Chuyên đề Sự phát sinh và chu chuyển của nitơ trong khí quyển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP THẢO LUẬN NHÓM CHUYÊN ĐỀ : Sự phát sinh và chu chuyển của nitơ trong khí quyển GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: L.THỦY THÀNH VIÊN TRONG NHÓM : NGUYỄN THỊ HẬU NGUYỄN THỊ THU HÀ BÙI TUẤN ANH NGUYỄN THỊ THƯƠNG NGUYỄN THỊ BẢO YẾN NGUYỄN THỊ PHÚC MỤC LỤC: 1.Khái niệm và sự phát sinh của nitơ 2.Sự phát sinh của nitơ trong khí quyển 3.Vai trò của nitơ 4.Khái quát chu trình nitơ 5.Chu trình nitơ và các bước - Chu trình nitơ - Sự cố định đạm - Quá trình amon hóa - Quá trình nitrat hóa - Quá trình phản nitrat 6.Nhận xét 7. Các chu trình nhỏ trong khí quyển 8. Tác động của con người đến chu trình 9. Ý nghĩa của chu trình nitơ Nitơ trong khí quyển 1. Khái niệm Nitơ là một nguyên tử hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học và có kí hiệu N. _ Ở điều kiện thường nitơ là một chất khí,không màu không vị,không mùi và khá trơ.tồn tại dươi dạng phân tử N2. _ Trong khí quyển N2 chiếm khoảng 80%,và là thành phần của mọi cơ thể sống.nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như axit amin,amoniac,axit nitric và axinua Nitơ trong khí quyển 2. Sự phát sinh của nitơ trong khí quyển: - Thời kì đầu khí quyển chủ yếu gồm hơi nước,amoniac, meetan,các loại khí trơ và hidro.dưới tác động phân hủy của tia sáng mặt trời,hơi nước bị phân hủy thành O2 và H2 - Oxi tạo ra tác động với amoniac và meetan tạo thành N2 va CO2 - Sự phát triển mạnh mẽ của động thực vật trên trái đất cùng với sự gia tăng bài tiết,phân hủy xác chết động thực vật,phân hủy yếm khí của vi sinh vật đã làm cho nồng độ N2 trong khí quyển tăng lên nhanh chóng Nitơ trong khí quyển 3. Vai trò của nitơ: - Ở dưới dạng hợp chất nitơ được làm thuốc súng,làm phân bón. - Ở dưới dạng phân tử nitơ được làm để dùng bảo quản tươi thực phẩm,sản xuất thép không gỉ,bơm lốp ô tô và máy bay ( do có tính trơ ),sản xuất linh kiện điện tử,trên đỉnh của đầu thuốc nổ lỏng ( để đảm bảo an toàn) - Đặc biệt nitơ là thành phần quan trọng của các axit amin và axit nucleic,điều nay làm cho notơ trở thành thiết yếu với sự sống. Chu trình nitơ 4. Khái quát chu trình nitơ: - Chu trình nitơ cũng tương tự như các chu trình khác,được SVSX hấp thụ và đồng hóa rổi được chu chuyển qua các nhóm SVTT,cuối cùng bị SVPH trả lại nitơ phân tử cho môi trường. Tuy nhiên quá trình diễn ra phức tạp hơn nhiều so vs các chu trình khác,tuy vậy chu trình xảy ra nhanh và liên tục. - Do tính chất phức tạp của chu trình bao gồm nhiều giai đoạn theo từng bước: sự cố định đạm,sự amôn hóa,nitrat hóa và phản nitrat hóa Chu trình nitơ Chu trình nitơ 5.1. Sự cố định đạm: Chu trình nitơ a, Sự cố định đạm bằng con đường lý-hóa thông qua quá trình điện hóa và quang hóa + Chớp là 1 nguồn năng lượng cố định nitơ khi tạo ra sự kết hợp giữa N2 và O2 trong không khí ptpư: N2 + O2 → 2NO 2NO + O2 → 2NO2 2NO2 + H2O → 2H+ + 2NO3 + NO + Khí nitơ trong khí quyển dưới tác động của các đòng điện tự nhiên( khi có dông bão)cũng có thể tạo thành amoni nitrat,được nước mưa đưa vào đất khoảng vài kg trên 1ha trên 1 năm Sấm chớp là 1 trong những nguồn cố định nitơ trong khí quyển Chu trình nitơ b, Sự cố định đạm bằng con đường sinh học: phần lớn là vi khuẩn,1 số ít tảo và nấm)và nhóm sống tự do( chủ yếu là vi khuẩn và tảo) - Nhóm sống cộng sinh gồm các loài của giống rhizodium sống cộng sinh vs các cây họ đậu để tạo nên các nốt Những SV có khả năng cố định đạm là vi khuẩn và tảo. Chúng gồm 2 nhón chính: nhóm sống cộng sinh?( sần ở rễ(89% các loài cây này),chúng cố định nito của không khí nhờ kết hợp N2 với H2 thành NH3.dưới tác động của hệ thống enzim nitrogenaza.tư NH3 sẽ tổng hợp ra các hợp chứa nito khác cung cấp cho cây họ đậu va làm giàu thêm nito trong đất + Những nốt sần vi khuẩn đó có khả năng cố định được trên 150kg/ha/năm gấp nhiều lần sự cố đinh nito trong đất(18ka/ha/năm) Nốt sần trên rễ cây họ đậu Chu trình nitơ - Nhóm sống tự do: + Trong môi trường nước: các loài vi khuẩn kị khí và 1 số vi sinh vật quang hợp + Ở những nơi thoáng khí: chủ yếu là vi khuẩn lam + Để hoạt hóa nito,những SV tự dưỡng sử dụng năng lượng của quá trình quang hóa hoặc hóa tổng hợp,còn các SV dị dưỡng thì sử dụng năng lượng trong các hợp chất hữu cơ có sẵn trong môi trường Ngoài ra quá trình cố định nito còn được tiến hành trong công nghiệp,trong đó N2 và H2 tương tác với nhau ở nhiệt độ và áp suất cao tạo nên amoniac có chất xúc tác tham gia Chu trình nitơ 5.2. Quá trình amon hóa - Sau khi gắn kết hợp chất nito vô cơ thành dạng hữu cơ(thường là nhóm amin-NH2)thông qua sự tổng hợp protein và axit nucleic thì phần lớn chúng lại quay về chu trình như các chất thải của quá trình trao đổi chất hoặc chất sống trong cơ thể chết. - Các vi khuẩn dị dưỡng,nấm trong đất,trong nước phân hủy phân rã các chất thải tạo ra các hợp chất amoni, amoniac Quá trình amon hóa Chu trình nitơ 5.3. Quá trình nitrat hóa Quá trình biến đổi của NH3,NH4+ thành NO2-, NO3- được gọi là quá trình nitrat hóa.quá trình nitrat hóa phụ thuộc vào pH của môi trường,xảy ra chậm chạp.trong điều kiện pH thấp,quá trình nitrat hóa trải qua 2 bước: - Đầu tiên biến đổi amoni hay amoniac thành nitrit 2NH3 + 3O2 → 2NO-2 + 2H2O + NĂNG LƯỢNG - Tiếp theo biến nitrit thành nitrat 2NO-2 + O2 → 2NO3 + NĂNG LƯỢNG Chu trình nitơ 5.4.Quá trình phản nitrat hóa - Con đường chuyển hóa của nitrat qua các quá trình đồng hóa-dị hóa để trở về dạng như N2,NO,N2O được gọi là quá trình phản nitrat. - Quá trình này diễn ra nhờ các vi khuẩn phản nitrat hóa( pseudamonas,escherichia và nấm).các vi khuẩn này sống trong điều kiện thiếu oxi,chúng dùng NO3- làm nguồn oxi để hô hấp yếm khí,giải phóng ra N2O,NO,N2 vào trong khí quyển.khí N2 được giải phóng ra khỏi quá trình như chất thải 6.nhận xét -Trong các quá trình của nito thì qua trình cố định đạm la quan trọng nhất vì: + Đây là bước đầu tiên để nito đi vào chu trình + Quá trình này làm tăng lượng đạm trong đất,tăng độ phì nhiêu cho đất + Nito được cố định ở dạng hữu cơ là nguồn đạm cho các VSV trong đất sử dụng trong quá trình tiếp theo của chu trình - Trong chu trình có nhiều chu trình nhỏ đan xen rất phức tạp 7. các chu trình nhỏ diễn ra trong chu trình nitơ - chu trình 1: 7. các chu trình nhỏ diễn ra trong chu trình nitơ - Chu trình 2: 7. các chu trình nhỏ diễn ra trong chu trình nito - Chu trình 3: đạm tổng hợp trong khí quyển→đồng hóa ở thực vật→đồng hóa ỏ động vật→vi khuẩn và nấm phân giải→amôn→ nitrit→nitrat→ vi khuẩn khử nitrat→khí quyển - Chu trình 4: ni tơ 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 8.Tác động của con người đến chu trình nitơ - Sử dụng phân đạm để làm tăng năng suất cho các vụ mùa,làm tăng độ khử nitrit và làm nitrat đi vào trong nước ngầm.lượng N2 tăng trong hệ thống nước ngầm sẽ chảy ra sông suối và xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa - Làm tăng sự lắng đọng N2 trong không khí vì cháy rừng va đốt cháy nhiên liệu.cả 2 quá trình này đều giải phóng các dạng N2 rắn ở trạng thái bụi - Chăn nuôi gia súc sẽ thải ra môi trường 1 lượng lớn NH3 qua chất thải của chúng.NH3 sẽ thấm vào đất,nước ngầm và lan truyền sang các khu vực khác do nước chảy tràn - Chất thải và nước thải do các quá trình sản xuất chứa các hợp chất hữu cơ chứa N2 vào trong môi trường đất,nước.lượng chất thải này ngày càng tăng làm ô nhiễm môi trường nước 9.Ý nghĩa của chu trình nitơ - Là cơ chế duy trì sự cân bằng nitơ trên trái đất - Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học có ý nghĩa trong việc duy trì độ phì nhiêu chủa đất - Lượng ni to sinh học được tích lũy trong đất nhờ các vi sinh vật cố định ni tơ và sử dụng 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 bốn hóa học Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe