Kvävets kretslopp

Författare: Leandro Alegsa

20-05-2021

Kvävecykeln är det sätt på vilket kväve i naturen omvandlas till många olika former som används av levande organismer.

Luft består till cirka 78 % av kväve. Kvävekemikalier behövs för livet. Kväve är en nödvändig del av proteiner, DNA och RNA. I växter behövs kväve för fotosyntes och tillväxt. Levande organismer kan dock inte använda luftens elementära kväve för dessa saker. Kvävefixering behövs för att omvandla luftens kväve (N2) till former som kan användas av livet. Det mesta av kvävefixeringen görs av mikroorganismer som kallas bakterier. Dessa bakterier har ett enzym som kombinerar N2 med vätgas (_H2) för att göra ammoniak (NH3).

En del av dessa bakterier lever i växternas rötter (främst baljväxter). I dessa rötter producerar de ammoniak till växten och växten ger dem kolhydrater. Andra växter tar upp kväveföreningar ur jorden genom sina rötter. Allt kväve i djur kommer från att de äter växter.

Ammonium (NH4) i marken bildas av kvävefixerande bakterier och nedbrytare, bakterier och svampar som bryter ner döda organismer i sina delar. Denna process kallas ammonifiering. Ammonium har en positiv laddning. Det förenar sig lätt med lera och humus i jorden. Ammoniak och ammonium är giftiga för fiskar och andra djur. Avloppsvatten och annat avloppsvatten mäts regelbundet på grund av detta. Om ammoniaknivåerna är för höga måste nitrifikation ske.

Nitrifikation är bakteriers oxidation av ammoniak och ammonium till nitrit (NO2-) och sedan till nitrat (NO3-^). Eftersom nitrit och nitrat har en negativ laddning är det svårt att binda sig till jorden och de sköljs ut ur jorden vid regn och bevattning. Höga nitratnivåer i dricksvatten är skadliga för spädbarn och kan orsaka blått syndrom hos spädbarn. Höga nitratnivåer kan också orsaka för mycket algtillväxt i sjöar och pooler. Denna eutrofiering kan vara skadlig för fiskar och andra vattendjur. Användningen av gödningsmedel kontrolleras på grund av detta.

När det inte finns något syre omvandlar vissa bakterier nitrat till kvävgas (N2) för att utvinna energi. Detta startar kvävecykeln på nytt. Denna process kallas denitrifikation.

Frågor och svar

F: Vad är kvävecykeln?

S: Kvävecykeln är den process genom vilken kväve i naturen omvandlas till olika former som kan användas av levande organismer.

F: Hur mycket av luften består av kväve?

S: Luft består till cirka 78 % av kväve.

Fråga: Vilken roll spelar kväve i levande organismer?

S: Kväve spelar en viktig roll i proteiner, DNA och RNA samt i växternas fotosyntes och tillväxt.

F: Hur blir elementärt kväve användbart för livet?

S: Elementärt kväve måste genomgå en process som kallas kvävefixering för att omvandlas till former som är användbara för livet. Denna process involverar vanligtvis bakterier med ett enzym som kombinerar N2 med vätgas (H2) för att skapa ammoniak (NH3).

F: Hur får växterna sin nödvändiga kvävetillgång?

S: Växter får sin nödvändiga kvävetillförsel antingen från bakterier som lever i deras rötter eller från föreningar som tas upp ur jorden genom rötterna. Alla djur får sin kvävetillgång genom att äta växter.

F: Vilka processer äger rum när ammoniumnivåerna är för höga?

S: När ammoniumnivåerna är för höga måste en process som kallas nitrifikation ske, vilket innebär att ammoniak och ammonium oxideras till nitrit (NO2-) och sedan till nitrat (NO3-) av bakterier. Höga nitratnivåer kan orsaka blue-baby-syndrom om de förekommer i dricksvatten och för mycket algtillväxt om de förekommer i sjöar eller pooler.

F: Hur startar denitrifikation cykeln på nytt?

R: Denitrifikation sker när vissa bakterier omvandlar nitrat till kvävgas (N2) och frigör energi under processen, vilket innebär att kretsloppet startar på nytt.