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Il ciclo dell'azoto

(a cura di J. Concas)
Cos’é il ciclo dell'azoto?

L’azoto è il costituente più abbondante dell’atmosfera terrestre. Esso costituisce circa l’80% del suo volume. Oltre questo pool di enorme quantità l’azoto è presente nel suolo (pedosfera) e nell’idrosfera, ma è soprattutto significativa la sua presenza nella biosfera, ove riveste un ruolo fondamentale per l’esistenza stessa della vita.
Tra le sue funzioni principali annoveriamo ad esempio:

  • la presenza negli aminoacidi e la sua essenzialità per la formazione del legame peptidico e, quindi, delle proteine;
  • la partecipazione nella struttura delle basi azotate e del DNA (Acido DesossiriboNucleico);
  • la sua importanza nella struttura e nella funzione di numerose vitamine e composti metabolici;
  • il suo ruolo di diluizione dell’ossigeno atmosferico;

In particolare quest’ultimo aspetto è utile al mantenimento di un basso livello di infiammabilità dell’aria: questa è infatti determinata dalla proporzione tra azoto e ossigeno nell’atmosfera. Un abbassamento rilevante della concentrazione di azoto atmosferico significherebbe dunque incendi più devastanti, più frequenti e di carattere più esplosivo.

ciclo dell'azoto
Schema: EPA (Environmental Protection Agency) website, traduzione Wikimedia Commons

Sintesi del ciclo dell’azoto

L’azoto nel pool atmosferico si trova principalmente sotto forma di azoto molecolare N2, costituente principale dell’atmosfera.
I fulmini, ma anche radiazioni cosmiche o altri fonti naturali, sono in grado di far reagire l’azoto molecolare con l’ossigeno atmosferico, originando ossidi. Questi composti sono capaci di reagire con acqua e radicali idrossilici per formare acido nitrico.

L’acido nitrico cade come pioggia venendo poi neutralizzato con la formazione di nitrati.
In un pianeta senza vita questa riserva passerebbe lentamente ed inesorabilmente verso gli oceani e il suolo, in un flusso unidirezionale.

L’azoto molecolare lascia l’atmosfera anche e soprattutto ad opera della biofissazione effettuata da organismi marini e terrestri (azotofissatori), a garanzia di una fornitura continua di questo elemento alla biosfera. Si tratta di batteri (cianobatteri) presenti nel suolo, nei noduli delle radici delle piante leguminose e in simbiosi licheniche, capaci di convertire N2 in ammoniaca.

Batteri nitrificanti e nitratanti convertono poi l’ammoniaca rispettivamente in nitriti e nitrati.
In questo modo l’azoto entra nella biosfera fino a che non viene degradato da appositi organismi (miceti e batteri).

Altri organismi, denitrificanti, sfruttano invece il surplus di azoto atmosferico fissato, nitrificato, nitratato, e i prodotti della degradazione per restituire azoto all’atmosfera, in gran parte come azoto gassoso, ma anche come ossido di azoto, protossido di azoto e ammoniaca.

Ossidi di azoto possono anche tornare in atmosfera per azione antropica (come per combustione di combustibili fossili). Un loro eccesso è direttamente legato al cosiddetto smog fotochimico, all’inquinamento della bassa atmosfera e al fenomeno dell’inversione termica.

Serbatoi di azoto

Il ciclo dell’azoto comprende vari “serbatoi” interconnessi tra loro, i principali dei quali sono:

  • Azoto molecolare (atmosfera)
  • Ammoniaca, da batteri azotofissatori (biosfera/pedosfera)
  • Nitriti, da batteri nitrificanti (biosfera/pedosfera)
  • Nitrati, da batteri nitratanti (biosfera/pedosfera)
  • Conversione in altre forme da parte di microrganismi nel terreno (pedosfera/biosfera/atmosfera)
  • Ioni ammonio (atmosfera/pedosfera/idrosfera)
  • Gas da combustione, ossidi di azoto (atmosfera)
fonti:
Gaia: manuale di medicina planetaria (James Lovelock)
Ecologia (Eugene P. Odum)
Ecologia applicata (Renato Vismara)
Igiene edilizia ed ambientale (Carlo Signorelli)
La rivolta di Gaia (James Lovelock)
Microbiologia (Thomas D. Brock, Michael D. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker)


approfondimenti:

The Nitrogen Cycle - PhysicalGeography.net
Ciclo biologico dell'azoto - Univ. di Venezia
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