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AMBIENTE, DESARROLLO Y SOCIEDAD 6º Año A

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AMBIENTE, DESARROLLO Y SOCIEDAD 6º Año A

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Integrantes: Cáceres, MB; Godoy, M; De La Fuente, M; Viegas, D; Zapata, L
Profesora: Marisa Conesa Seiberth
Año:2019

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-  Leemos e interpretamos la información.
- Resumimos la información y la volcamos en un padlet.
- En base a lo que entendimos elaboramos un programa de radio, utilizando audacity.

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El Nitrógeno es un elemento increíblemente versátil que existe en forma inorgánica y orgánica, a la vez que en muchos y diferentes estados de oxidación.
También el Nitrógeno (N), el ladrillo que construye la vida, es un componente esencial del ADN, del ARN y de las proteínas. Todos los organismos requieren nitrógeno para vivir y crecer. A pesar que la mayoría del aire que respiramos es N2.

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Tiene un punto de fusión de -210,01 °C, un punto de ebullición de -195,79 °C y una densidad de 1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de presión. Su masa atómica es 14,007.
El nitrógeno es un gas no tóxico, incoloro, inodoro e insípido. Puede condensarse en forma de un líquido incoloro.

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Es un elemento esencial en la nutrición de la plantas.
• Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno.
• En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales.

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El nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco.
A partir de este amoníaco se preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidrazina y aminas.

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El Nitrógeno es un componente esencial del ADN, del ARN y de las proteínas. Todos los organismos requieren nitrógeno para vivir y crecer. A pesar que la mayor parte del aire que respiramos es N2, una gran mayoría del nitrógeno en la atmósfera no está al alcance para el uso de los organismos. La razón reside en que debido al fuerte enlace triple entre los átomos N en las moléculas de N2, el nitrógeno es relativamente inerte. En realidad, para que las plantas y los animales puedan usar nitrógeno, el gas N2 tiene primero que ser convertido a una forma química disponible. La naturaleza inerte del N2 significa que el nitrógeno biológico disponible es, a menudo, escaso en los ecosistemas naturales. Esto limita el crecimiento de las plantas y la acumulación de biomasa.
El movimiento del N entre la atmósfera, la biósfera y la geosfera en sus diferentes formas es uno de los ciclos más importantes.

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Nitrógeno: gas no tóxico, incoloro, inodoro e insípido. Puede condensarse en forma de un líquido incoloro • Tiene un punto de fusión de -210,01 °C, un punto de ebullición de -195,79 °C y una densidad de 1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de presión. Su masa atómica es 14,007.
APLICACIONES • El nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. • A partir de este amoníaco se preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidrazina y aminas.

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Uno de los elementos más abundantes sobre la  tierra es el nitrógeno, 75 % del aire está compuesto  de este elemento.
Las plantas y los animales no pueden incorporar el  nitrógeno molecular que se encuentra formando  parte de la atmósfera. Los vegetales adquieren el nitrógeno del suelo en forma de amonio o de nitratos, que son transformados enzimáticamente en nitrógeno orgánico. La única fuente de nitrógeno para los animales es el que adquieren en forma orgánica, ya sea al comer  vegetales o a otros animales.
En el suelo existen las bacterias fijadoras de nitrógeno, que son capaces de utilizar el  nitrógeno molecular de la atmósfera (N ₂), y  transformarlo en amonio (NH ⁴⁺⁾, el que es entonces  incorporado a átomos de carbono para producir  nitrógeno orgánico. Al morir las bacterias liberan los compuestos nitrogenados al  suelo, principalmente en forma de urea y amoniaco,  en donde son transformados en  nitratos y nitritos, que pueden ser  usados por los vegetales superiores como fuentes de  nitrógeno.

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Ciclo del nitrogeno: procesos principales

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Ciclo del nitrogeno: procesos principales

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Los procesos principales que componen el ciclo del nitrógeno que pasa por la biósfera, la atmósfera y la geosfera son cinco: la fijación del nitrógeno, la toma de nitrógeno (crecimiento de organismos), la mineralización del nitrógeno (desintegración), la nitrificación y la denitrificación. Los microorganismos, particularmente las bacterias, juegan un papel importante en todas las principales transformaciones del nitrógeno. En el caso de los procesos de mediación microbianas, la velocidad se ve afectada por factores ambientales como la temperatura, la humedad y la disponibilidad de recursos que influyen la actividad microbiana.

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La contaminación por fertilizantes se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos, o cuando se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos.

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Contaminación por fertilizantes químicos 

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Contaminación por fertilizantes químicos 

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Se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos, o cuando se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos.  Esta sobrecarga de nutrientes provoca la eutrofización de lagos, embalses y estanques y da lugar a una explosión de algas que suprimen otras plantas y animales acuáticos. Los métodos agrícolas, forestales y pesqueros y su alcance son las principales causas de la pérdida de biodiversidad del mundo.
La producción agropecuaria son la principal fuente de contaminación del agua por nitratos, fosfatos y plaguicidas. También son la mayor fuente antropogénica de gases responsables del efecto invernadero, metano y óxido nitroso.
Si se utilizan más métodos de producción sostenible, se podrán atenuar los efectos de la agricultura sobre el medio ambiente.

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Se llama desarrollo sostenible aquél desarrollo que es capaz de satisfacer las necesidades actuales sin comprometer los recursos y posibilidades de las futuras generaciones. Intuitivamente una actividad sostenible es aquélla que se puede mantener. Una buena parte de las actividades humanas no son sostenibles a medio y largo plazo tal y como hoy están planteadas.

Aproximadamente en 1850, el fertilizante usado era orgánico. Luego se empezó a utilizar los fertilizantes químicos  como una manera mas fácil de mantener los cultivos.
El primer fertilizante químico fue el sulfato amónico.
El gran salto de los abonos químicos fue en los años 1920- 1930. En 1905, un científico alemán llamado Haber encontró la forma de fabricar amoniaco que se usa en la actualidad.

Otro fertilizante es el nitrato cálcico que apareció en 1920.

Otro es el nitrato sódico NaNO3, que no es un buen fertilizante, pero que se sigue empleando por tradición.
En 1930 aparece la urea, que es actualmente el abono nitrogenado más producido en el Mundo.

El primer abono líquido fue el “agua-amonia”, que se incorpora al suelo porque en la superficie se evapora, se obtiene a partir del nitrato.

Un fertilizante desarrollado antes de la 1ª Guerra Mundial, pero empleado tras ésta, fue el N32, que procede del nitrato amónico y de la urea.

También tenemos como fertilizante líquido el N20, procedente del nitrato amónico y agua, que también comenzó a usarse sobre 1950.

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El mecanismo de la fijación del nitrógeno es en realidad una reducción de este elemento, que al aceptar electrones y protones se convierte en NH⁴⁺.  Desde este punto el proceso es parecido a la cadena  respiratoria, en donde hay un donador primario de  electrones, los cuales son transportados por una serie de reacciones de óxido reducción, hasta que  llegan a su aceptor final, nitrógeno, en el proceso de  fijación de este elemento, y oxígeno durante la  respiración celular.
La vida sobre el planeta depende en su totalidad de los organismos fijadores de nitrógeno, ya que son los  únicos que tienen el sistema enzimático capaz de  transformar el nitrógeno atmosférico en una forma  asequible para los vegetales y éstos a su vez  producen nitrógeno orgánico que puede ser utilizado  por los animales, ya que éstos no pueden utilizar  nitratos o nitritos como lo hacen las plantas.

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Efectos de contaminación por fertilizantes

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Efectos de contaminación por fertilizantes

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Impacto ambiental del exceso de fertilizantes nitrogenados: El problema ambiental más importante relativo al ciclo del N, es la acumulación de nitratos en el subsuelo que, por lixiviación, pueden incorporarse a las aguas subterráneas o bien ser arrastrados hacia los cauces y reservorios superficiales. En estos medios los nitratos también actúan de fertilizantes de la vegetación acuática, de tal manera que, si se concentran, puede originarse la eutrofización del medio. En un medio eutrofizado, se produce la proliferación de especies como algas y otras plantas verdes que cubren la superficie.

Contaminación por nitratos: El nitrógeno es uno de los principales contaminantes de las aguas subterráneas. Es conocido que las plantas aprovechan únicamente un 50% del nitrógeno aportado en el abonado, esto supone que el exceso de nitrógeno se pierde, generalmente lavado del suelo por el agua que se filtra al subsuelo, siendo arrastrado hacia los acuíferos, ríos y embalses, contaminando, por tanto, las aguas destinadas a consumo humano.
El exceso de fertilización nitrogenada y su defectuosa aplicación, son las causas que más contribuyen a la contaminación por nitratos de las aguas subterráneas.
Efectos de los nitratos en la salud: El problema de los nitratos radica en que pueden ser reducidos a nitritos en el interior del organismo humano, especialmente en los niños de menos de tres meses de edad y en adultos con ciertos problemas. Los nitritos producen la transformación de la hemoglobina a metahemoglobina. La hemoglobina se encarga del transporte del oxígeno a través de los vasos sanguíneos y capilares, pero la metahemoglobina no es capaz de captar y ceder oxígeno de forma funcional. La cantidad normal de metahemoglobina no excede el 2%. Entre el 5 y el 10% se manifiestan los primeros signos de cianosis. Entre el 10 y el 20% se aprecia una insuficiencia de oxigenación muscular y por encima del 50% puede llegar a ser mortal.

Los nitritos pueden reaccionar con las aminas, sustancias ampliamente presentes en nuestro organismo, originando las nitrosaminas, un tipo de compuestos sobre cuya acción cancerígena no existen dudas.

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En los 20, Fritz Haber descubrió cómo acortar el ciclo del nitrógeno fijado químicamente el nitrógeno a altas temperaturas y presiones, creando fertilizantes que podían ser añadidos directamente al suelo. El uso de fertilizantes de nitrógeno sintético trajo gran productividad agrícola la cual nos ayudo a alimentar una población mundial en rápido crecimiento, pero también ha traído algunas consecuencias negativas. Aunque las consecuencias no sean tan obvias son muy serias y potencialmente dañinas para los humanos y otros organismos. No todos los fertilizantes de nitrógeno aplicados a los campos de la agricultura se mantienen para alimentar los cultivos. Algunos son barridos de los campos de agricultura por la lluvia o el agua de irrigación, y son lixiviados en la superficie o en el agua del suelo y pueden acumularse en niveles importantes. En el agua del suelo que se usa como fuente de agua potable, el nitrógeno excesivo puede provocar cáncer en los humanos y dificultades respiratorias en los niños. En las aguas de la superficie, el nitrógeno añadido puede provocar un enriquecimiento excesivo de nutrientes, particularmente en las aguas de la costa que reciben afluencia de los ríos polucionados. A este enriquecimiento excesivo de nutrientes, también llamado eutroficación, (aumento de la frecuencia de eventos que matan a los peces de la costa, del aumento de la frecuencia del florecimiento de algas dañinas y de cambios en las especies dentro del ecosistema de la costa.Los científicos también están explorando prácticas agrícolas alternativas, que sostendrán una alta productividad, a la vez que disminuirán los impactos negativos causados por el uso de fertilizantes. Estos estudios no sólo nos ayudan a cuantificar cómo los humanos hemos alterado el mundo natural, sino también a aumentar nuestro conocimiento sobre los procesos que forman el ciclo del nitrógeno.

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La nitrito reductasa es la enzima mas estudiada del ciclo del nitrogeno.
Compuesta por una unidad con un sitio de cobre y zinc.
Esta enzima aislada de Sulfurospirillum deleyianum cataliza la reducción de nitrito a amonio, el cual es un paso esencial en el ciclo del nitrógeno.

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Parte del amonio producido por la descomposición se convierte en nitrato a través de un proceso llamado nitrificación. Las bacterias que llevan a cabo esta reacción obtienen energía a partir de dicho proceso. La nitrificación requiere la presencia de oxígeno, por consiguiente, la nitrificación puede suceder solamente en ambientes ricos de oxígeno.
El proceso de nitrificación tiene algunas consecuencias importantes, los iones de amonio tienen carga positiva y por consiguiente se pegan a partículas y materias orgánicas del suelo que tienen carga negativa. La carga positiva previene que el nitrógeno de amonio sea barrido del suelo por las lluvias. Por otro lado, el ión de nitrato con carga negativa no se mantiene en las partículas del suelo y puede ser barrido del perfil de suelo. Esto lleva a una disminución de la fertilidad del suelo y a un enriquecimiento de nitrato de las aguas corrientes de la superficie y del subsuelo.

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A través de la denitrificación, las formas oxidadas de nitrógeno  se convierten en nitrogeno molecular (N2) y, en menor medida, en gas óxido nitroso. Es un proceso anaeróbico llevado a cabo por bacterias que denitrifican, y convierten el nitrato en N molecular.
El óxido nítrico y el óxido nitroso son gases importantes para el ambiente. El óxido nítrico (NO) contribuye a formar smog, y el óxido nitroso (N2O) es un gas de invernadero importante, por lo que contribuye a los cambios globales climatológicos. Una vez que se convierte en N molecular, éste tiene pocas posibilidades de reconvertirse en una forma biológica disponible, ya que es un gas y se pierde rápidamente en la atmósfera. La denitrificación es la única trasformación del nitrógeno que remueve el nitrógeno del ecosistema (que es esencialmente irreversible), y aproximadamente balancea la cantidad de nitrógeno fijado por los fijadores de nitrógeno descritos con anterioridad.

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Después de que el nitrógeno se incorpora en la materia orgánica, frecuentemente se vuelve a convertir en nitrógeno inorgánico a través de un proceso llamado mineralización del nitrógeno, también conocido como desintegración. Cuando los organismos mueren, las materias de descomposición consumen la materia orgánica y llevan al proceso de descomposición. Durante este proceso, una cantidad significativa del nitrógeno contenido dentro del organismo muerto se convierte en amonio. Una vez que el nitrógeno está en forma de amonio, está también disponible para ser usado por las plantas o para transformaciones posteriores en nitrato (NO3 - ) a través del proceso llamado nitrificación.

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En el curso del último siglo, los humanos se han convertido en fuentes fijas de nitrógeno, tan importantes como todas las fuentes naturales de nitrógeno combinadas: quemando combustible de fósiles, usando fertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando plantas que fijan nitrógeno. A través de estas actividades, los humanos han duplicado la cantidad de nitrógeno fijada que se dispersa en la biósfera cada año

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La fijación del nitrógeno es un proceso en el cual el N2 se convierte en amonio. Éste es esencial porque es la única manera en la que los organismos pueden obtener nitrógeno directamente de la atmósfera. Algunas bacterias fijan el nitrógeno a través de procesos metabólicos. Esta simbiosis ocurre en la familia de las leguminosas (tréboles, soja). En esta relación, la bacteria que fija el nitrógeno habita los nódulos de las raíces de las plantas y reciben carbohidratos y un ambiente favorable de su planta anfitriona a cambio de parte del nitrógeno que ellas fijan. También hay bacterias que fijan el nitrógeno que existe, sin plantas anfitrionas. Éstas son conocidas como fijadores de nitrógeno libre sin límites. En ambientes acuáticos, las algas azules verdosas (en realidad una bacteria llamada cianobacteria) es una importante fijadora de nitrógeno libre sin límites. Además del nitrógeno que fija la bacteria, eventos de alta energía natural, tales como los relámpagos, fuegos forestales, y hasta flujos de lava, pueden causar la fijación de pequeñas, pero significativas cantidades de nitrógeno. La alta energía de estos fenómenos naturales puede romper los enlaces triples de las moléculas de N2, haciendo alcanzables átomos individuales de N para la transformación química.

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M.O. (R-NH2) → NH3 (amoniaco) A pH neutro/alcalino se encuentra como NH3 A pH neutro/ácido se encuentra como ión amonio -NH4+- En condiciones anóxicas se acumula en estas formas reducidas.
El NH3 es volátil y se pierde en parte por vaporización sobre todo en es volátil y se pierde en parte por vaporización, sobre todo en medios alcalinos (15% del N que va a la atmósfera)

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Es un proceso aerobio llevado a cabo por bacterias nitrificantes quimiolitoautotrofas
Nitrosantes: NH3+ 1/2 O2 → NO2- + H2O (ΔG= -275 KJ) Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosovibrio,Nitrosococcus
Nitrificantes: NO2- + 1/2 O2 → NO3- (ΔG= -74,1 Kcal) Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus N

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NO3- → NO2- → NH3 (reducción fermentativa del nitrito) E t b t E h i hi B ill Mi Vib i Cl t idi Enterobacter, Escherichia, Bacillus, Micrococcus, Vibrio, Clostridium... NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 (desnitrificación) rificación Bacillus, Pseudomonas, Hyphomicrobium, Spirillum, Moraxella, Thiobacillus

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Oxidación anaerobia del amoniaco con respiración de nitrito por bacterias quimiolitoautotrofas

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NO3- → NO2- → NH3 → (R-NH2) M.O. (reducción asimilatoria de nitrato) Llevada a cabo p g , g, or algunas bacterias, hongos, plantas y algas

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- Proceso de reducción del nitrato en condicione Proceso de reducción del nitrato en condiciones anóxicas (puede comenzar a Eh por debajo anóxicas (puede comenzar a Eh por debajo de +200 mV). - El nitrato es el aceptor de e-. - Es un proceso desasimilativo llevado a cabo por bacterias anaerobias facultativas.
NO3- → NO2- → NH3 (reducción fermentativa del nitrito) E t b t E h i hi B ill Mi Vib i Cl t idi Enterobacter, Escherichia, Bacillus, Micrococcus, Vibrio, Clostridium... NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 (desnitrificación) Bacillus, Pseudomonas, Hyphomicrobium, Spirillum, Moraxella, Thiobacillus