stikstof is het meest voorkomende element in de atmosfeer van onze planeet. Ongeveer 78% van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas (N2).

stikstof is een cruciale component voor alle leven. Het is een belangrijk onderdeel van veel cellen en processen zoals aminozuren, eiwitten en zelfs ons DNA. Het is ook nodig om chlorofyl te maken in planten, die wordt gebruikt in fotosynthese om hun voedsel te maken.

als onderdeel van deze levensprocessen wordt stikstof van de ene chemische vorm naar de andere omgezet. De transformaties die stikstof ondergaat als het beweegt tussen de atmosfeer, het land en levende dingen maken deel uit van de stikstofcyclus.

fixatie

stikstof in gasvormige vorm (N2) kan niet door de meeste levende wezens worden gebruikt. Het moet worden omgezet of ‘gefixeerd’ naar een meer bruikbare vorm door middel van een proces genaamd fixatie. Er zijn drie manieren waarop stikstof kan worden gefixeerd om bruikbaar te zijn voor levende wezens:

• biologisch: stikstofgas (N2) verspreidt zich vanuit de atmosfeer naar de bodem, en soorten bacteriën zetten deze stikstof om in ammoniumionen (NH4+), die door planten kunnen worden gebruikt. Peulvruchten (zoals klaver en lupinen) worden vaak geteeld door boeren omdat ze knobbeltjes op hun wortels hebben die stikstof-fixerende bacteriën bevatten. (Meer informatie over dit proces in het artikel de rol van klaver.)
• door bliksem: bliksem zet atmosferische stikstof om in ammoniak en nitraat (NO3) die bij regen in de bodem terechtkomen.Industrieel: mensen hebben geleerd om stikstofgas om te zetten in ammoniak (NH3-) en stikstofrijke meststoffen ter aanvulling van de hoeveelheid stikstof die op natuurlijke wijze is vastgezet.

ontleding

planten nemen via hun wortels stikstofverbindingen op. Dieren krijgen deze verbindingen wanneer ze de planten eten. Wanneer planten en dieren sterven of wanneer dieren afval uitscheiden, komen de stikstofverbindingen in het organische materiaal opnieuw in de bodem waar ze worden afgebroken door micro-organismen, bekend als ontbinders. Deze ontleding produceert ammoniak, die vervolgens door het nitrificatieproces kan gaan.

nitrificatie

nitrificerende bacteriën in de bodem zetten ammoniak om in nitriet (NO2-) en vervolgens in nitraat (NO3-). Dit proces heet nitrificatie. Verbindingen zoals nitraat, nitriet, ammoniak en ammonium kunnen door planten uit de bodem worden opgenomen en vervolgens worden gebruikt bij de vorming van plantaardige en dierlijke eiwitten.

denitrificatie

denitrificatie voltooit de stikstofcyclus door nitraat (NO3-) terug te converteren naar gasvormige stikstof (N2). Denitrificerende bacteriën zijn de agenten van dit proces. Deze bacteriën gebruiken nitraat in plaats van zuurstof bij het verkrijgen van energie, waardoor stikstofgas vrijkomt in de atmosfeer.

stikstofverbindingen en potentiële milieueffecten

landbouw kan verantwoordelijk zijn voor ongeveer de helft van de stikstoffixatie op aarde door middel van meststoffen en de teelt van stikstofhoudende gewassen. Verhoogde stikstofinvoer (in de bodem) heeft geleid tot veel meer voedsel dat wordt geproduceerd om meer mensen te voeden – bekend als ‘de groene revolutie’.

stikstof boven de vraag van de installatie kan echter uit de bodem in waterwegen uitlopen. De stikstofverrijking draagt bij tot eutrofiëring.

een ander probleem kan zich voordoen tijdens nitrificatie en denitrificatie. Wanneer het chemische proces niet is voltooid, kan distikstofoxide (N2O) worden gevormd. Dit is zorgwekkend, aangezien N2O een krachtig broeikasgas is – dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

een evenwicht van stikstofverbindingen in het milieu ondersteunt het leven van planten en vormt geen bedreiging voor dieren. Alleen wanneer de cyclus niet in evenwicht is, ontstaan er problemen.

Some common forms of nitrogen