Pengertian dan Proses Nitrifikasi dalam Siklus Nitrogen

Nitrifikasi adalah proses dimana amonia (NH3) atau amonium (NH4+) dikonversi menjadi nitrat (NO3). Nitrifikasi adalah hasil bersih dari dua proses yang berbeda: oksidasi amonium menjadi nitrit (NO2) oleh bakteri nitrosifikasi atau pengoksidasi amonia dan oksidasi nitrit (NO2) menjadi nitrat (NO3) oleh bakteri pengoksidasi nitrit. Nitrifikasi adalah langkah penting dalam siklus nitrogen di tanah. Nitrifikasi adalah proses aerob yang dilakukan oleh kelompok kecil bakteri autotrof dan archaea.

Tumbuhan dan hewan membutuhkan nitrogen. Artikel ini menjelaskan proses mengambil nitrogen yang dapat digunakan oleh tanaman menjadi bentuk nitrogen yang tanaman dapat digunakan.

Apa yang dimaksud Nitrifikasi?

Nitrifikasi adalah proses 2-langkah amonia ditemukan di tanah yang berubah menjadi nitrat. Nitrat adalah bentuk nitrogen anorganik yang dapat digunakan tanaman. Semua organisme hidup membutuhkan nitrogen untuk berkembang, tumbuh, dan berkembang biak. Nitrogen digunakan dalam proses untuk membuat protein. Protein membentuk struktur dan menghasilkan menopang kehidupan fungsi dari semua organisme hidup.

Amonia (NH3) adalah bentuk nitrogen yang ditemukan dalam tanah. Memasuki tanah selama siklus nitrogen. Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk organik dari tanaman yang membusuk, limbah dari hewan, dan kilat mencolok Bumi. Meskipun dalam bentuk organik tanaman tidak dapat menyerapnya. Oleh karena itu, nitrogen harus diubah menjadi bentuk anorganik yang dapat digunakan. Bakteri yang juga ditemukan dalam tanah mengubah nitrogen melalui proses kimia seperti yang dijelaskan di bagian selanjutnya.

Proses Kimia Nitrifikasi

Nitrifikasi adalah proses oksidasi senyawa nitrogen (secara efektif, kehilangan elektron dari atom nitrogen ke atom oksigen):

  1. 2 NH4+ + 3 O2 → 2 NO2 + 2 H2O + 4 H+ (Nitrosomonas)
  2. 2 NO2 + O2 → 2 NO3 (Nitrobacter, Nitrospina)
  3. NH3 + O2 → NO2 + 3H+ + 2e
  4. NO2 + H2O → NO3 + 2H+ + 2e

Dalam dunia kimia, nitrifikasi adalah proses di mana amonia (NH3) diubah menjadi nitrit (NO2-) dan kemudian menjadi nitrat (NO3-).

Proses nitrifikasi terjadi secara alami dan dilakukan dalam proses 2-langkah. Langkah pertama nitrifikasi menggunakan jenis bakteri yang disebut Nitrosomonas. Selama nitritation, NH4 (Amonium) teroksidasi menjadi NO2 (nitrogen dioksida). Persamaan untuk proses ini terangkum di bawah.

NH3 + 1.5O2 –> NO2 + H+ + H2O

Bagian kedua dari proses nitrifikasi disebut nitrasi. Nitrasi menggunakan nitrit oksidoreduktase enzim (NOR) untuk menyelesaikan proses nitrifikasi. Persamaan kimia di bawah ini menunjukkan bagaimana reaksi ini terjadi.

NO2 + ½ O2 NO3

Ketika semua proses ini selesai, bentuk organik nitrogen, amonia, diubah menjadi bentuk anorganik nitrogen bagi tanaman untuk digunakan. Persamaan di bawah ini menguraikan jumlah Masukkan proses nitrifikasi.

2NH3 + 3O2 –> 2NO2 + 2H2O

Oksidasi Amonium

Transformasi amonia menjadi nitrit biasanya merupakan langkah pembatas laju nitrifikasi. Secara biokimia, oksidasi amonium terjadi melalui oksidasi bertahap ammonium menjadi hidroksilamin (NH2OH) oleh enzim ammonium monooksigenase dalam sitoplasma, diikuti oleh oksidasi hidroksilamin menjadi nitrit oleh enzim hidroksilamina oksiduktuktase dalam periplasma. Perputaran elektron dan proton sangat kompleks, tetapi sebagai hasil bersih hanya satu proton yang ditranslokasi melintasi membran per molekul amonium teroksidasi.

Reduksi Nitrit

Reduksi nitrit jauh lebih sederhana, dengan nitrit dioksidasi oleh enzim nitrit oksidoreduktase digabungkan dengan translokasi proton oleh rantai transpor elektron yang sangat pendek, sekali lagi mengarah pada tingkat pertumbuhan yang sangat rendah untuk organisme ini. Oksigen diperlukan dalam amonium dan oksidasi nitrit, yang berarti bahwa bakteri nitrosifikasi dan pengoksidasi nitrit adalah aerob. Seperti dalam sulfur dan oksidasi besi, NADH untuk fiksasi karbon dioksida menggunakan siklus Calvin dihasilkan oleh aliran elektron terbalik, sehingga menempatkan beban metabolisme lebih lanjut pada proses yang sudah miskin energi.

Siklus Nitrogen Lanjutan

Untuk mencermati kembali, nitrogen memasuki tanah melalui tanaman membusuk, kotoran hewan, dan kilat. Ketika memasuki tanah itu dalam bentuk organik yang tidak dapat digunakan. Bakteri yang ditemukan di dalam tanah dapat mengkonversi nitrogen organik menjadi nitrat (nitrogen yang mengandung senyawa yang dicampur dengan oksigen) yang dapat digunakan tanaman.

Tanaman akan menyedot nitrat anorganik dan campuran mereka dengan bahan kimia lain yang ditemukan dalam tanaman untuk sekali lagi membuat zat organik. (untuk mengingatnya:. Nitrogen = organik di tanah> dikonversi ke anorganik oleh bakteri> kemudian kembali ke organik di dalam tanaman) Zat-zat organik di dalam tanaman membuat zat-zat seperti enzim, protein, dan klorofil. Ketika hewan memakan tanaman mereka menghilangkan nitrogen dalam kotoran mereka di mana ia kembali menjadi tanah dalam bentuk organik. Saat tanaman itu mati dan membusuk, mereka juga mengembalikan nitrogen kembali ke tanah dalam bentuk organik.

Tidak semua nitrogen dalam siklus tetap dalam siklus nitrogen seperti diuraikan di atas. Nitrogen lolos siklus melalui proses yang disebut denitrifikasi. Selama denitrifikasi beberapa bakteri diubah menjadi nitrogen atmosfer. Atmosfer bumi adalah gas nitrogen 78%, sehingga banyak nitrogen yang hilang ke atmosfer, tetapi mampu untuk masuk kembali siklus kapan saja. Penguapan, aliran permukaan, dan pelepasan cara lain yang meninggalkan siklus nitrogen.

Manfaat Nitrifikasi

Nitrifikasi penting dalam sistem pertanian, di mana pupuk sering diterapkan sebagai amonia. Nitrifikasi juga memainkan peran penting dalam menghilangkan nitrogen dari air limbah kota. Penghapusan konvensional adalah nitrifikasi, diikuti oleh denitrifikasi.

Ringkasan

Tumbuhan dan hewan membutuhkan nitrogen untuk berkembang, tumbuh, dan berkembang biak. Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah, dan hewan mendapatkan nitrogen dari makan tanaman. Namun, ketika nitrogen memasuki tanah itu adalah dalam bentuk organik yang yang tanaman tidak dapat menyerap melalui akar mereka. Nitrogen perlu masuk melalui proses 2-langkah nitrifikasi agar tanaman untuk menggunakannya. Selama proses tersebut, bakteri mengubah nitrogen organik menjadi nitrogen anorganik.