bài tiểu luận vòng tuần hoàn nitơ

Nitơ là một nguyên tố có nguồn dự trữ khá giàu trong khí quyển chiếm khoảng 78% về thể tích.Nitơ phân tử N2 có nhiều trong khí quyển nhưng chúng không có hoạt tính sinh học đối với phầ

BỘ CÔNG THƯƠNG

ĐỀ TÀI : VÒNG TUẦN HOÀN

NI TƠ

Đỗ Cao Trí 2205162068 Nguyễn Thị Thúy Vi 2205162074

Lê Hoàng Vũ 2205162075

VÒNG TUẦN HOÀN NITƠ

NI TƠ

II

CHU TRÌNH

NI TƠ

III

HIỆN TRẠNG

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜN

G

III

HIỆN TRẠNG

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜN

G

IV BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

IV BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

Nitơ là một nguyên tố có nguồn dự trữ khá giàu trong khí quyển (chiếm khoảng 78% về thể tích).

Nitơ phân tử (N2) có nhiều trong khí quyển nhưng chúng không có hoạt tính sinh học đối với phần lớn các loài sinh vật, chỉ một số rất ít các loài sinh vật có khả năng đồng hoá được nitơ ở dạng này

Khoảng 85% tác dụng cố định nitơ trên Trái đất là do vi sinh vật cố định nitơ thực hiện

NI TƠ VÀ VAI TRÒ CỦA NI TƠ

I

Nitơ là thành phần quan trọng của mọi cơ thể sống, cấu thành các axit amin, protein, axit nucleic,

chlorophyll,….

Là nguyên tố dinh dưỡng quan

trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật ( cây trồng hấp thu Nitơ ở 2 dạng nitrate (NO3- ) và dạng amon (NH4+).

II CHU TRÌNH NI TƠ

KHÁI QUÁT CHU TRÌNH NI TƠ

Chu trình nitơ về cơ bản cũng tương

tự như các chu trình khí khác, được

sinh vật sản xuất hấp thụ và đồng hoá rồi được chu chuyển qua các nhóm

sinh vật tiêu thụ, cuối cùng bị sinh vật phân huỷ để trả lại nitơ phân tử cho

1 Cố định đạm

SỰ CỐ ĐỊNH ĐẠM

SỰ CỐ ĐỊNH ĐẠM BẰNG CON ĐƯỜNG SINH HỌC

SỰ CỐ ĐỊNH ĐẠM BẰNG CON ĐƯỜNG SINH HỌC

SỰ CỐ

ĐỊNH

ĐẠM BẰNG

CON ĐƯỜNG

LÍ HÓA

SỰ CỐ

ĐỊNH

ĐẠM BẰNG

CON ĐƯỜNG

LÍ HÓA

Cơ chế của quá trình cố định đạm

 Là một quá trình mà nitơ (N2) trong khí

quyển được chuyển đổi thành amoni (NH4+).

 Sơ đồ quá trình cố định nitơ:

N2 + 2H —-> 2NH + 2H —-> 2NH2 + 2H

—-> 2NH3

CỐ ĐỊNH BẰNG CON ĐƯỜNG LÝ - HÓA

Thông qua quá trình điện hóa và quang hóa

 Chớp là một nguồn năng lượng cố định nitơ khi tạo ra sự kết hợp giữa nitơ và oxy trong không khí.

 Phương trình phản ứng:

N 2 + O 2  2 NO 2NO + O 2  2NO 2 3NO 2 + H 2 O  2H + + 2NO 3 - + NO

 Khí nitơ trong khí quyển dưới tác động của các dòng điện

tự nhiên (khi có dông bão) cũng có thể tạo thành amoni nitrat, được nước mưa đưa vào đất khoảng vài kilôgam một hecta một năm

CỐ ĐỊNH BẰNG CON ĐƯỜNG SINH HỌC

Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh

học có ý nghĩa to lớn đối với cân bằng N trên trái đất và việc duy trì độ phì của đất

Sinh vật có khả năng cố định đạm gồm 2 nhóm chính:

 Nhóm cộng sinh (phần lớn là vi khuẩn, 1 số ít tảo và nấm)

 Nhóm sống tự do (chủ yếu là vi khuẩn và tảo)

Nhóm cộng sinh(phần lớn là vi khuẩn, 1 số ít tảo và nấm )

 Vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh gặp nhiều

trong đất, gồm các loài của chi Rhizobium sống

cộng sinh với các cây họ Đậu để tạo nên các nốt sần ở rễ, cố định được một lượng lớn Nitơ Các

loài xạ khuẩn (Actinomycetes) cộng sinh trong rễ của chi Alnus và một số loài cây khác cũng có

khả năng cố định đạm….

 Cố định nitơ của không khí nhờ kết hợp N2 với

H2 thành NH3 dưới tác dụng của hệ thống enzim nitrogenaza Từ NH3 sẽ tổng hợp ra các hợp chất chứa nitơ khác cung cấp cho cây và đồng thời

làm giàu thêm N cho đất.

Nhóm sống tự do (chủ yếu là vi khuẩn và tảo)

 Trong môi trường nước: các loài vi khuẩn

kỵ khí và một số vi sinh vật quang hợp.

 Ở những nơi thoáng khí: chủ yếu là vi

khuẩn lam.

 Để hoạt hoá nitơ, những sinh vật tự dưỡng

sử dụng năng lượng của quá trình quang hoá hoặc hoá tổng hợp, còn các vi sinh vật

dị dưỡng sử dụng năng lượng chứa trong các hợp chất hữu cơ có sẵn trong môi

trường.

Nhóm sống tự do (chủ yếu là vi khuẩn và tảo)

 Ngoài ra, quá trình cố định nitơ được tiến hành trong công nghiệp, trong đó nitơ và hiđro tương tác với nhau ở

nhiệt độ và áp suất cao, tạo nên

amoniac có chất xúc tác tham gia

Phương pháp này được dùng trong

sản xuất phân bón như amoni nitrat

vi khuẩn clostridium pasteurianum

vi khuẩn lam Azoztobacter

2. SỰ AMON HÓA

Quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ thành muối

amon được gọi là quá trình amon hóa

(ammonification)

Các hợp chất nitơ vô cơ ( NO3- ) được thực vật hấp thụ và chuyển thành dạng nitơ khác ( thường là các axit amin –NH2) và chuyển qua các bậc dinh dưỡng

khác nhau ở dạng các hợp chất hữu cơ.

Các chất này được hoàn lại môi trường từ phân, các chất thải từ bài tiết ( urê, axit urit) hay xác chết.

Các vi khuẩn dị dưỡng, nấm trong đất, trong nước phân hủy phân rã các chất thải tạo ra các hợp chất

Qúa trình amon hóa urê

Ure là một hợp chất hữu cơ đơn giản chứa 46,6% N, được sản xuất trong các nhà máy phân bón bằng cách tổng hợp

NH3 + CO2 CO(NH2)2

Lượng hữu cơ được vùi vào đất rất lớn, hàm lượng dinh dưỡng các chất này nằm trong đất khá nhiều nhưng cây

trồng không thể hấp thụ được trực tiếp từ các chất hữu cơ

đó, mà phải thông qua quá trình phân hủy và chuyển hóa của các loài vsv để tạo thành các chất dinh dưỡng nuôi cây trồng

Qúa trình amon hóa protein

Protein là thành phần cơ bản của chất nguyên sinh, hàng năm protein được đưa vào đất với

số lượng lớn (cùng với xác hữu cơ, phân

chuồng, phân xanh, phân rác) Trong protein chứa khoảng 15 -17% N

Cơ chế quá trình : Dưới tác dụng của proteaza, các protein được phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn

Vi sinh vật gồm :

• Vi khuẩn : Bacillus mycoides, ptoteus

vugoris…

• Xạ khuẩn: Stretomyces griseus, S.nmesus

• Nấm: Aspergillus oryzae, A.temocoda…

Qúa trình phân giải chất mùn

Mùn là chỉ tiêu quan trọng đánh giá độ phì của đất Là chất vô định hình, màu tối, khi bị vi

sinh vật phân giải nó cho các chất hữu cơ như lipid, sáp, …

Cơ chế phân giải mùn:

Hữu cơ + O2 NH3 + CO2 + Q

Các loài sinh vật phân giải mùn:

Phân giải mùn có rất nhiều các loài sinh vật đất tham gia, kế cả hiếu khí và yếm khí, vi khuẩn,

xạ khuẩn, nấm mốc, nguyên sinh động vật ( các con côn trùng), động vật đất ( giun, dế, mối,

kiên…)

VSV

QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA

3

 Chủ yếu là quá trình hiếu khí, thường xảy ra trong đất

có pH trung tính, thoát nước tốt Trong điều kiện kỵ khí hoặc trong điều kiện acid mạnh rất hạn chế xảy ra quá trình này

 Hai bước của quá trình nitrate hóa (nitrification) được trình bày như sau:

 Bước 1: biến đổi amoni thành nitrite

2NH3 + 3O2  2NO 2- + 2H2O + NĂNG LƯỢNG

 Bước 2: biến đổi nitrite thành nitrate

2NO2- + O2  2NO 3- + NĂNG LƯỢNG

 Nitrate và nitrite do vi khuẩn oxy hóa thành, thực vật có

thể hấp thu để tổng hợp ra các amino acid Trong đất còn có một bộ phần nitrate được oxy hóa chậm chạp để trở thành thành phần của chất mùn.

 Nitrate hay nitrite đều dễ bị rửa trôi, nhất là trong mùa

mưa, nếu không được đồng hóa chúng có thể thoát ra khỏi hệ sinh thái này để đến hệ sinh thái khác qua sự chu chuyển nước ngầm.

Các nhóm vi sinh vật tham gia quá trình nitrat hóa

Nhóm vi khuẩn nitrosomonas Nhóm vi khuẩn nitrobacter

4 QUÁ TRÌNH PHẢN NITRATE HÓA

 Con đường chuyển hoá của nitrat qua các quá trình

đồng hoá - dị hoá để trở về các dạng như N2, NO,

N2O được gọi là quá trình phản nitrat hóa

 Quá trình này diễn ra nhờ các vi khuẩn phản nitrat

hóa Các vi khuẩn này sống trong điều kiện thiếu oxy, chúng dùng NO3- làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí, giải phóng ra N2O, NO, N2 vào trong khí quyển Khí nitơ được giải phóng ra khỏi quá trình như chất thải

CƠ CHẾ

NO3- NO2- NO N2O N2

Một số vi sinh vật tham gia vào quá trình phản nitrate hóa

vi khuẩn Achromobacter

vi khuẩn pseudomonas

phân bón là bước đầu tiên để nitơ đi vào chu trình.

 Quá trình cố định nitơ làm tăng lượng đạm trong đất, tăng độ phì nhiêu.

 Nitơ được cố định ở dạng hữu cơ là nguồn đạm cho các vi sinh vật trong đất sử dụng cho các quá trình tiếp theo của chu trình nitơ.

 Trong chu trình nitơ có nhiều chu trình nhỏ, giữa chúng có sự đan xen rất phức tạp

CÁC CHU TRÌNH NHỎ

1 Chu trình 1 (theo chiều

mũi tên): diễn ra quá trình

cố định đạm và quá trình

amon hóa.

N 2 trong khí quyển

Vi khuẩn

cố định N 2 trong đất Amon

CÁC CHU TRÌNH NHỎ

2 Chu trình 2 ( theo chiều

mũi tên): diễn ra các quá trình cố định đạm, amon hóa, nitrat hóa, phản nitrat hóa

Vi khuẩn

cố định N 2 trong đất

amôn

Nitrit ( NO 2 - )

CÁC CHU TRÌNH NHỎ

3 Chu trình 3 ( theo chiều

mũi tên): diễn ra các quá

giải  amon  nitrit 

nitrat  vi khuẩn khử nitrat

khí quyển

CÁC CHU TRÌNH NHỎ

4 Chu trình 4 ( theo chiều

mũi tên): diễn ra các quá

giảiamonnitrit

nitratvi khuẩn khử nitrat

khí quyển

các chu trình nhỏ

chiều mũi tên): diễn ra các quá trình cố định đạm, amon hóa.

N2 trong khí quyển sản xuất phânđồng hóa ở thực vậtđồng hóa ở động vậtvi

khuẩn và nấm phân giải  amôn  khí quyển

Các chu trình nhỏ

6 Chu trình 6 ( theo chiều

trình cố định đạm, amon hóa, nitrat hoa, phản

Ý NGHĨA CỦA CHU TRÌNH NI TƠ

 Chu trình nitơ là cơ chế duy trì sự cân bằng nitơ trên Trái Đất.

 Chu trình nitơ còn là động lực cho mối tương tác dương.

 Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học có ý nghĩa trong việc duy trì độ phì của đất

 Lượng nitơ sinh học được tích lũy trong đất nhờ các vsv cố định đạm cố ý nghĩa to lớn đói với nông nghiệp, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phân bón hóa học chưa phát triển.

Việc phát hiện ra các nhóm vsv có khả năng cố định nitơ và sử dụng chúng như 1

nguồn phân bón hữu hiệu là biện pháp tích cực làm giàu nguồn đạm cho đất và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do sử dụng quá nhiều phân bón hóa học

HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

hưởng lớn đến sự cân bằng Nitơ trong tự nhiên

đặc biệt là phân đạm.

phú dưỡng trong các ao hồ, kênh rạch v.v…

III

TÁC HẠI CỦA NITƠ ĐỐI VỚI CON NGƯỜI VÀ SINH VẬT

loài động thực vật bị tuyệt chủng, một số loài ngày càng

phát triển, nguồn nước ô nhiễm do ánh sáng mặt trời bị

che lấp, tôm cá chết ngạt, các quá trình quang hợp của

thực vật dưới nước bị ngăn cản).

giảm khả năng vận chuyển oxi của máu Tồn dư Nitrate

trong cơ thể gây ngộ độc, ung thư

và con người.

trường: gây hại nghiêm trọng đến môi trường và sứ

khỏe con người (nó là chất cực độc).

BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

• Sản xuất hữu cơ kết hợp với vận động, tuyên truyền và

hướng dẫn cho nông dân nâng cao ý thức trách nhiệm với môi trường và con người.

• Kiểm soát tốt hoạt động của các ngành công nghiệp và giao

thông vận tải.

• Đầu tư xây dựng các nhà máy xử lý chất thải Khuyến khích

các dự án xử lý chất thải bằng các biện pháp thân thiện với môi trường.

• Các cơ quan nhà nước cần có các quy định chặt chẽ hơn về

việc xử lý chất thải, thường xuyên kiểm tra thực hiện và xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm.

• Tăng cường mối liên kết giữa các quốc gia trong việc quản lý

chu trình nitơ toàn cầu.

IV

Thank You !