Cicles Biogeoquímics: Nitrogen, Sofre i Carboni

Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Geología

Escrito el en catalán con un tamaño de 5,54 KB

El Cicle del Nitrogen

El nitrogen és essencial per als éssers vius, ja que forma part dels aminoàcids, components de les proteïnes. Constitueix el 78% de l'aire atmosfèric, principalment en forma inerta (N2). Altres compostos nitrogenats atmosfèrics inclouen l'amoníac (NH3), provinent de volcans o putrefacció, i els òxids de nitrogen (NOx), formats durant tempestes o erupcions volcàniques. Els NOx reaccionen amb l'aigua formant àcid nítric, que cau amb la pluja i es converteix en nitrats (NO3-) assimilables per les plantes. La captació de nitrogen s'anomena fixació biològica. Alguns bacteris de vida lliure, com Azotobacter, i cianobacteris del fitoplàncton, fixen el nitrogen. Altres, com Rhizobium, viuen en simbiosi amb plantes. El fong Frankia també participa en aquest procés.

Altres Processos de Nitrificació

Els bacteris nitrificants transformen l'amoníac (NH3) resultant de la putrefacció en nitrats assimilables. Aquest procés es realitza en dues etapes:

  1. Nitrosomones: NH3 → NO2- (nitrit)
  2. Nitrobacter: NO2- → NO3- (nitrat)

La nitrificació és una sèrie d'oxidacions realitzades per aquests bacteris. Els nitrats són aprofitats per les plantes com a adob. Els bacteris desnitrificants, en canvi, empobreixen el sòl en transformar els nitrats en N2, que es perd a l'atmosfera.

Intervencions Humanes en el Cicle del Nitrogen

  • Combustió a altes temperatures: Els motors alliberen NOx, que formen àcid nítric amb el vapor d'aigua, causant la pluja àcida.
  • Fixació industrial: Producció d'amoníac i fertilitzants a partir de nitrogen atmosfèric.
  • Adobament excessiu: Allibera NO2 a l'atmosfera, contribuint a l'efecte hivernacle.

L'excés de fertilitzants esgota altres nutrients essencials del sòl, com el calci i el magnesi, deteriorant la seva composició química. Els nitrats sobrants són arrossegats per l'aigua, causant eutrofització i disminuint la qualitat de l'aigua. El nitrat és un contaminant comú de les aigües subterrànies en zones rurals a causa de l'adobament excessiu, fosses sèptiques i lixiviats de femers.

El Cicle del Sofre

El sofre s'emmagatzema principalment a la hidrosfera com a sulfat (SO42-). L'evaporació de llacs i mars poc profunds diposita sofre en forma de guixos. Els sulfats són abundants als sòls. A la biosfera, són imprescindibles per a la síntesi de certes molècules orgàniques. Només plantes, bacteris i fongs poden incorporar-los directament com a SO42-, reduint-los a SO32- i després a HS-, utilitzable en la biosíntesi. Així, el sofre es transfereix als altres nivells tròfics. Els éssers vius, en morir, alliberen HS- a l'atmosfera i altres sistemes. En oceans profunds i zones pantanoses, en absència d'oxigen, el sulfat és reduït a HS- per bacteris sulfat-reductors. L'HS- pot seguir dos camins:

  • Descendent, combinant-se amb ferro i precipitant com a pirites.
  • Ascendent, fins a zones oxigenades, on s'oxida de nou a SO42-.

El pas d'HS- de l'oceà a l'atmosfera, compensant les pèrdues de sulfat cap al mar, és realitzat principalment per algues especials anomenades DMS (dimetil sulfur). En morir massivament, alliberen dimetil sulfur a l'atmosfera.

El Cicle del Carboni

El cicle del carboni té dues parts:

  • Cicle biològic: La biosfera controla els intercanvis de carboni amb l'atmosfera. La fotosíntesi reté carboni i la respiració el retorna.
  • Cicle biogeoquímic: Controla les transferències de CO2 entre la biosfera i els altres subsistemes.

L'atmosfera i la hidrosfera intercanvien CO2 per difusió directa. A la litosfera, el carboni es troba en roques carbonatades, silicats càlcics o combustibles fòssils.

Pas del CO2 de l'Atmosfera a la Litosfera

El CO2 atmosfèric es dissol formant àcid carbònic, que ataca carbonats i silicats, produint ions bicarbonat (HCO3-) i calci (Ca2+) i sílice dissolta (SiO2).

En roques carbonatades:

CO2 + H2O + CaCO3 → Ca2+ + 2HCO3-

En roques silicatades:

2CO2 + H2O + CaSiO3 → Ca2+ + 2HCO3- + SiO2

En arribar al mar, els animals transformen el bicarbonat i els ions de calci en carbonat per a les seves estructures:

2HCO3- + Ca2+ → CaCO3 + CO2 + H2O

Retorn del CO2 a l'Atmosfera

L'enterrament de roques carbonatades pot causar la seva fusió parcial, alliberant CO2 durant les erupcions volcàniques:

CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2

Embornals Fòssils

La matèria orgànica pot quedar sepultada sense contacte amb l'oxigen, patint una fermentació que la transforma en carbó i petroli, que s'acumulen a la geosfera.

Entradas relacionadas: