Превращение азота в почве

Азот поступает в почву из воздуха и при разложении органических остатков.

Молекулярный азот – один из самых инертных газов и при обычных условиях не образует никаких соединений с другими элементами. Но в соединениях с другими веществами азот является одним из самых активных элементов.

Поэтому реакция превращения молекулярного свободного азота в разные соединения вызывает особый интерес и известна под названием реакции фиксации или связывания свободного азота.

Большие количества атмосферного азота (общий запас азота в воздухе составляет более 4.000 млрд. тонн), связываются в толще почвы микробиологическим путем с помощью микроорганизмов – азотфиксаторов: аэробных и анаэробных бактерий. Азотфиксаторы усваивают азот из его растворимых в воде соединений.

Значительно большие количества минерального азота образуются при попадании в почву органических остатков и их дальнейшем разложении. В результате процессов аммонификации, происходит освобождение азота и его поступление в почву в виде аммиака и солей аммония.

Бактерии, потребители аммиачных солей в почве называются нитрификаторами.

Одна группа нитрификаторов окисляет аммиак до нитритов:

2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O

Другая группа нитрификаторов окисляет нитриты в нитраты:

2HNO₂ + O₂ →2HNO₃

Нитриты очень редко только при особых окислительно-восстановительных условиях могут быть обнаружены в заметных количествах в почве. Обычно они при участии тех же бактерий быстро окисляются в нитраты, составляющие важные соединения азота для питания растений в почве.

Наряду с процессами нитрификации одновременно в почве идут процессы денитрификации, то есть процессы восстановления нитратов. Денитрификация происходит при участии обширной группы микроорганизмов – например, кишечной палочки.

Денитрификаторы отнимают кислород у нитратов в почве, восстанавливая их до свободного молекулярного азота:

2HNO₃ → H₂O + N₂ + 2O₂

Таким образом, в почве азот претерпевает ряд сложных превращений, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов – в виде процессов аммонификации, нитрификации и денитрификации. К этим превращениям азота следует добавить процессы синтеза, при которых азот аммиака, нитратов и аминокислот идет на построение сложных соединений белкового характера, входящих в состав плазмы живых клеток.

Вопросы для самоконтроля:

1. Изложите представление о нахождении азота в почве и его поступлении в почву?

2. Как называются микроорганизмы, участвующие в связывание свободного азота, поступающего в почву и условия протекания реакции?

3. Приведите условия протекания реакций?

4. Изложите представления о процессе нитрификации и денитрификации азота и объясните разницу между ними?

5. Объясните механизм процесса денитрификации на примере разложения нитратов?

Тест к главе 3

№	Вопросы	Код	Варианты ответа
1.	Укажите на сколько групп по химическим свойствам подразделяются вещества, входящие в состав почв?	1.1. 1.2. 1.3.	Семь групп Шесть групп Двенадцать групп
2.	Какие микроорганизмы играют значительную роль в процессе разложения органических остатков?	2.1. 2.2. 2.3.	Лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза Органические кислоты, дубильные вещества Грибы, актиномицеты, бактерии
3.	Назовите процесс разложения органических веществ в почве в условиях недостатка кислорода?	3.1. 3.2. 3.3.	Аэробный процесс Процесс ферментации Анаэробный процесс
4.	Какие условия определяют получение конечного продукта при разложении органических веществ: сахаров, клетчатки, крахмала и без азотистых веществ	4.1. 4.2. 4.3.	Участие в процессе разложения определенных микроорганизмов при условии щелоче-кислотных и окислительно-восстановительных сред Анаэробный процесс Аэробный процесс
5.	Как называется процесс образования и накопления гуминовых веществ?	5.1. 5.2. 5.3.	Процесс минерализации Процесс полимерилизации Процесс гумификации
6.	Приведите пример реакции аммонификации для гликоля аминокислоты с получением уксусной кислоты и аммиака.	6.1. 6.2. 6.3.	СН₂NН₂СООН + О₂ → НСООН + СО₂ + NН₃ СН₂NH₂COOH + H₂O → CH₃OH + CO₂ + NH₃ CH₂NH₂COOH + H₂ → CH₃COOH + NH₃
7.	С помощью каких микроорганизмов происходит связывание в почве атмосферного азота.	7.1. 7.2. 7.3.	Азотфиксаторы Нитрификаторы Денитрификаторы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Негативное воздействие промышленности выражается в воздействии на конкретные части природы и на биосферу в целом отходов от процессов добычи и переработки природных ресурсов. Отходы производства и потребления являются источниками антропогенного загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе и возникают как неизбежный результат потребительского отношения и непозволительно низкого коэффициента использования ресурсов. Например, в бывшем СССР в год, цветная металлургия потребляла около 2 млрд. т. горных пород, а товарная продукция составляла 1%. В Российской Федерации переходят в отходы 90 - 95 % всего горных пород или от 80 млрд. т. до 120 млрд. т., из них более миллиарда токсичных веществ и являющихся важными источниками экологических эксцессов с ежегодным приростом 10 млрд. т. или 9-10%. Ежегодно площади, занимаемые отходами, увеличиваются на 250 тыс. га. Основными поставщиками отходов являются горнодобывающая, химическая, металлургическая, топливно-энергетическая, сельскохозяйственная и пищевая отрасли.

Основные понятия отходов

Отходами называются продукты деятельности человека в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования и которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в ходе регенерации.

Отходами производства, вообще, и, в частности, пищевых производств, являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные физические свойства.

Отходами производства также могут считаться продукты, образовавшиеся в результате механической и физико-химической переработки сырья, получение которых не является целью данного производства, отходы потребления — непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению.

По возможности использования, различаются утилизируемые и не утилизируемые отходы. Для первых существует технологии переработки и вовлечения в хозяйственный оборот, для вторых – технологии использования, к сожалению, в настоящее время отсутствуют.

Промышленные отходы зачастую являются химически неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными химико-физическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования. В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности, от чего зависят затраты на переработку или захоронение.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте общую характеристику отходов промышленности?

2. Приведите основные понятия и определения отходов?

3. Что входит в понятие отходов вообще?

4. Что входит в понятие отходов в отраслях пищевой промышленности?

5. Что такое утилизированные и не утилизированные отходы?

6. Охарактеризуйте возможность их использования?