Nitrogen er det mest rigelige element i vores planets atmosfære. 78% af atmosfæren består af nitrogengas (N2).

Nitrogen er en afgørende vigtig komponent for alt liv. Det er en vigtig del af mange celler og processer som aminosyrer, proteiner og endda vores DNA. Det er også nødvendigt at fremstille klorofyl i planter, som bruges i fotosyntese til at fremstille deres mad.

som en del af disse livsprocesser omdannes nitrogen fra en kemisk form til en anden. De transformationer, som kvælstof gennemgår, når det bevæger sig mellem atmosfæren, jorden og levende ting, udgør kvælstofcyklussen.

fiksering

Nitrogen i sin gasform (N2) kan ikke bruges af de fleste levende ting. Det skal konverteres eller’ fast ‘ til en mere brugbar form gennem en proces kaldet fiksering. Der er tre måder, hvorpå nitrogen kan fastgøres til at være nyttigt til levende ting:

• biologisk: nitrogengas (N2) diffunderer i jorden fra atmosfæren, og bakteriearter omdanner dette nitrogen til ammoniumioner (NH4+), som kan bruges af planter. Bælgplanter (såsom kløver og lupiner) dyrkes ofte af landmænd, fordi de har knuder på deres rødder, der indeholder kvælstoffastgørende bakterier. (Lær mere om denne proces i artiklen kløverens rolle.)
• gennem lyn: lyn omdanner atmosfærisk nitrogen til ammoniak og nitrat (NO3), der kommer ind i jorden med nedbør.
• industrielt: folk har lært, hvordan man omdanner kvælstofgas til ammoniak (NH3-) og kvælstofrige gødninger for at supplere den mængde kvælstof, der er fastgjort naturligt.

nedbrydning

planter optager nitrogenforbindelser gennem deres rødder. Dyr får disse forbindelser, når de spiser planterne. Når planter og dyr dør, eller når dyr udskiller affald, kommer nitrogenforbindelserne i det organiske stof igen ind i jorden, hvor de nedbrydes af mikroorganismer, kendt som nedbrydere. Denne nedbrydning producerer ammoniak, som derefter kan gennemgå nitrifikationsprocessen.

nitrifikation

nitrificerende bakterier i jorden omdanner ammoniak til nitrit (NO2-) og derefter til nitrat (NO3-). Denne proces kaldes nitrifikation. Forbindelser som nitrat, nitrit, ammoniak og ammonium kan optages fra jord af planter og derefter anvendes til dannelse af plante-og animalske proteiner.

denitrifikation

denitrifikation fuldender nitrogencyklussen ved at omdanne nitrat (NO3-) tilbage til gasformigt nitrogen (N2). Denitrificerende bakterier er agenterne i denne proces. Disse bakterier bruger nitrat i stedet for ilt, når de får energi og frigiver nitrogengas til atmosfæren.

nitrogenforbindelser og potentielle miljøpåvirkninger

landbrug kan være ansvarlig for omkring halvdelen af kvælstoffikseringen på jorden gennem gødning og dyrkning af kvælstoffikserende afgrøder. Øgede kvælstofindgange (i jorden) har ført til, at der produceres meget mere mad for at fodre flere mennesker – kendt som ‘den grønne revolution’.

kvælstof, der overstiger plantens efterspørgsel, kan dog udvaskes fra jord til vandveje. Kvælstofberigelsen bidrager til eutrofiering.

et andet problem kan opstå under nitrifikation og denitrifikation. Når den kemiske proces ikke er afsluttet, kan lattergas (N2O) dannes. Dette er bekymrende, da N2O er en potent drivhusgas – der bidrager til den globale opvarmning.

en balance mellem nitrogenforbindelser i miljøet understøtter plantelivet og er ikke en trussel mod dyr. Det er først, når cyklussen ikke er afbalanceret, at der opstår problemer.

Some common forms of nitrogen