Vznik amoniaku v přírodě a jeho význam

Cyklus dusíku je základní biogeochemický cyklus pro správné fungování života. Existují různé typy biogeochemických cyklů, které zaručují příznivé podmínky prostředí pro vývoj života. Dusík je jeden z nejdůležitějších prvků v živých soustavách, zejména tvoří podstatnou součást bílkovin a nukleotidů.

Atmosféra je tvořena převážně dusíkem (78 objemových procent či 75 hmotnostních procent), který s dalšími důležitými látkami, jako je kyslík, reaguje jen v malém množství. Ultrafialové záření a elektrický výboj, tedy blesk, jsou schopny okysličit atmosférický dusík na směs oxidů dusíku, které reagují se srážkovou vodou na kyseliny.

Některé pozemské a několik málo mořských mikroorganizmů včetně bakterií, sinic a řas jsou schopny oxidovat přímo vzdušný dusík a převádět jej na finální produkt, jímž jsou dusičnany. Přirozený pozemský cyklus dusíku je založen zejména na koloběhu mezi půdou, rostlinou, býložravcem, býložravcovým trusem a opět půdou. Dusíkový cyklus není nic jiného než soubor chemických a biologických procesů, které umožňují zásobovat živé bytosti dusíkem pro jejich vývoj, aby se živá bytost mohla vyvinout jako celek. Dusík neustále prochází koloběhem.

Dusík je pro organismy důležitý, pokud je pro ně použitelný. Je základním prvkem pro produkci DNA, aminokyselin, bílkovin a nukleových kyselin. Jeho zásoby v půdě jsou omezené, a proto (spolu s fosforem) často limituje růst rostlin.

Vznik amoniaku v přírodě

Amoniak (systematický název azan, triviální název čpavek, vzorec NH3) je bezbarvý, velmi štiplavý plyn. Amoniak vzniká reakcí amonných solí se silnými hydroxidy, např. Výsledný roztok je zásaditý a nazývá se také „hydroxid amonný“. Amoniak vzniká mikrobiálním rozkladem organických zbytků, exkrementů a moči živočichů, přičemž se většinou váže ve formě amonných solí. Někteří živočichové, například ryby, vylučují většinu odpadního dusíku ve formě amoniaku. Ten je proto ve stopovém množství obsažen i v zemské atmosféře. Ve velkém množství je obsažen v atmosférách velkých planet Sluneční soustavy (Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu) a také v atmosféře Saturnova měsíce Titanu. Nalezen byl i v kometách.

Čtěte také: Amoniak vs. Oxid Uhličitý: Dopady

Většina amoniaku uvolněného do životního prostředí pochází z rozkladu organického materiálu. Významným zdrojem je i nadměrné užívání dusíkatých hnojiv. Amoniak je přirozenou součástí koloběhu dusíku. Vzniká při rozkladu organických materiálů, zejména bílkovin. Ve vodě a v aerobních půdách se přeměňuje na kyselinu dusičnou, která je společně s rozpuštěným amoniakem hlavní formou sloučenin, ze kterých rostliny odebírají dusík potřebný pro svůj růst.

Koloběh dusíku a rostliny

Rostliny jsou důležitou součástí koloběhu dusíku v přírodě, 99 % organického dusíku v biosféře vzniká asimilací dusičnanu, ve zbylém procentu případů rostliny využívají amonné ionty. Příjem dusičnanu do kořenových a mezofylových buněk listů pomocí transportérů, stejně jako samotná asimilace enzymy metabolismu dusíku jsou velice energeticky náročné procesy, které rostliny pokrývají výtěžkem fotosyntézy.

Dusičnan přijatý kořenovou buňkou může být dočasně skladován v její vakuole. Když je tato kapacita vyčerpána, je dusičnan z kořenů uvolněn do xylémových cév a přenesen transpiračním proudem do listů, kde může být rovněž využit k biosyntéze aminokyselin nebo být opět skladován ve vakuole. V cytosolu buněk listů i kořenů je dusičnan nejprve redukován na dusitan (enzymem nitrátreduktasou). Redukce dusitanu na amonné ionty už probíhá v chloroplastu nebo leukoplastu (enz. nitritreduktasa) stejně jako navázání amonných iontů na uhlíkové skelety (enz.

Asimilace dusíku může probíhat pouze tehdy, když světelná část fotosyntézy poskytuje ATP a redukční ekvivalenty a když asimilace CO2 Calvinovým cyklem poskytuje uhlíkové skelety. Jakmile příjem dusičnanu překročí možnost jeho asimilace, začne se v rostlinných pletivech hromadit. A konečně je také důležité, aby redukce dusičnanu nebyla rychlejší než redukce dusitanu, což by vedlo ke hromadění toxického množství dusitanu. Z tohoto důvodu je klíčový enzym v asimilaci dusičnanu (nitrátreduktasa) regulována slunečním světlem. Aktivita nitrátreduktasy je regulována již na úrovni genu jak světlem, tak dostupností sacharidů a dusičnanu.

Problematika dusičnanů

Pro dospělého člověka dusičnany v ovoci a zelenině (především listové a kořenové) nepředstavují závažnou zdravotní hrozbu, neboť smrtelná dávka více jak stokrát převyšuje denní příjem akceptovatelný EU. Problém může nastat u novorozenců a batolat, kterým dusičnany v potravě mohou způsobit získanou methemoglobinaemii (oxidaci Fe2+ iontů hemoglobinu na Fe3+) projevující se modrým nádechem kůže.

Čtěte také: Indikátory fekálního znečištění vody

Přílišné hnojení dusíkatými hnojivy (například močovina, dusičnan amonný atd.) mohou způsobit vyluhování velkých množství dusičnanů do spodní vody, která pak není vhodná pro lidskou spotřebu, případně vyžaduje nákladné úpravy pro snížení koncentrace dusičnanů na bezpečné hodnoty.

Využití amoniaku

Přibližně 83 % (v roce 2003) amoniaku se používá pro hnojiva, ať už ve formě solí nebo roztoků. Amoniak ve formě roztoku (hydroxid amonný, lidově čpavková voda 25%, NH3 • H2O nebo také nesprávně NH4OH, čirá až nažloutlá kapalina) se často používá jako složka čisticích prostředků pro různé účely. Protože umožňuje dosáhnout lesku beze šmouh, často se využívá pro čištění skla, porcelánu a nerezavějící oceli. Nachází uplatnění také v čističích pro trouby, grily apod., kdy odstraňuje napečené nečistoty.

Amoniak je přímým nebo nepřímým prekurzorem většiny dusíkatých sloučenin. Prakticky všechny syntetické a všechny anorganické sloučeniny dusíku lze připravit z amoniaku. Důležitým produktem je například kyselina dusičná.

Amoniak lze použít k odstraňování oxidu siřičitého vzniklého spalováním fosilních paliv. Výsledný produkt se převádí na síran amonný používaný jako hnojivo. Amoniak také neutralizuje oxidy dusíku (NOx) produkované vznětovými motory.

Inhibitory nitrifikace

Pro zemědělské účely se využívají tedy takové inhibitory nitrifikace, které omezují aktivitu enzymů již na samém počátku nitrifikace, což umožňuje v půdě „zachování“ pro rostliny přijatelné amonné formy dusíku. Nejčastěji se proto setkáváme s jejich využíváním u hnojiv s převahou amonné formy dusíku, jako je síran amonný (např. Lovogran IN), směsí dusičnanu amonného a síranu amonného, v praxi známých jako hnojiva DASA (s IN např., Ensin Plus). Inhibitory nitrifikace by měly najít své uplatnění také u močovin.

Čtěte také: Vliv amoniaku na znečištění

Tabulka: Podíl dusíku v hnojivech

Značný význam má využití inhibitorů nitrifikace také u tekutých statkových a organických hnojiv (kejdy, digestátů, fugátů apod.), neboť v těchto hnojivech je většina dusíku v amonné formě a z části organicky vázaného dusíku se amoniak/amonný dusík vytváří při jejich rychlém rozkladu.

tags: #kdy #amoniak #vznika #v #prirode #procesy

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro použití Freddy čističe
• Ohrožené mořské druhy
• Kompletní průvodce čištěním ucpaného odpadu
• Podsazování rostlin na Bukovci
• Dopad větrných a solárních elektráren