bài tiểu luận vòng tuần hoàn nitơ

BỘ CÔNG THƯƠNG

Trường ĐH Công Nghiệp Thực
Phẩm TP.HCM
Khoa: Công Nghệ Thực Phẩm
Môn: Hóa Học Môi Trường
GVGD: LÊ THỊ HỒNG THÚY
Nhóm: 9


ĐỀ TÀI : VÒNG TUẦN HOÀN
NI TƠ


Các thành viên trong
nhóm
Nguyễn Thị Kim Hương
Nguyễn Lưu Gia Minh

2205162015
2205162030

Lê Ngọc Minh

2205162033

Nguyễn Thị Nhị

2205162039

Đỗ Cao Trí

Nguyễn Thị Thúy Vi
Lê Hoàng Vũ

2205162068
2205162074
2205162075


VÒNG TUẦN HOÀN NITƠ

I.
NI TƠ
VÀ VAI
TRÒ
CỦA NI
TƠ

II.
CHU
TRÌNH
NI TƠ

III.
HIỆN
TRẠNG
Ô
NHIỄM
MÔI
TRƯỜ
NG

IV.
BIỆN
PHÁP
KHẮC
PHỤC


I

NI TƠ VÀ VAI TRÒ CỦA NI TƠ

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.


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
môi trường.
Tuy nhiên quá trình này diễn ra rất
phức tạp, xảy ra nhanh, liên tục, và
gồm nhiều công đoạn theo từng bước.


CÁC BƯỚC CỦA CHU TRÌNH NI TƠ

1

CỐ ĐỊNH ĐẠM

2

SỰ AMON HÓA

3

NITRATE HÓA

4

PHẢN NITRATE HÓA


1

Cố định đạm
SỰ CỐ ĐỊNH ĐẠM

SỰ CỐ
ĐỊNH
ĐẠM
BẰNG
CON ĐƯỜNG
LÍ HÓA

SỰ CỐ
ĐỊNH
ĐẠM BẰNG
CON
ĐƯỜNG
SINH HỌC

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:
N2 + O2  2 NO


2NO + O2  2NO2
3NO2 + H2O  2H+ + 2NO3- + 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 N với
2
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


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 lam Azoztobacter

vi khuẩn clostridium pasteurianum


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
amoni, amoniac.
Dưới tác dụng của vi sinh vật protein, amino acid,
các base nitơ sẽ bị thủy phân tạo thành amino acid.



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.
CO(NH2)2 + 2H2O
(NH4)2CO3
(NH4)2CO3
2NH3 + CO2 +H2O
Các loại vi sinh vật phân giải ure: Planosarcina urea,
200oC, 200at/ Fe

VSV

ureza


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,
VSV


3




QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA

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  2NO2- + 2H2O + NĂNG LƯỢNG


Bước 2: biến đổi nitrite thành nitrate
2NO2- + O2  2NO3- + NĂNG LƯỢNG