. A desnitrificação pode começar tão rapidamente quanto minutos após a estimulação do processo.} A desnitrificação pode prejudicar a produção de culturas, pois o nitrogênio, um nutriente essencial para o crescimento da planta, é perdido para a atmosfera durante o processo. No entanto, é benéfico para os habitats aquáticos e no tratamento de águas residuais industriais ou de esgoto, já que a concentração de nitratos na água é reduzida. _i A lixiviação ou o escoamento das culturas devido a tratamentos de fertilizantes podem causar excesso de quantidades deste nutriente para acabar em corpos d'água, onde os compostos nitrogenados têm vários efeitos nocivos na vida humana e aquática.

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A amônia é tóxica para espécies de peixes e estimula o crescimento de algas, reduzindo os níveis de oxigênio na água e resultando em eutrofização. Os nitratos causam danos ao fígado, câncer e metahemoglobinemia (deficiência de oxigênio em lactentes), enquanto os nitritos reagem com compostos orgânicos chamados aminas para formar nitrosaminas cancerígenas. ⁱⁱ

Quando os níveis de oxigênio em solos ou água estão empobrecidos (condições anóxicas), bactérias desnitrificantes quebram nitratos para uso como fonte de oxigênio. Isso ocorre geralmente em solos encharcados onde os níveis de oxigênio são baixos.O nitrato é reduzido a óxido nitroso (N ²

O) e mais uma vez a gás nitrogenado. Essas bolhas de gás escapam para a atmosfera. ⁱ

O gás formado por denitrifiers depende de condições no solo ou na água e que tipo de comunidade microbiana está presente. Menos oxigênio tende a resultar em mais gás nitrogênio formado, o produto mais comum da desnitrificação. O gás nitrogênio é o principal componente do ar. O segundo produto mais comum formado é o óxido nitroso, um gás com efeito de estufa que também corroe a camada de ozônio da Terra. _iv As bactérias desnitrificantes são menos sensíveis aos produtos químicos tóxicos do que os nitrificadores e funcionam otimamente a um pH entre 7. 0 e 8. 5 e temperaturas mais quentes entre 26 e 38 graus C. A desnitrificação ocorre principalmente na camada superficial do solo, onde microbiana A atividade é mais alta. ^{Os denitrificadores requerem uma concentração suficiente de nitrato e uma fonte de carbono solúvel; as taxas mais elevadas ocorrem quando se usa metanol ou ácido acético. O carbono orgânico pode ser encontrado em estrume, composto, culturas de cobertura e resíduos de culturas.}

i ^{Minimizar a desnitrificação nos solos de culturas é conseguida mantendo a concentração mínima de nitrato necessária para o crescimento das plantas, como o uso de fertilizantes de libertação controlada. Outro método inibe a nitrificação, o que reduz os níveis de nitrato disponíveis para a desnitrificação.}

Os níveis de desnitrificação variam amplamente em um único campo, devido a muitos fatores, tais como propriedades do solo (incluindo agregação, macropores e umidade) e variações na distribuição de fertilizantes, matéria orgânica e resíduos de culturas.

Os tipos de fertilizantes nitrogenados, bem como os métodos de aplicação, foram relatados como afetando a desnitrificação. Por exemplo, fertilizantes revestidos de libertação controlada, bem como aplicações de fertirrigação e transmissão, causam emissões de óxido nitroso mais baixas do que a ureia granular seca e aplicações de banda concentrada. A colocação mais profunda de nitrogênio também diminui essas emissões. ^{Os períodos secos seguidos por uma tempestade súbita são muitas vezes um gatilho para a desnitrificação, que pode ser gerenciado com sistemas de drenagem e irrigação por gotejamento subterrâneo.}

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Resumo

Nitrificação

Siga o processo de amônia ^{Transformação de amónio em nitrato}

Reacção de oxidação

Facilitado por dois tipos principais de bactérias aeróbicas quimioterroicas:

• Nitrosomonas > e
• Nitrobacter
• Processo de dois passos: conversão de amônio em nitrito, depois conversão de nitrito em nitrato
• Cria uma forma nutritiva de nitrogênio disponível para absorção por raízes de plantas Reativo (amônio) encontrado em ureia de resíduos de animais e fertilizantes, compostas e culturas de cobertura de decomposição ou resíduos de culturas Nitrifiadores mais sensíveis a estresses ambientais Inibidos por inundações, alta salinidade, alta acidez, alta alcalinidade, lavagem excessiva e compostos tóxicos
• Favorecidos por aeróbicos condições, pH entre 6. 5 e 8. 5, temperaturas entre 16 e 35 graus C e alto teor de argila
• Desnitrificação
• Siga o processo de nitrificação
• Transformação de nitrato em gases nitrogenados, principalmente nitrogênio e óxido nitroso > Redução r Efeitos
• Facilitado por bactérias facultativas heterotróficas
• Sequência de etapas: conversão de nitrato em nitrito, para óxido nítrico, óxido nitroso e, finalmente, para nitrogênio

Descontamina as águas residuais e os sistemas aquáticos, reduzindo os níveis de nitrato

• Reativo (nitrato), formados por nitrificação, enquanto fontes de carbono para desnitrificadores são encontradas em estrume, culturas de cobertura e resíduos de culturas, ou fornecidas com metanol ou ácido acético
• Denitrifiers menos sensíveis a estresses ambientais
• Inibidos por nitrificação reduzida, níveis baixos de nitratos, colocação profunda de fertilizantes revestidos de libertação controlada e drenagem do solo
• Favorida por inundações, condições anóxicas, pH entre 7.0 e 8. 5, temperaturas entre 26 e 38 graus C, fornecimento suficiente de nitratos e carbono solúvel e aplicações de banda concentrada de ureia granular seca.