Какие продукты содержат азот


где его больше всего, список продуктов питания, богатых данным элементом

Азот входит в состав земной атмосферы в молекулярном виде, на него приходится 76% атмосферы по массе.

В связанном состоянии элемент встречается в почве и воде в виде химических соединений.

В живых организмах (растениях и животных) азот представлен в составе органических соединений, входит в аминокислоты в количестве от 15% до 18%.

к оглавлению ↑

Как влияет на организм

В начале 20 века было установлено, что для обеспечения жизнедеятельности живых организмов необходимо регулярное поступление в них некоторых химических соединений, включая азот.

В теле мужчины содержится в среднем 1,8 кг элемента, а женщины – 1,3 кг. Такая разница обусловлена тем, что белки входят в состав мышечной ткани, а у мужчин мышцы развиты сильнее, чем у женщин.

Для человека атмосферный азот является биологически неактивным веществом, поступающим в легкие с вдыхаемым воздухом и выводимым с выдыхаемым.

Потребность человека в белке складывается из 2 компонентов – удовлетворение потребности в общем азоте и в незаменимых аминокислотах.

Белковые соединения для синтеза своих тканей человек получает из пищи, которая должна содержать достаточное их количество.

Из необходимых организму аминокислот некоторые (называемые заменимыми) синтезируются в организме из аммиака и иных веществ, а несинтезируемые (называемые незаменимыми) должны поступать с пищей (растительной и животной).

Чтобы атмосферный азот оказался в составе белков, он должен претерпеть ряд превращений. Использовать его напрямую способны лишь живущие в почве бактерии рода Азотобактер с дальнейшим синтезом органических азотистых соединений.

Все остальные живые организмы не способны использовать атмосферный азот. У них азотистый обмен начинается с использования аммиака или аминокислот.

Аммиак образуют высшие растения путем восстановления содержащихся в почве нитратов с конечным биосинтезом аминокислот и белков.

Травоядные животные питаются растениями и превращают аминокислоты растений в собственные белки. Человек потребляет растительные и животные продукты и также превращает их в собственные ткани.

После смерти живых организмов микроорганизмы расщепляют органические вещества, азот поступает в почву, где ассимилируется азотфиксирующими бактериями и вновь превращается в органические вещества. Это и есть кругооборот азота в природе.

к оглавлению ↑

Потребность человека в белке, симптомы дефицита

В конце 19 века было окончательно установлено, что при нормальных условиях организм человека находится в состоянии азотистого равновесия, т. е. поступление азота с пищей равняется количеству элемента в выделяемых с мочой азотистых веществах (мочевине).

Количество выделяемой взрослым человеком мочевины зависит от количества потребляемой белковой пищи и обычно составляет 25-35 г в сутки.

Азотистый баланс нарушается при голодании или недостатке в пище белков. Длительное состояние отрицательного азотистого баланса (когда азота выводится больше, чем поступает) ведет к гибели организма.

Положительный азотистый баланс наблюдается в период восстановления после голодания или истощения. Нормальным является положительный азотистый баланс у растущих детей и подростков до периода прекращения их роста.

Для поддержания азотистого равновесия человеку, по нормам Всемирной организации здравоохранения, достаточно потреблять ежесуточно 0,8 г полноценного по аминокислотному составу белка на каждый килограмм своего веса.

При смешанном растительно-животном питании потребность в связи со снижением усвояемости возрастает и доходит до 1,0 г/кг. Под весом при данном расчете понимается нормальный (идеальный) вес без учета избыточной жировой ткани, например, по формуле «Рост минус 105».

При перечисленных ниже состояниях потребность в белке (и в азоте) увеличивается:

  • стрессы;
  • заболевания и травмы;
  • после хирургических операций;
  • беременность;
  • грудное вскармливание;
  • интенсивная физическая нагрузка.

При избыточном весе и похудении на сниженном по калорийности рационе также необходимо увеличить норму белка до 1,2-1,3 г/кг.

Но здесь нужна мера – потребление белка в количестве свыше 1,5 г/кг нежелательно, а свыше 2 г/кг — вредно.

Рекомендации по потреблению больших доз отдельных аминокислот или их комбинаций в виде добавки для спортсменов силовых видов спорта и бодибилдеров не подтверждаются, а применение чистых аминокислот считается неблагоприятным для здоровья, тем более, если они поступают взамен белковой пищи.

В чистом виде белковая недостаточность встречается редко. Это следствие общего недоедания, т. е. недостаточности калорийности рациона. Состояние при одновременном глубоком дефиците белка и энергии называется маразмом.

К социальным причинам недостаточности питания относятся:

  • стихийные бедствия;
  • войны;
  • терроризм.

Поражает белково-энергетическая недостаточность беднейшие слои населения.

В развитых странах белково-калорийная недостаточность может наступать, как следствие заболеваний, хронического алкоголизма и наркомании, со снижением потребления пищи и нарушением ее усвоения.

Симптомы белково-калорийной недостаточности:

  • задержка роста детей;
  • слабость и потеря мышечной массы, что ведет к снижению веса тела;
  • развитие обширных отеков;
  • сухость и шелушение кожных покровов;
  • образование медленно заживающих гноящихся язв;
  • выпадение и обесцвечивание волос;
  • потеря аппетита, тошнота;
  • рвота с последующим обезвоживанием;
  • анемия;
  • снижение иммунитета.
к оглавлению ↑

Где его содержание больше всего, рекомендации по употреблению

Наиболее полноценные по аминокислотному составу белки содержатся в животных продуктах – мясе, рыбе, молочных продуктах, яйцах.

Достаточно белка и в крупах, макаронных изделиях, хлебе, бобовых (сое, чечевице, фасоли, бобах), в орехах и семечках.

Ниже в таблице приведена информация о том, в чем (в каких продуктах питания) содержится белок (азот).

ПродуктСодержание белка, г/100 г продукта
Говядина20-22
Свинина14-19
Яйца12,7
Колбасы, сосиски, сардельки9-14
Рыба13-23
Молоко и кисломолочные продукты2,6-4,3
Творог14-18
Сыр23-31
Крупы7-13
Хлеб5-8
Бобовые22-23
Овощи0,6-4
Картофель2
Фрукты0,2-2
Орехи12-25

Еще больше информации о продуктах, богатых белком (азотом) в этом видео:

к оглавлению ↑

Допустимо ли сочетать белковые продукты с углеводными

Следующий из системы раздельного питания запрет на совместное употребление белковых и углеводных продуктов теорией рационального питания не обосновывается, да и эволюционно человек приспособлен к потреблению смешанной пищи.

Для полноценного усвоения белка необходимо оптимальное соотношение в нем аминокислот; этому условию отвечает смешанное растительно-животное питание.

Соблюдая рекомендации по разнообразному питанию и нормам потребления белка, удается обеспечить организм достаточным количеством белка и аминокислот без приема пищевых добавок.

к оглавлению ↑

Дополнительные рекомендации и советы

Помимо белков, азот включен и в состав азотсодержащих экстрактивных веществ и пуриновых оснований.

Содержащие азот экстрактивные вещества возбуждают железы желудка и способствуют лучшему усвоению белков и жиров в продуктах питания и еде.

Однако эти вещества оказывают и неблагоприятное воздействие на нервную систему, что осложняет течение болезней органов кровообращения, желудочно-кишечного тракта, почек и нервной системы.

Поэтому из диетического питания исключаются первые блюда на мясных и рыбных бульонах, жареные или тушеные вторые блюда.

Пуриновые основания нарушают обменные процессы в организме, что приводит к задержке мочевой кислоты и отложениям ее солей в тканях — основной причине подагры.

Но пуриновые основания являются также обязательным компонентом питания, и их оптимальный уровень в организме поддерживается употреблением хорошо вываренного мяса.

На Земле химический элемент азот присутствует в атмосфере, составляя большую ее часть. Азот входит в состав белков живых организмов, но они не способны усваивать атмосферный азот напрямую.

Азот поступает к ним с белковой пищей или из содержащихся в почве нитратов. В начале цепи превращения атмосферного азота в белки стоят живущие в почве бактерии рода Азотобактер.

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Twitter

Мой мир

Какие продукты содержат много азота?

Eising / Photodisc / Getty Images

Азот - это химическое вещество, которое используется в организме человека для образования различных антител. Таким образом, продукты с высоким содержанием азота рекомендуются для регулярного употребления. Помимо пользы для иммунной системы, продукты с высоким содержанием азота обычно превращаются в углеводы, а не в жиры, а это означает, что они лучше подходят для людей, которые пытаются поддерживать форму и не набирать больше жира.

Белок

Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Хорошим показателем того, сколько азота содержится в конкретной пище или группе пищевых продуктов, является количество белка, содержащегося в этой пище. Белок от природы содержит азот, а употребление некоторых продуктов, содержащих белок, при каждом приеме пищи может помочь снизить общий аппетит человека. Белок также полезен для наращивания и восстановления мышечного материала, о чем следует помнить, если вы увеличиваете потребление белка в рамках диеты и упражнений.

Молоко

Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Молоко содержит хорошую дозу как белка, так и азота. Например, один стакан молока содержит 6,3 грамма белка, тогда как пинта молока содержит 19 граммов белка. Если у вас есть проблемы с употреблением обычного молока, соевое молоко также содержит заметное количество белка, хотя и не такое, как настоящее молоко - примерно 6 граммов на полпинты.

Рыбы

Юпитер изображения / Фотографии.com / Getty Images

Рыба, являющаяся хорошей альтернативой красному мясу, чрезвычайно богата азотом и белком. Например, филе трески содержит 21 грамм белка. Однако другая рыба также содержит хорошую порцию необходимого азота. Форель, лосось и даже рыбные палочки также содержат здоровое количество азота, но вам следует разнообразить свой рацион и не есть все время одни и те же продукты.

Курица

Jupiterimages / Comstock / Getty Images

Курица также является хорошим источником богатого азотом белка.Например, жареный цыпленок содержит 25 граммов белка на каждые 100 граммов съеденного цыпленка. Если вы не предпочитаете взрослых цыплят, яйца также очень богаты белком. Одно яйцо среднего размера, независимо от того, как оно приготовлено, содержит 6 граммов белка - столько же, сколько полный стакан молока или полпинты соевого молока.

Обработанное мясо

Jupiterimages / liquidlibrary / Getty Images

Обычно употребляемые мясные полуфабрикаты и мясные продукты содержат большое количество белка.Например, колбаса содержит 12 граммов белка на каждые 100 граммов мяса. Бекон содержит 25 граммов белка на те же 100 граммов потребляемых. Даже обеденное мясо содержит 13 граммов белка на каждые 100 граммов мяса. В общем, съесть бутерброд с болонской или приготовить колбасу может стать ключом к добавлению в рацион немного дополнительного белка и необходимого азота.

.

Что такое цикл азота и почему он важен для жизни? · Границы для молодых умов

Аннотация

Азот, самый распространенный элемент в нашей атмосфере, имеет решающее значение для жизни. Азот содержится в почве и растениях, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Это также важно для жизни: ключевой строительный блок ДНК, который определяет нашу генетику, необходим для роста растений и, следовательно, необходим для пищи, которую мы выращиваем. Но, как и во всем остальном, ключевым моментом является баланс: слишком мало азота и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений, а также может нанести вред окружающей среде.Растения, которым не хватает азота, становятся желтоватыми, плохо растут и могут иметь более мелкие цветы и плоды. Фермеры могут добавлять азотные удобрения для получения лучших урожаев, но слишком много может нанести вред растениям и животным и загрязнить наши водные системы. Понимание азотного цикла - того, как азот перемещается из атмосферы на землю, через почвы и обратно в атмосферу в бесконечном цикле - может помочь нам выращивать здоровые культуры и защищать окружающую среду.

Введение

Азот, или N, если использовать его научную аббревиатуру, представляет собой бесцветный элемент без запаха.Азот находится в почве под нашими ногами, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Фактически, азот является самым распространенным элементом в атмосфере Земли: примерно 78% атмосферы составляет азот! Азот важен для всех живых существ, включая нас. Он играет ключевую роль в росте растений: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений [1]. Азот необходим для нашего питания, но его избыток может нанести вред окружающей среде.

Почему важен азот?

Тонкий баланс веществ, который важен для поддержания жизни, является важной областью исследований, и баланс азота в окружающей среде не является исключением [2]. Когда растениям не хватает азота, они желтеют, замедляют рост и дают более мелкие плоды и цветы. Фермеры могут добавлять азотсодержащие удобрения в свои посевы, чтобы увеличить рост урожая. По оценкам ученых, без азотных удобрений мы потеряем до трети урожая, который используется для производства продуктов питания и других видов сельского хозяйства.Но нам нужно знать, сколько азота необходимо для роста растений, потому что слишком много азота может загрязнить водные пути, нанося вред водным организмам.

Азот - ключ к жизни!

Азот является ключевым элементом в нуклеиновых кислотах ДНК, и РНК , которые являются наиболее важными из всех биологических молекул и имеют решающее значение для всего живого. ДНК несет генетическую информацию, что означает инструкции по созданию формы жизни. Когда растения не получают достаточно азота, они не могут производить аминокислоты (вещества, содержащие азот и водород и составляющие многие живые клетки, мышцы и ткани).Без аминокислот растения не могут производить особые белки, которые необходимы растительным клеткам для роста. Недостаток азота отрицательно сказывается на росте растений. При слишком большом количестве азота растения производят избыточную биомассу или органические вещества, такие как стебли и листья, но не имеют достаточной корневой структуры. В крайних случаях растения с очень высоким уровнем поглощения азота из почвы могут отравить сельскохозяйственных животных, которые их поедают [3].

Что такое эвтрофикация и можно ли ее предотвратить?

Избыточный азот может также вымываться - или стекать - из почвы в подземные водные источники или попадать в водные системы в виде наземного стока.Этот избыток азота может накапливаться, что приводит к процессу, называемому эвтрофикацией . Эвтрофикация происходит, когда слишком много азота обогащает воду, вызывая чрезмерный рост растений и водорослей. Слишком много азота может даже привести к тому, что озеро станет ярко-зеленым или другим цветом, с «цветением» вонючих водорослей под названием фитопланктон (см. Рис. 1)! Когда фитопланктон умирает, микробы в воде разлагают его. Процесс разложения снижает количество растворенного кислорода в воде и может привести к «мертвой зоне», в которой не хватает кислорода для поддержания большинства форм жизни.Организмы в мертвой зоне погибают от недостатка кислорода. Эти мертвые зоны могут возникать в пресноводных озерах, а также в прибрежной среде, где реки, полные питательных веществ из сельскохозяйственных стоков (разлив удобрений), впадают в океаны [4].

  • Рисунок 1 - Эвтрофикация на выходе сточных вод в реке Потомак, Вашингтон, округ Колумбия
  • Вода в этой реке ярко-зеленая, потому что она подверглась эвтрофикации из-за избытка азота и других питательных веществ, загрязняющих воду, что привело к усилению цветения фитопланктона и водорослей, поэтому вода стала мутной и может приобретать разные цвета, например как зеленый, желтый, красный или коричневый, в зависимости от цветения водорослей (Wikimedia Commons: https: // commons.wikimedia.org/wiki/Category:Eutrophication#/media/File:Potomac_green_water.JPG).

На рис. 2 показаны этапы эвтрофикации (изображение в открытом доступе Wikimedia Commons с https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Eutrophicationmodel.svg).

  • Рисунок 2 - Этапы эвтрофикации.
  • (1) Избыточные питательные вещества попадают в почву и землю. (2) Некоторые питательные вещества растворяются в воде и выщелачиваются или просачиваются в более глубокие слои почвы.В конце концов, они попадают в водоем, например, в озеро или пруд. (3) Некоторые питательные вещества стекают с почвы и перемалываются прямо в воду. (4) Дополнительные питательные вещества вызывают цветение водорослей. (5) Солнечный свет блокируется водорослями. (6) Фотосинтез и рост растений под водой будут ослаблены или потенциально остановлены. (7) Далее водоросль отмирает и опускается на дно водоема. Затем бактерии начинают разлагать или разрушать останки и потребляют в процессе кислород. (8) Процесс разложения приводит к понижению содержания кислорода в воде, что приводит к «мертвым зонам». Более крупные формы жизни, такие как рыбы, не могут дышать и умирают. В настоящее время водоем подвергся эвтрофикации.

Можно ли предотвратить эвтрофикацию? Да! Люди, которые управляют водными ресурсами, могут использовать различные стратегии для уменьшения вредных последствий цветения водорослей и эвтрофикации водных поверхностей. Они могут перенаправлять избыточные питательные вещества из озер и уязвимых прибрежных зон, использовать гербициды (химические вещества, используемые для уничтожения нежелательного роста растений) или альгициды (химические вещества, используемые для уничтожения водорослей), чтобы остановить цветение водорослей, а также уменьшить количество или комбинацию используемых питательных веществ. в сельскохозяйственных удобрениях, среди прочего [5].Но часто бывает сложно определить источник избыточного азота и других питательных веществ.

После того, как озеро подверглось эвтрофикации, бороться с повреждениями становится еще труднее. Альгициды могут быть дорогими, и они также не устраняют источник проблемы: избыток азота или других питательных веществ, который в первую очередь вызвал цветение водорослей! Другое возможное решение - это биоремедиация , которая представляет собой процесс целенаправленного изменения пищевой сети в водной экосистеме для уменьшения или контроля количества фитопланктона.Например, специалисты по управлению водными ресурсами могут вводить организмы, которые питаются фитопланктоном, и эти организмы могут помочь уменьшить количество фитопланктона, поедая их!

Что такое цикл азота?

Круговорот азота - это повторяющийся цикл процессов, во время которых азот перемещается как через живые, так и неживые существа: атмосферу, почву, воду, растения, животных и бактерий . Чтобы пройти через различные части цикла, азот должен менять форму.В атмосфере азот существует в виде газа (N 2 ), но в почвах он существует в виде оксида азота NO и диоксида азота NO 2 , а при использовании в качестве удобрения может быть найден в других формах. , например, аммиак, NH 3 , который можно переработать еще дальше в другое удобрение, нитрат аммония или NH 4 NO 3 .

В азотном цикле пять стадий, и теперь мы обсудим каждую из них по очереди: фиксация или улетучивание, минерализация, нитрификация, иммобилизация и денитрификация.На этом изображении микробы в почве превращают газообразный азот (N 2 ) в так называемый летучий аммиак (NH 3 ), поэтому процесс фиксации называется испарением. Выщелачивание - это место, где определенные формы азота (такие как нитрат или NO 3 ) растворяются в воде и просачиваются из почвы, потенциально загрязняя водные пути.

Этап 1: фиксация азота

На этом этапе азот перемещается из атмосферы в почву. Атмосфера Земли содержит огромный резервуар газообразного азота (N 2 ).Но этот азот «недоступен» для растений, потому что газообразная форма не может использоваться растениями напрямую, не подвергаясь трансформации. Для использования растениями N 2 необходимо преобразовать с помощью процесса, называемого азотфиксацией. Фиксация преобразует азот из атмосферы в формы, которые растения могут поглощать через корневую систему.

Небольшое количество азота может быть зафиксировано, когда молния обеспечивает энергию, необходимую для реакции N 2 с кислородом с образованием оксида азота, NO, и диоксида азота, NO 2 .Эти формы азота затем попадают в почву через дождь или снег. Азот также можно зафиксировать в процессе производства удобрений. Эта форма фиксации происходит при высокой температуре и давлении, во время которых атмосферный азот и водород объединяются с образованием аммиака (NH 3 ), который затем может быть переработан для получения нитрата аммония (NH 4 NO 3 ) азот, который можно добавлять в почву и использовать растениями.

Большая часть азотфиксации происходит естественным путем в почве бактериями.На Рисунке 3 (выше) вы можете видеть фиксацию азота и обмен форм, происходящие в почве. Некоторые бактерии прикрепляются к корням растений и имеют симбиотические (полезные как для растения, так и для бактерий) отношения с растением [6]. Бактерии получают энергию через фотосинтез и, в свою очередь, превращают азот в необходимую растению форму. Затем фиксированный азот переносится в другие части растения и используется для формирования тканей растения, чтобы растение могло расти. Другие бактерии свободно живут в почве или воде и могут связывать азот без этих симбиотических отношений.Эти бактерии также могут создавать формы азота, которые могут использоваться организмами.

Этап 2: Минерализация

Этот этап происходит в почве. Азот переходит из органических материалов, таких как навоз или растительный материал, в неорганическую форму азота, которую растения могут использовать. В конце концов, питательные вещества растения расходуются, а растение умирает и разлагается. Это становится важным на второй стадии азотного цикла. Минерализация происходит, когда микробы воздействуют на органический материал, такой как навоз, разлагающийся растительный или животный материал, и начинают преобразовывать его в форму азота, которую могут использовать растения.Все культивируемые растения, за исключением бобовых и (растения с семенными коробками, которые разделяются пополам, например, чечевица, фасоль, горох или арахис), получают необходимый им азот через почву. Бобовые получают азот посредством фиксации, которая происходит в их корневых клубеньках, как описано выше.

Первой формой азота, образующимся в процессе минерализации, является аммиак, NH 3 . NH 3 в почве затем реагирует с водой с образованием аммония NH 4 . Этот аммоний содержится в почвах и доступен для использования растениями, которые не получают азот через симбиотические отношения связывания азота, описанные выше.

Этап 3: нитрификация

Третья стадия - нитрификация - также наблюдается в почвах. Во время нитрификации аммиак в почвах, образующийся в процессе минерализации, превращается в соединения, называемые нитритами, NO 2 - , и нитратами, NO 3 - . Нитраты могут использоваться растениями и животными, которые потребляют растения. Некоторые бактерии в почве могут превращать аммиак в нитриты. Хотя нитриты не могут использоваться растениями и животными напрямую, другие бактерии могут превращать нитриты в нитраты - форму, пригодную для использования растениями и животными.Эта реакция обеспечивает энергией участвующие в этом процессе бактерии. Бактерии, о которых мы говорим, называются нитрозомонадами и нитробактерами. Nitrobacter превращает нитриты в нитраты; nitrosomonas превращает аммиак в нитриты. Оба вида бактерий могут действовать только в присутствии кислорода, O 2 [7]. Процесс нитрификации важен для растений, поскольку он производит дополнительный запас доступного азота, который может быть поглощен растениями через их корневую систему.

Этап 4: иммобилизация

Четвертая стадия азотного цикла - иммобилизация, иногда описываемая как , обратная минерализации.Эти два процесса вместе контролируют количество азота в почве. Как и растения, микроорганизмов , живущих в почве, нуждаются в азоте в качестве источника энергии. Эти почвенные микроорганизмы вытягивают азот из почвы, когда остатки разлагающихся растений не содержат достаточно азота. Когда микроорганизмы поглощают аммоний (NH 4 + ) и нитраты (NO 3 -), эти формы азота больше не доступны для растений и могут вызвать дефицит азота или недостаток азота.Таким образом, иммобилизация связывает азот в микроорганизмах. Однако иммобилизация важна, потому что она помогает контролировать и балансировать количество азота в почве, связывая его или иммобилизуя азот в микроорганизмах.

Этап 5: денитрификация

На пятой стадии азотного цикла азот возвращается в воздух, поскольку нитраты превращаются в атмосферный азот (N 2 ) бактериями в процессе, который мы называем денитрификацией. Это приводит к общей потере азота из почв, поскольку газообразная форма азота перемещается в атмосферу, с которой мы начали нашу историю.

Азот имеет решающее значение для жизни

Круговорот азота в экосистеме имеет решающее значение для поддержания продуктивных и здоровых экосистем, в которых нет ни слишком большого, ни слишком малого количества азота. Производство растений и биомасса (живой материал) ограничены доступностью азота. Понимание того, как работает азотный цикл между растениями и почвой, может помочь нам принимать более правильные решения о том, какие культуры выращивать и где их выращивать, чтобы у нас было достаточно еды. Знание об азотном цикле также может помочь нам уменьшить загрязнение, вызванное внесением в почву слишком большого количества удобрений.Некоторые растения могут поглощать больше азота или других питательных веществ, таких как фосфор, другое удобрение, и даже могут использоваться в качестве «буфера» или фильтра, чтобы предотвратить попадание излишков удобрений в водные пути. Например, исследование, проведенное Haycock и Pinay [8], показало, что деревья тополя ( Populus italica ), используемые в качестве буфера, удерживают 99% нитратов, попадающих в подземный водный поток зимой, в то время как зона берега реки покрывается специфическая трава ( Lolium perenne L.) удерживает до 84% нитратов, не позволяя ей попасть в реку.

Как вы видели, недостаток азота в почве оставляет растения голодными, а слишком много хорошего может быть вредным: избыток азота может отравить растения и даже домашний скот! Загрязнение наших водных источников избыточным азотом и другими питательными веществами является огромной проблемой, поскольку морская жизнь задыхается от разложения мертвых цветков водорослей. Фермеры и сообщества должны работать над улучшением усвоения растениями дополнительных питательных веществ и надлежащим образом обрабатывать отходы навоза. Нам также необходимо защитить природные буферные зоны растений, которые могут поглощать сток азота до того, как он достигнет водоемов.Но наши нынешние схемы вырубки деревьев для строительства дорог и других строительных работ усугубляют эту проблему, потому что остается меньше растений, поглощающих излишки питательных веществ. Нам необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы определить, какие виды растений лучше всего выращивать в прибрежных районах для поглощения избыточного азота. Нам также необходимо найти другие способы решить или избежать проблемы утечки избыточного азота в водные экосистемы. Работая над более полным пониманием азотного цикла и других циклов, действующих во взаимосвязанных природных системах Земли, мы можем лучше понять, как лучше защитить драгоценные природные ресурсы Земли.

Глоссарий

ДНК : Дезоксирибонуклеиновая кислота, самовоспроизводящийся материал, который присутствует почти во всех живых организмах в качестве основного компонента хромосом и носителя генетической информации.

РНК : Рибонуклеиновая кислота, нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках, действует как посредник, несущий инструкции ДНК.

Эвтрофикация : Избыточное количество питательных веществ (например, азота) в озере или другом водоеме, которое вызывает плотный рост водных растений, таких как водоросли.

Фитопланктон : Крошечные микроскопические морские водоросли (также известные как микроводоросли), которым для роста необходим солнечный свет.

Биовосстановление : Использование других микроорганизмов или крошечных живых существ для еды и разложения загрязнений с целью очистки загрязненного участка.

Бактерии : Микроскопические живые организмы, которые обычно содержат только одну клетку и встречаются повсюду. Бактерии могут вызывать разложение или разрушение органических материалов в почве.

Выщелачивание : Когда минерал или химикат (например, нитрат или NO 3 ) стекает из почвы или другого грунтового материала и просачивается в окружающую территорию.

Бобовые : Представитель семейства гороховых: фасоль, чечевица, соевые бобы, арахис и горох - это растения, стручки которых разделяются пополам.

Микроорганизм : Организм или живое существо, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без микроскопа, например бактерии.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Бритто Д. Т. и Кронзукер Х. Дж. 2002. NH 4 + токсичность для высших растений: критический обзор. J. Физиология растений . 159: 567–84. DOI: 10.1078 / 0176-1617-0774

[2] Уэзерс, К.К., Гроффман, П. М., Долах, Э. В., Бернхард, Э., Гримм, Н. Б., Мак-Магон, К. и др. 2016. Границы экосистемной экологии с точки зрения сообщества: будущее безгранично и ярко. Экосистемы 19: 753–70. DOI: 10.1007 / s10021-016-9967-0

[3] Брэди, Н. и Вейл, Р. 2010. «Циклы питательных веществ и плодородие почвы», в Elements of the Nature and Properties of Soils, 3rd Edn , ed VR Anthony (Upper Saddle River, Нью-Джерси: Pearson Education Inc.), 396–420.

[4] Foth, H. 1990. Глава 12: «Макроэлементные отношения между растениями и почвой», в Fundamentals of Soil Science , 8th Edn , ed John Wiley and Sons (New York, NY: John Wiley Компания), 186–209.

[5] Чизлок, М. Ф., Достер, Э., Зитомер, Р. А., Уилсон, А. Э. 2013. Эвтрофикация: причины, последствия и меры контроля в водных экосистемах. Нат. Educ. Знать . 4:10. Доступно в Интернете по адресу: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/eutrophication-causes-consequences-and-controls-in-aquatic-102364466

[6] Народов, М.Б., Херридж Д. Ф. и Ладха Дж. К. 1995. Биологическая фиксация азота: эффективный источник азота для устойчивого сельскохозяйственного производства? Почва растений 174: 3–28. DOI: 10.1007 / BF00032239

[7] Manahan, S. E. 2010. Environmental Chemistry , 9th Edn . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 166–72.

[8] Haycock, N. E., and Pinay, G. 1993. Динамика нитратов подземных вод в прибрежных буферных полосах, покрытых травой и тополями, зимой. J. Environ. Qual . 22: 273–8. DOI: 10.2134 / jeq1993.00472425002200020007x

.

фактов об азоте | Живая наука

Азот необходим для жизни на Земле. Это компонент всех белков, и его можно найти во всех живых системах. Соединения азота присутствуют в органических материалах, продуктах питания, удобрениях, взрывчатых веществах и ядах. Азот имеет решающее значение для жизни, но его избыток также может быть вредным для окружающей среды.

Названный в честь греческого слова nitron , означающего «природная сода», и генов для «образования», азот является пятым по распространенности элементом во Вселенной.По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, газообразный азот составляет 78 процентов воздуха Земли. С другой стороны, атмосфера Марса состоит всего на 2,6 процента азота.

В газообразной форме азот не имеет цвета, запаха и обычно считается инертным. По словам Лос-Аламоса, в жидкой форме азот также не имеет цвета и запаха и похож на воду.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 7
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): N
  • Атомный вес (средняя масса атома): 14.0067
  • Плотность: 0,0012506 грамм на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: газ
  • Точка плавления: минус 321 градус по Фаренгейту (минус 210 градусов Цельсия)
  • Точка кипения: минус 320,42 F (минус 195,79 C)
  • Количество изотопов (атомов одного элемента с разным числом нейтронов): 16, включая 2 стабильных
  • Наиболее распространенные изотопы: Азот-14 (Изобилие: 99,63 процента)

Азот (Изображение предоставлено: general-fmv, Андрей Маринкас Shutterstock)

Компонент удобрения

Азот был открыт в 1772 году химиком и врачом Дэниелом Резерфордом, когда он удалил кислород и углекислый газ из воздуха, продемонстрировав, что остаточный газ не поддерживает живые организмы или горение, согласно Лос-Аламосской национальной лаборатории.Другие ученые, в том числе Карл Вильгельм Шееле и Джозеф Пристли, работали над той же проблемой и называли азот «обожженным» воздухом или воздухом без кислорода. В 1786 году Антуан Лоран де Лавуазье назвал азот азотом, что означает «безжизненный». Это было основано на наблюдении, что часть воздуха не может поддерживать жизнь сама по себе.

Одним из наиболее важных соединений азота является аммиак (NH 3 ), который может быть произведен в так называемом процессе Габера-Боша, в котором азот реагирует с водородом.Бесцветный газообразный аммиак с резким запахом можно легко превратить в азотное удобрение. Фактически, около 80 процентов производимого аммиака используется в качестве удобрений. Он также используется в качестве хладагента; в производстве пластмасс, текстиля, пестицидов и красителей; и в чистящих растворах, по данным Государственного департамента Нью-Йорка.

Азотный цикл

Азотный цикл, в котором атмосферный азот превращается в различные органические соединения, является одним из наиболее важных естественных процессов для поддержания жизни живых организмов.Во время цикла бактерии в почве обрабатывают или «фиксируют» атмосферный азот в аммиак, который необходим растениям для роста. Другие бактерии превращают аммиак в аминокислоты и белки. Затем животные едят растения и потребляют белок. Соединения азота возвращаются в почву с отходами животноводства. Бактерии превращают отработанный азот обратно в газообразный азот, который возвращается в атмосферу.

Стремясь ускорить рост сельскохозяйственных культур, люди используют азот в удобрениях. Однако чрезмерное использование этих удобрений в сельском хозяйстве имело разрушительные последствия для окружающей среды и здоровья человека, поскольку способствовало загрязнению подземных и поверхностных вод.По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), загрязнение питательными веществами, вызванное избытком азота и фосфора в воздухе и воде, является одной из наиболее распространенных, дорогостоящих и сложных экологических проблем.

Устранение дисбаланса

Одно из решений проблемы избыточного азота заключается в устойчивом сельском хозяйстве, органическом земледелии и повышении осведомленности фермеров об этих экологических проблемах, по словам Рэнди А. Дальгрена, профессора почвоведения Университета Калифорния, Дэвис.

«Идея заключалась бы в том, чтобы попытаться отказаться от использования этих коммерческих удобрений и вместо этого использовать органические отходы», например, отходы животноводства, - сказал он. Другим шагом было бы использование удобрений с медленным высвобождением, которые имеют пластиковое покрытие, и вместо того, чтобы сразу выделять азот, высвобождение азота происходит постепенно в течение всего вегетационного периода, «пытаясь сопоставить выделение азота из удобрений с пластиковым покрытием с потребности завода ", - сказал он.

Микробиологи из Университета Альберты в Канаде и Венского университета в Австрии, возможно, обнаружили другое решение.В августе 2017 года исследователи объявили, что идентифицировали микроб, окисляющий аммиак, под названием Nitrospira inopinata .

По словам исследователей, Nitrospira inopinata - это аммиачная губка, которая существенно превосходит почти все другие типы бактерий и архей (одноклеточные организмы) в окислении аммония в окружающей среде. Поскольку этот микроб является таким эффективным окислителем, он может производить меньше закиси азота в процессе.

Новые открытия, опубликованные в научном журнале Nature, могут иметь важное значение для исследований изменения климата.Исследователи готовы испытать этот микроб с помощью различных практических приложений, которые могут снизить уровень аммония в почве, воде и атмосфере. По данным Университета Альберты, некоторые из этих приложений могут включать изменения в нашей питьевой воде, очистке сточных вод и очистке почвы.

Кто знал?

  • Несмотря на то, что термин «азот» используется в английском языке для обозначения этого элемента, термин «азот» Лавуазье все еще используется во французском языке, и его форма присутствует в «азото» на итальянском языке или «азот» на польском языке.
  • По данным Королевского химического общества, жидкий азот часто используется в качестве хладагента, например, для хранения спермы, яиц и других клеток, используемых в медицинских исследованиях или клиниках репродуктивной медицины.
  • Жидкий азот также используется для быстрой заморозки продуктов и помогает сохранить их вкус, текстуру, влажность и аромат.
  • По данным Лаборатории реактивного движения, азот составляет 95 процентов атмосферы Титана (крупнейшего спутника Сатурна).
  • Газообразный азот играет роль в формировании полярного сияния - естественного проявления света в небе, которое можно преимущественно наблюдать в регионах Арктики и Антарктики, - которое возникает, когда быстро движущиеся из космоса электроны сталкиваются с кислородом и азотом в нашей атмосфере. по данным НАСА.
  • Газообразный азот можно получить путем нагревания водного раствора нитрата аммония (Nh5NO3), твердого кристаллического вещества, которое обычно используется в удобрениях.
  • По данным Королевского химического общества, ежегодно с использованием процесса Габера производится около 150 тонн аммиака.
  • По данным Королевского химического общества, азот в форме хлорида аммония, Nh5Cl, производился в Древнем Египте путем нагревания смеси экскрементов животных, мочи и соли.
  • Нитроглицерин, сильнодействующее взрывчатое вещество, используемое при производстве динамита, представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, содержащую азот, кислород и углерод.

Дополнительная информация от Трейси Педерсен, сотрудника Live Science.

Дополнительные ресурсы

  • На этом веб-сайте описано, что происходит, когда вы пытаетесь погрузить различные предметы в жидкий азот.
  • Эта инфографика иллюстрирует загрязнение азотом Чесапикского залива.
.

азота | Факты, определение, использование, свойства и открытие

Азот (N) , неметаллический элемент 15 группы [Va] периодической таблицы. Это бесцветный газ без запаха и вкуса, который является самым распространенным элементом в атмосфере Земли и является составной частью всего живого.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

118 Названия и символы из таблицы Менделеева

Кр

Свойства элемента
атомный номер 7
атомный вес 14.0067
точка плавления −209,86 ° C (−345,8 ° F)
точка кипения −195,8 ° C (−320,4 ° F)
плотность (1 атм, 0 ° C) 1,2506 г / литр
обычные степени окисления −3, +3, +5
электронная конфигурация 1 с 2 2 с 2 2 p 3

История

Около четырех пятых атмосферы Земли - это азот, который был выделен и признан особенным веществом во время ранних исследований воздуха.Карл Вильгельм Шееле, шведский химик, показал в 1772 году, что воздух представляет собой смесь двух газов, один из которых он назвал «огненным воздухом», потому что он поддерживает горение, а другой «грязным воздухом», потому что он остался после « огненный воздух ». «Огненный воздух» - это, конечно, кислород, а «грязный воздух» - азот. Примерно в то же время азот был признан шотландским ботаником Дэниелом Резерфордом (который первым опубликовал свои открытия), британским химиком Генри Кавендишем и британским священником и ученым Джозефом Пристли, который вместе с Шееле дается заслуга в открытии кислорода.Более поздние работы показали, что новый газ является составной частью селитры, общего названия нитрата калия (KNO 3 ), и, соответственно, французский химик Жан-Антуан-Клод Шапталь в 1790 году назвал его азотом. считался химическим элементом Антуаном-Лораном Лавуазье, чье объяснение роли кислорода в горении в конечном итоге опровергло теорию флогистона, ошибочное представление о горении, которое стало популярным в начале 18 века. Неспособность азота поддерживать жизнь (по-гречески: zoe ) заставила Лавуазье назвать его азот , по-прежнему французский эквивалент азота .

Возникновение и распространение

Среди элементов азот занимает шестое место по количеству в космосе. Атмосфера Земли состоит из 75,51 процента по весу (или 78,09 процента по объему) азота; это основной источник азота для торговли и промышленности. Атмосфера также содержит различные небольшие количества аммиака и солей аммония, а также оксидов азота и азотной кислоты (последние вещества образуются во время грозы и в двигателе внутреннего сгорания).Свободный азот содержится во многих метеоритах; в газах вулканов, шахт и некоторых минеральных источников; на солнце; и в некоторых звездах и туманностях.

Азот также присутствует в минеральных отложениях селитры или селитры (нитрат калия, KNO 3 ) и чилийской селитры (нитрат натрия, NaNO 3 ), но эти отложения существуют в количествах, которые совершенно не соответствуют потребностям человека. Еще один богатый азотом материал - гуано, которое можно найти в пещерах летучих мышей и в сухих местах, часто посещаемых птицами.В сочетании азот содержится в дожде и почве в виде аммиака и солей аммония, а в морской воде - в виде аммония (NH 4 + ), нитрита (NO 2 - ) и нитрата (NO 3 ). - ) ионы. Азот составляет в среднем около 16 процентов по массе сложных органических соединений, известных как белки, присутствующих во всех живых организмах. Естественное содержание азота в земной коре составляет 0,3 части на 1000 человек. Космическое содержание - предполагаемое общее содержание во Вселенной - составляет от трех до семи атомов на атом кремния, что считается стандартом.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Индия, Россия, США, Тринидад и Тобаго и Украина входили в пятерку крупнейших производителей азота (в форме аммиака) в начале 21 века.

Коммерческое производство и использование

Промышленное производство азота в основном осуществляется путем фракционной перегонки сжиженного воздуха. Температура кипения азота составляет -195,8 ° C (-320,4 ° F), что примерно на 13 ° C (-23 ° F) ниже, чем у кислорода, который поэтому остается позади.Азот также можно производить в больших масштабах путем сжигания углерода или углеводородов в воздухе и отделения образующихся диоксида углерода и воды от остаточного азота. В небольших масштабах чистый азот получают путем нагревания азида бария, Ba (N 3 ) 2 . Различные лабораторные реакции, в результате которых образуется азот, включают нагревание растворов нитрита аммония (NH 4 NO 2 ), окисление аммиака бромной водой и окисление аммиака горячим оксидом меди.

Элементарный азот можно использовать в качестве инертной атмосферы для реакций, требующих исключения кислорода и влаги.В жидком состоянии азот имеет ценные криогенные применения; за исключением газов водорода, метана, окиси углерода, фтора и кислорода, практически все химические вещества имеют пренебрежимо малое давление пара при температуре кипения азота и поэтому существуют в виде кристаллических твердых веществ при этой температуре.

В химической промышленности азот используется для предотвращения окисления или другого порчи продукта, в качестве инертного разбавителя химически активного газа, в качестве носителя для отвода тепла или химикатов, а также в качестве ингибитора возгорания или взрывов.В пищевой промышленности газообразный азот используется для предотвращения порчи из-за окисления, плесени или насекомых, а жидкий азот используется для сублимационной сушки и для холодильных систем. В электротехнической промышленности азот используется для предотвращения окисления и других химических реакций, для создания избыточного давления в оболочках кабелей и для защиты двигателей. Азот находит применение в металлургической промышленности при сварке, пайке и пайке, где он помогает предотвратить окисление, науглероживание и обезуглероживание. Как инертный газ, азот используется для производства вспененного или вспененного каучука, пластмасс и эластомеров, в качестве газа-вытеснителя для аэрозольных баллончиков и для повышения давления жидких пропеллентов для реакционных струй.В медицине быстрое замораживание жидким азотом может использоваться для сохранения крови, костного мозга, тканей, бактерий и спермы. Жидкий азот также оказался полезным в криогенных исследованиях.

.

Смотрите также