kväve är det vanligaste elementet i vår planets atmosfär. Cirka 78% av atmosfären består av kvävgas (N2).

kväve är en avgörande viktig komponent för hela livet. Det är en viktig del av många celler och processer som aminosyror, proteiner och till och med vårt DNA. Det behövs också för att göra klorofyll i växter, som används i fotosyntes för att göra maten.

som en del av dessa livsprocesser omvandlas kväve från en kemisk form till en annan. De omvandlingar som kväve genomgår när det rör sig mellan atmosfären, marken och levande saker utgör kvävecykeln.

fixering

kväve i gasform (N2) kan inte användas av de flesta levande saker. Det måste konverteras eller’ fixas ’ till en mer användbar form genom en process som kallas fixering. Det finns tre sätt kväve kan fixas för att vara användbart för levande saker:

• biologiskt: kvävgas (N2) diffunderar i jorden från atmosfären, och bakteriearter omvandlar detta kväve till ammoniumjoner (NH4+), som kan användas av växter. Baljväxter (som klöver och lupiner) odlas ofta av bönder eftersom de har knölar på sina rötter som innehåller kvävefixerande bakterier. (Läs mer om denna process i artikeln rollen som klöver.)
• genom blixtnedslag: blixt omvandlar atmosfäriskt kväve till ammoniak och nitrat (NO3) som kommer in i jorden med nederbörd.
• industriellt: människor har lärt sig att omvandla kvävgas till ammoniak (NH3-) och kväverika gödselmedel för att komplettera den mängd kväve som är fast naturligt.

nedbrytning

växter tar upp kväveföreningar genom sina rötter. Djur får dessa föreningar när de äter växterna. När växter och djur dör eller när djur utsöndrar avfall, kommer kväveföreningarna i det organiska materialet in i jorden där de bryts ner av mikroorganismer, kända som sönderdelare. Denna sönderdelning producerar ammoniak, som sedan kan gå igenom nitrifikationsprocessen.

nitrifiering

nitrifierande bakterier i jorden omvandlar ammoniak till nitrit (NO2-) och sedan till nitrat (NO3-). Denna process kallas nitrifikation. Föreningar som nitrat, nitrit, ammoniak och ammonium kan tas upp från jord av växter och sedan användas vid bildandet av växt-och animaliska proteiner.

denitrifikation

denitrifikation fullbordar kvävecykeln genom att omvandla nitrat (NO3-) tillbaka till gasformigt kväve (N2). Denitrifierande bakterier är agenterna i denna process. Dessa bakterier använder nitrat istället för syre när de erhåller energi och släpper kvävgas till atmosfären.

kväveföreningar och potentiella miljöpåverkan

jordbruket kan vara ansvarigt för ungefär hälften av kvävefixeringen på jorden genom gödselmedel och odling av kvävefixerande grödor. Ökade kväveintag (i jorden) har lett till att mycket mer mat produceras för att mata fler människor – känd som ’den gröna revolutionen’.

kväve som överstiger växtbehovet kan emellertid läcka ut från jord till vattenvägar. Kväveberikningen bidrar till övergödning.

ett annat problem kan uppstå under nitrifiering och denitrifiering. När den kemiska processen inte är klar kan kväveoxid (N2O) bildas. Detta är oroande, eftersom N2O är en potent växthusgas som bidrar till global uppvärmning.

en balans mellan kväveföreningar i miljön stöder växtlivet och är inte ett hot mot djur. Det är först när cykeln inte är balanserad att problem uppstår.

Some common forms of nitrogen

reaktiva organiska former av kväve