Cicle del Nitrogen i del Sofre: Processos i Impactes

Cicle del Nitrogen

El nitrogen és un element essencial per a la vida, ja que forma part dels aminoàcids que constitueixen les proteïnes. Tot i ser un component majoritari de l'atmosfera (78%), es troba en menor proporció en els éssers vius. El nitrogen es presenta en diverses formes: N₂ (atmosfera), NH₃ (emanacions volcàniques), NO, N₂O i NO₂ (òxids de nitrogen - NOx - formats espontàniament a partir de N₂ durant tempestes elèctriques o erupcions volcàniques). Els NOx atmosfèrics reaccionen amb l'aigua formant àcid nítric, el qual cau amb la pluja i, en contacte amb cations del sòl, forma nitrats (NO₃^-) que les plantes poden assimilar. El nitrogen és un factor limitant de la producció primària. El cicle del nitrogen consta de quatre processos principals:

Fixació Biològica

Alguns microorganismes, com bacteris i fongs, tenen la capacitat de captar el nitrogen atmosfèric (N₂) i transformar-lo en una forma assimilable per les plantes (fixació biològica). Entre aquests microorganismes destaquen:

• Bacteris de vida lliure del gènere Azotobacter, presents al sòl.
• Cianobacteris, que formen part del fitoplàncton d'aigües.
• Bacteris del gènere Rhizobium, que viuen en simbiosi amb les arrels de lleguminoses.
• Fongs del gènere Frankia, que formen nòduls radiculars en arbres com el vern o l'arbre del paradís.

Nitrificació del Sòl

La nitrificació és un procés d'oxidació en dues etapes, dut a terme per bacteris nitrificants:

• Nitrosomones: transformen l'amoníac (NH₃), resultant de la putrefacció de matèria orgànica, en nitrits (NO₂^-).
• Nitrobacter: transformen els nitrits (NO₂^-) en nitrats (NO₃^-), els quals poden ser assimilats per les plantes com a adob.

Amonificació

Bacteris descomponedors transformen la matèria orgànica nitrogenada en amoníac (NH₃).

Desnitrificació

Bacteris desnitrificants transformen els nitrats (NO₃^-) en nitrogen atmosfèric (N₂) en condicions anaeròbiques, com ara en sòls entollats o excessivament compactats.

Intervencions Humanes en el Cicle del Nitrogen

• Combustió a altes temperatures: Els motors de combustió interna emeten NO₂ a l'atmosfera, el qual reacciona amb el vapor d'aigua formant àcid nítric i contribuint a la pluja àcida. Aquest fenomen incrementa la quantitat de nitrats (NO₃) al sòl.
• Fixació industrial del N₂ atmosfèric: La producció d'amoníac i fertilitzants nitrogenats a partir de nitrogen atmosfèric altera el cicle natural.
• Adobament excessiu de cultius: L'ús excessiu de fertilitzants nitrogenats comporta l'alliberament de N₂O a l'atmosfera, un gas amb efecte hivernacle. A més, l'excés de nitrogen al sòl pot provocar un desequilibri en la disponibilitat d'altres nutrients essencials per a les plantes, com el calci i el magnesi, i contaminar les aigües subterrànies per lixiviació.

Contaminació per Nitrats

Els nitrats (NO₃) són un contaminant freqüent en aigües subterrànies, especialment en zones rurals, a causa de l'ús excessiu de fertilitzants, l'abocament de fosses sèptiques i els lixiviats procedents de granges. La ingesta d'aigua amb elevades concentracions de nitrats pot provocar metahemoglobinèmia, una malaltia que impedeix el transport d'oxigen als teixits.

Cicle del Sofre

: Element majoritari a la hidrosfera en forma de sulfat (SO₄^2-). Durant evaporació de llacs i mars, sofre es diposita formant guixos.

~Als sòls:Sulfats abundants.Plantes, bacteris i fongs capaços d'incorporar-los directament com a sulfats. 

~Als oceans profunds i llocs pantanosos amb falta d'oxigen: Sulfat reduït a H2S (bacteris sulfo reductors). S'allibera oxigen, aprofitat per altres organismes per respirar.