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CICLI BIOGEOCHIMICI DEI NUTRIENTI. Porzione disponibile per l’Ecosistema Produttori primari ConsumatoriDecompositori Serbatoio ambientale del nutriente.

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Presentazione sul tema: "CICLI BIOGEOCHIMICI DEI NUTRIENTI. Porzione disponibile per l’Ecosistema Produttori primari ConsumatoriDecompositori Serbatoio ambientale del nutriente."— Transcript della presentazione:

1 CICLI BIOGEOCHIMICI DEI NUTRIENTI

2 Porzione disponibile per l’Ecosistema Produttori primari ConsumatoriDecompositori Serbatoio ambientale del nutriente

3 Le forme dell’Azoto NH 3, ammoniaca (-3) N 2, azoto gassoso (0) N 2 O, protossido di azoto(+1) NO, ossido di azoto(+2) NO 2 -, nitriti (+3) NO 3 -, nitrati (+5) Stati di ossidazione diversi, più o meno stabili. Il passaggio fra le varie forme è determinato da reazioni di ossido-riduzione svolte in natura da organismi (spesso batteri).

4 Serbatoi dell’azoto Sedimenti Azoto atmosferico (N 2 ) E’ una forma estremamente stabile nelle attuali condizioni dell’atmosfera. Entra nelle vie biologiche del ciclo attraverso l’azotofissazione. Azoto atmosferico (N 2 ) E’ una forma estremamente stabile nelle attuali condizioni dell’atmosfera. Entra nelle vie biologiche del ciclo attraverso l’azotofissazione. Crosta terrestre (p.es. giacimenti di nitrato di sodio, NaNO 3 ).

5 Processi di trasformazione Azotofissazione Fissazione industriale dell’azoto Nitrificazione Assimilazione del nitrato Denitrificazione Ammonificazione

6 Azotofissazione E’ il processo attraverso il quale l’azoto biatomico (N 2 ) viene ridotto a ione ammonio (NH 4 + ), secondo la reazione: N 2  NH 4 + Il processo è garantito da varie specie di batteri e cianobatteri che vivono liberi nel terreno o negli interstizi contenti acqua e da batteri simbionti di leguminose: dopo aver soddisfatto le proprie esigenze metaboliche, rilasciano NH 3 in eccesso che diventa quindi disponibile per altri esseri viventi.

7 Nitrificazione Processo attraverso il quale l’azoto viene ossidato a nitrato. NH 3  NO 2 -  NO 3 - Processo che avviene nel suolo ad opera di batteri chemioautotrofi come: Nitrosomonas NH 3  NO 2 - Nitrobacter NO 2 -  NO 3 -

8 Assimilazione del nitrato L’azoto in forma di nitrato è assimilato da piante e batteri. Riduzione assimilativa sino allo stato di ossidazione –3. (NO 3 ) -  (NO 2 ) -  (NH 2 ) -

9 Denitrificazione In ambiente anossico il nitrato è ridotto da altri batteri sino ad essere liberato come azoto molecolare. (NO 3 ) -  (N 2 ) In questo caso il nitrato è usato come accettore finale di elettroni nella respirazione anossica. E’ un processo che comporta la perdita di azoto dall’ecosistema verso il serbatoio atmosferico

10 Ammonificazione E’ la decomposizione dell’azoto organico in ione ammonio NH 4 + Il processo è svolto principalmente da batteri e funghi decompositori

11 Rappresentazione ciclo dell’azoto

12 Il ciclo schematizzato dell’Azoto Nitriti Nitrati NO 3 - NO 2 - Ammonio usato dalle piante ed animali e rilasciato per decomposizione NH 4 + Azoto in atmosfera N2N2 N2N2 Batteri Nitritossidanti Batteri Denitrificanti Batteri Ammoniossidanti Batteri Azoto fissatori ANAMMOX

13 Ciclo dell’Azoto e stati di ossidazione

14 Alterazione del ciclo dell’azoto L’intervento dell’uomo sul naturale ciclo dell’azoto ha portato ad un pesante sbilanciamento di tale nutriente nell’ambiente. Il processo di alterazione ha avuto inizio negli anni ’60 con la sintesi industriale dell’ammoniaca Le attività umane possono alterare significativamente il ciclo biogeochimico dell’azoto portando alla modifica delle quantità presenti nei serbatoi naturali.

15 Cause dell’alterazione del ciclo dell’azoto L’azoto presente in atmosfera e negli oceani (N 2 ) diventa reattivo e biologicamente disponibile attraverso: Fissazione batterica (azotofissazione) Fissazione industriale dell’azoto: le forme reattive dell’azoto sono usate per la produzione di fertilizzanti e di combustibili

16 Rateo di fissazione dell’azoto Fissazione batterica negli ecosistemi terrestri: Tg/anno Fissazione batterica negli ecosistemi marini: Tg/anno Fissazione dovuta ad attività umane: 160 Tg/anno NOTA: Tg =10 12 g Le attività umane contribuiscono tra il 30 e il 45 % rispetto alla fissazione totale dell’azoto

17 L’aumento di azoto reattivo totale a partire dagli anni ’60 ha subito un forte incremento a causa della fissazione industriale Accumulo di forme reattive di Azoto sulla crosta terrestre

18 Conseguenze dell’inquinamento da azoto Eutrofizzazione dei corpi idrici Perdita di biodiversità Formazione di ozono nella troposfera Aumento dell’effetto serra dovuto agli scarichi di NO x Acidificazione del suolo e delle acque

19 Ciclo del fosforo

20 Ciclo del carbonio

21 Modifica dei cicli biogeochimici Così come il ciclo dell’azoto le attività umane possono alterare significativamente anche gli altri cicli biogeochimici

22 Modifica del ciclo del Fosforo e dell’Azoto Eutrofizzazione dei corpi idrici Accumulo di composti del fosforo e dell’azoto in corpi idrici recettori di acque reflue o di acque di dilavamento di aree agricole.

23 Modifica del ciclo del carbonio Effetto serra Accumulo di anidride carbonica in atmosfera per l’utilizzo di giacimenti carboniferi e petroliferi a scopo energetico.


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