Podtlenek azotu niepokoi geochemików i geofizyków

W XIX w. odkryto, że niektóre bakterie utleniają toksyczny dla wielu organizmów amoniak do jonów azotynowych i azotanowych, które są formą azotu łatwo przyswajalną przez bakterie i rośliny. Zjawisko to nazwano nitryfikacją. Jakiś czas później znaleziono bakterie, które w warunkach beztlenowych pozyskują do oddychania tlen z azotanów, przekształcając je w podtlenek azotu (nazywany też tlenkiem diazotu), a ten z kolei w gazowy azot. Te procesy nazwano więc denitryfikacją.

Podtlenek azotu może również powstawać w warunkach tlenowych jako produkt uboczny nitryfikacji. Zarówno ona, jak i denitryfikacja to mechanizmy biologiczne, a dokładniej – mikrobiologiczne (obecnie wiadomo, że niektóre organizmy biorące w nich udział to nie bakterie, a archeony). Są kluczowymi etapami biogeochemicznego obiegu azotu. W latach 60. XX w. zauważono jednak, że azot wymyka się bilansu mikrobiologicznego i zaczęto odkrywać abiotyczne procesy analogiczne do denitryfikacji. Nazwano je chemodenitryfikacją. Tlen z azotanów jest w nich zużywany przez zredukowane jony metali (np. żelaza czy miedzi) lub martwą materię organiczną.

W osadach dennych na wybrzeżach morskich aktywność mikrobiologiczna prowadzi do powstawania dużych ilości zredukowanych jonów żelaza (II), które przekształcają azotany, a chemodenitryfikacja może być większym źródłem podtlenku azotu niż denitryfikacja klasyczna. Grupa hiszpańskich ekologów odkryła jednak dużą produkcję podtlenku azotu w dobrze natlenionych zbiornikach zaporowych. Zaskakujące było to, że wykazywała ona cykliczność dobową i rosła wraz z nasłonecznieniem. Stoi to w sprzeczności z oboma głównymi mechanizmami powstawania tego gazu. Nitryfikacja i jej procesy uboczne są hamowane przez światło słoneczne. Z kolei denitryfikacja, zarówno chemiczna, jak i mikrobiologiczna, zachodzi w warunkach beztlenowych.

W eksperymentach przeprowadzonych z duńskimi badaczami naukowcy odkryli, że w natlenionej wodzie azotany i azotyny pod wpływem światła słonecznego przekształcają się w podtlenek azotu bez udziału mikroorganizmów. Proces ten nazwali fotochemodenitryfikacją. W pewnych warunkach może to być istotne źródło trafiającego do atmosfery podtlenku azotu.

Ten związek chemiczny był jednym z pierwszych nieziołowych środków znieczulających. Nazwano go gazem rozweselającym. Geochemikom i geofizykom nie jest jednak wesoło. Jest to silny gaz rozkładający warstwę ozonową i trzeci po dwutlenku węgla i metanie gaz cieplarniany. Dawniej był stosunkowo rzadkim elementem obiegu azotu, jednak ze względu na produkcję i wprowadzanie do środowiska nawozów azotowych, jego ilość znacznie wzrosła w porównaniu z czasami przedprzemysłowymi. Jest też uwalniany z gleb bagiennych osuszanych w ramach melioracji. Jego emisje są analizowane w raportach IPCC. Dotychczas fotochemodenitryfikacja nie była w nich uwzględniana, ale musi się to zmienić.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.