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segunda-feira, 22 de junho de 2020

Nitrogênio e Impacto Ambiental

Habilidade: Aprender quais são os impactos causados pela interferência humana no ciclo do nitrogênio.

Apesar de ser um elemento essencial à vida, em grandes quantidades o nitrogênio pode ser um verdadeiro problema ambiental.  


E, de acordo com um novo estudo, as pessoas estão sobrecarregando os ecossistemas com nitrogênio pela queima de combustíveis fósseis e pelo aumento das atividades industriais e agrícolas que produzem nitrogênio. Segundo o estudo, esse excesso de nitrogênio gerado por atividades humanas polui as águas doces e zonas costeiras, e pode contribuir para a mudança climática. Todavia, tal dano ambiental poderia ser reduzido pela adoção de práticas sustentáveis. 

O ciclo do nitrogênio – que existe há bilhões de anos – transforma formas não-biológicas do elemento encontradas na atmosfera em diversas formas biologicamente úteis que são necessárias aos seres vivos para criar proteínas, DNA e RNA, e por plantas, para crescer e fazer fotossíntese. Essa transformação é conhecida como fixação do nitrogênio.  


Mediada principalmente por bactérias que vivem em raízes de plantas leguminosas e no solo, a fixação do nitrogênio e outros componentes de seu ciclo mandam o elemento (em todas as suas formas) para a atmosfera, plantas, raízes subterrâneas e solos.  


Desde os tempos pré-bióticos, o ciclo do nitrogênio passou por algumas fases importantes. Originalmente, era controlado por lentos processos vulcânicos e relâmpagos, e então por organismos anaeróbios (que podem viver sem oxigênio), quando a atividade biológica começou. 

Há aproximadamente 2 bilhões e meio de anos, quando o oxigênio molecular apareceu na Terra, um conjunto de processos microbianos evoluiu para formar o ciclo do nitrogênio moderno. 

Mas, no começo do século XX, as contribuições humanas ao ciclo do nitrogênio começaram a decolar. Juntas, as atividades humanas contribuem atualmente com duas vezes mais fixação de nitrogênio terrestre do que as fontes naturais, e fornecem cerca de 45% do total de nitrogênio biológico útil produzido anualmente na Terra. Muito da contribuição humana vem de um aumento de 800% no uso de fertilizantes a base de nitrogênio de 1960 a 2000.  


Outro problema: muitos dos fertilizantes a base de nitrogênio que são usados mundialmente são mal aplicados. Como resultado, cerca de 60% do nitrogênio presente nos fertilizantes não chega a ser incorporado pelas plantas, ficando livre para escorrer nas zonas de raízes e então poluir rios, lagos, aquíferos e áreas costeiras através da eutrofização, dizem os pesquisadores. (Eutrofização é um processo causado por excesso de nutrientes que esgota o oxigênio em corpos d’água e em última instância leva à morte dos animais.)  


Além disso, algumas reações envolvendo nitrogênio liberam óxido de nitrogênio na atmosfera – um gás que contribui para o efeito estufa e que tem um potencial de aquecimento de 300 vezes o do dióxido de carbono (por molécula). O óxido de nitrogênio ainda destrói o ozônio na estratosfera, que protege a superfície da Terra e os seres vivos da radiação ultravioleta nociva (UV-B).  


Poderiam ser palavras da própria Mãe Natureza: “a regeneração natural promovida por microrganismos provavelmente vai produzir um novo estado de equilíbrio por escalas de tempo de muitas décadas”, disse Falcowski. “Através desse estado de equilíbrio, o nitrogênio em excesso das fontes humanas será removido a taxas equivalentes às de adição, sem acúmulos”.  


Mas enquanto isso, a população da Terra está alcançando 7 bilhões de pessoas, o que faz continuarem a crescer as pressões para a produção de comida.  

“Não tem jeito de alimentar as pessoas sem fixar quantidades enormes de nitrogênio da atmosfera, e esse nitrogênio está no momento aplicado a plantas de cultivo de forma muito ineficiente”, explicou Falcowski.

Então, a não ser que intervenções promissoras sejam feitas, o dano causado por humanos ao ciclo do nitrogênio vai persistir por décadas ou séculos, segundo os pesquisadores.

Fonte:

quarta-feira, 17 de junho de 2020

Nitrogênio - Questões de Vestibulares

Habilidades: Compreender os processos que liberam o nitrogênio no ambiente, a fixação do nitrogênio atmosférico para disponibilização para as plantas. Compreender a importância das bactérias fixadoras de nitrogênio no ciclo e para a existência de vida na Terra.

Questões

01. (UEL) Alguns organismos buscam estratégias diferenciadas de nutrição. Pântanos e solos arenosos, pobres em nitrogênio, abrigam vegetais com estratégias e modificações morfofisiológicas que auxiliam na obtenção de nitrogênio fora do solo em que vivem. 
Dentre os grupos abaixo, assinale aquele que possui os vegetais que se encaixam nesta estratégia:  
a) Pteridófitas.  
b) Epífitas.  
c) Carnívoras.  
d) Parasitas.  
e) Micorrizas.

02. (FATEC SP/2013)   Sabendo-se que  
- o maior reservatório de nitrogênio do planeta é a atmosfera, onde esse elemento químico se encontra na forma de nitrogênio molecular (N2); 
- apenas umas poucas espécies de bactérias, conhecidas genericamente como fixadoras de nitrogênio são capazes de utilizar diretamente o N2, incorporando esses átomos em suas moléculas orgânicas; 
algumas bactérias do gênero Rhizobium (rizóbios), fixadoras de N2, vivem no interior de nódulos formados em raízes de plantas leguminosas, como a soja e o feijão; 
- a soja e o feijão, graças à associação com os rizóbios, podem viver em solos pobres de compostos nitrogenados. 
É correto concluir que, sobre o ciclo do nitrogênio na natureza,  
a) os rizóbios recebem nitrogênio molecular das leguminosas. 
b) as plantas fixam o nitrogênio molecular ao fazerem fotossíntese. 
c) os herbívoros obtêm nitrogênio na natureza ao comerem as plantas. 
d) o nitrogênio atmosférico pode ser absorvido pelas folhas das leguminosas. 
e) as leguminosas usadas na recuperação de solos pobres fixam diretamente o nitrogênio molecular.

03. (UFTM MG/2012) O nitrogênio (N2) é um gás presente na atmosfera e sem ele provavelmente não haveria vida na terra como existe atualmente. Ele é fundamental para a formação de compostos nitrogenados presentes nos seres vivos. Pode-se afirmar que esse gás  
a) é absorvido diretamente da atmosfera por animais e vegetais e é utilizado na síntese de aminoácidos e nucleotídeos. 
b) é fixado por fungos e algas unicelulares, que sintetizam proteínas e ácidos nucleicos, e estes são ingeridos e absorvidos por animais e vegetais. 
c) pode ser utilizado diretamente por leguminosas, sem a participação de micro-organismos, o que justificaria a biomassa do feijão e da soja, rica em proteínas. 
d) é absorvido por bactérias radicícolas que utilizam a energia solar, formando compostos nitrogenados como o nitrato, que é utilizado pelos vegetais. 
e) precisa ser transformado por alguns seres procariontes em alguns compostos nitrogenados, para assim serem assimilados por vegetais e, então, entrarem na cadeia alimentar.

04. (UEM PR/2012)   Os organismos retiram constantemente da natureza os elementos químicos de que necessitam. Sobre esse processo, que inclui o ciclo do Nitrogênio, é correto afirmar:  
01. Bactérias do gênero Nitrossomas sp. obtêm energia através da oxidação da amônia (NH3) transformando-a em nitrito (NO). 
02. Amonificação é o processo de decomposição das proteínas, dos ácidos nucleicos e dos resíduos nitrogenados, presentes em cadáveres e excretas. 
04. O nitrogênio que compõe as moléculas de nitrato, o qual é absorvido pelas plantas, irá fazer parte das moléculas dos lipídios e dos carboidratos dos animais. 
08. A transformação dos nitratos (NO) em gás nitrogênio (N2 ) recebe o nome de nitrificação. Esse processo é realizado com a ajuda de bactérias do gênero Rhizobium, que vivem em associação com as raízes de algumas plantas. 
16. A transformação do nitrito em nitrato, realizada por bactérias quimiossintetizantes, ocorre na presença de oxigênio, resultando na liberação de energia para as mesmas.

Fonte:

segunda-feira, 15 de junho de 2020

Produção e Aplicações do Nitrogênio

Habilidades: Identificar as principais características da substância nitrogênio. Identificar as aplicações do nitrogênio.

O nitrogênio é um composto molecular diatômico onde os átomos de nitrogênio estão ligados covalentemente por uma tripla ligação. O nitrogênio é o gás mais abundante do ar atmosférico (78% em volume). É incolor, inodoro, pouco solúvel em água e geralmente inerte. Lavoisier, estudando suas propriedades, chamou-o de azoto que significa impróprio para a vida.

A obtenção industrial de produção do nitrogênio é feita pela liquefação do ar atmosférico e em seguida destilação fracionada, onde é obtido também o oxigênio e o argônio. 

O nitrogênio apresenta ponto de ebulição mais baixo que o oxigênio e o argônio, portanto é o primeiro gás a ser destilado da mistura.  
Da mesma forma que outros gases o nitrogênio pode ser comprimido e armazenado em cilindros.  

Aplicações do nitrogênio 
O nitrogênio apresenta inúmeras aplicações industriais; é empregado na produção de atmosfera inerte para a indústria farmacêutica, para a indústria de alimentos, de modo a evitar a ação de micróbios e para a fabricação de transistores; na têmpera de aços inoxidáveis e outros aços; no processamento de óleos e gorduras vegetais; na limpeza e secagem dos bulbos na produção de lâmpadas; 

na forma líquida para conservação e transporte de carnes, conservação de sangue e de sêmen; na rebarbação da borracha; em processos de soldagem, como corte e plasma; como matéria-prima para fabricar amônia, etc.

Fonte:

quarta-feira, 10 de junho de 2020

A Importância do Nitrogênio - Questões

Habilidade: Reconhecer que o ar atmosférico pode ser utilizado como matéria-prima para a indústria.

Questões

01. (PUC-RS) A associação entre plantas leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium é um exemplo de mutualismo envolvendo membros de reinos distintos. Por tratar-se de um mutualismo, ambos os organismos são beneficiados. O papel das bactérias do gênero Rhizobium nessa associação contribui significativamente para o ciclo global:  
a) Do carbono  
b) Do nitrogênio  
c) Da água  
d) Do fósforo  
e) Do enxofre

02. Muitos agricultores utilizam uma técnica conhecida como “adubação verde” em suas culturas. Essa técnica pode ser feita de duas formas:  
→ plantando-se leguminosas em períodos alternados com outros tipos de culturas;  
→ plantando leguminosas em conjunto com outras plantas que não são leguminosas.  
De acordo com essa técnica, é correto afirmar que:  
a) Alternando as culturas ou plantando leguminosas em conjunto com outras plantas ocorrerá um aumento na concentração de nitrogênio no solo, contribuindo para um melhor desenvolvimento do vegetal.  
b) Esse tipo de adubação não difere da adubação química, pois ambos interferem consideravelmente na taxa de aproveitamento desse composto pelos vegetais.  
c) A adubação verde não é tão favorável ao meio ambiente, pois ao aumentar a taxa de concentração de nitrogênio, causará danos irreversíveis ao solo.  
d) Ela é possível somente se forem utilizados herbicidas e inseticidas nas culturas.

03. (UDESC 2016/2) Os átomos de nitrogênio entram na composição das proteínas e dos ácidos nucleicos. Pode-se, deliberadamente, interferir no Ciclo do Nitrogênio na natureza com a finalidade de aumentar a produtividade de certas culturas.  
Assinale a alternativa que contém exemplos de plantas, usualmente, utilizadas para aumentar a quantidade de nitrogênio no solo.  
a) morango – alface – cebola  
b) milho – batata – arroz  
c) algodão – batata – milho  
d) soja – feijão – ervilha  
e) gergelim – milho – castanhas

04. (Enem 2015) O nitrogênio é essencial para a vida e o maior reservatório global desse elemento, na forma de N2, é a atmosfera. Os principais responsáveis por sua incorporação na matéria orgânica são microrganismos fixadores de N2, que ocorrem de forma livre ou simbiontes com plantas. 
ADUAN, R. E. et ai. Os grandes ciclos biogeoquímicos do planeta. Planallina: Embrapa, 2004 (adaptado).  
Animais garantem suas necessidades metabólicas desse elemento pela:  
a) absorção do gás nitrogênio pela respiração.  
b) ingestão de moléculas de carboidratos vegetais.  
c) incorporação de nitritos dissolvidos na água consumida.  
d) transferência da matéria orgânica pelas cadeias tróficas.  
e) protocooperação com microrganismos fixadores de nitrogênio.


segunda-feira, 8 de junho de 2020

Importância do Nitrogênio nos Sistemas Natural e Produtivo

Habilidade: Reconhecer que o ar atmosférico pode ser utilizado como matéria-prima para a indústria.

O nitrogênio é um elemento comum no Universo. Estima-se que seja o sétimo elemento mais abundante na Via Láctea e no Sistema Solar. É sintetizado pela fusão de carbono e hidrogênio nas supernovas. 


Devido à volatilidade do nitrogênio elementar e dos seus compostos mais usuais, o nitrogênio é muito menos comum nos planetas rochosos do sistema solar interior, para além de ser, no geral, um elemento relativamente raro na Terra. Contudo, da mesma forma que na Terra, o nitrogênio e os compostos do nitrogênio possuem uma grande presença na atmosfera dos planetas e satélites que o têm. O nitrogênio no manto provavelmente existe desde a formação inicial do planeta.


Em condições normais forma um gás diatômico, incolor, inodoro, insípido e principalmente inerte, que constitui 78,08% do volume do ar atmosférico. Embora o nitrogênio dentro dos solos e da vegetação terrestre seja amplamente considerado proveniente da atmosfera, rochas resistidas contribui com 6% a 17% da provisão total de nitrogênio terrestre, ou 11 a 18 teragramas de nitrogênio anualmente.


O nitrogênio é o elemento que as plantas necessitam em maior quantidade. É um macronutriente primário ou nobre. No entanto, devido à multiplicidade de reações químicas e biológicas, à dependência das condições ambientais e ao seu efeito no rendimento das culturas, o nitrogênio é também o elemento que apresenta maiores dificuldades de manejo na produção agrícola mesmo em propriedades tecnicamente orientadas.

Aplicações 
A mais importante aplicação comercial do nitrogênio é na obtenção do gás amoníaco pelo processo Haber. O amoníaco é usado, posteriormente, para a fabricação de fertilizantes e ácido nítrico. 


É usado, devido a sua baixa reatividade, como atmosfera inertizada em tanques de armazenamento de óleos vegetais e animais. 
Também é usado em tanques de líquidos explosivos, durante a fabricação de componentes eletrônicos (transistores, diodos, circuitos integrados, etc.) e na fabricação do aço inoxidável. 


O uso de nitrogênio como atmosfera inerte geralmente é feito com a substituição do ar de um ambiente fechado por nitrogênio puro (a pureza necessária vai depender da criticidade do processo) e consequente diminuição nessa atmosfera dos contaminantes e do oxigênio presente no ar. 

O nitrogênio líquido, obtido pela destilação do ar líquido, se usa em criogenia, já que na pressão atmosférica condensa a -196 °C. 
É usado como fator refrigerante, para o congelamento e transporte de alimentos, conservação de corpos e células reprodutivas sexuais, masculinas e femininas ou quaisquer outras amostras biológicas. 


Entre os sais do ácido nítrico estão incluídos importantes compostos como o nitrato de potássio (nitro ou salitre empregado na fabricação de pólvora) e o nitrato de amônio como fertilizante.  
Os compostos orgânicos de nitrogênio como a nitroglicerina e o trinitrotolueno (TNT) são muito explosivos. A hidrazina e seus derivados são usados como combustível em foguetes.  


Na medicina nuclear, o ¹³N (lê-se nitrogênio 13), radioativo com emissão de positrão, é usado no exame PET.  
Na indústria automobilística é utilizado para inflar pneus de alto desempenho.  
Na vulcanologia, pesquisadores descobriram que analisar isótopos de nitrogênio "agrupados" é uma maneira útil de monitorar a atividade de vulcões.


Fonte:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Azoto
https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/A-Importancia-Do-Nitorgenio-Nos-Sistemas-Natural-E-212110.html
https://midiasstoragesec.blob.core.windows.net/001/2018/10/5bd086f1c28f3-5bd086f1c28f7biologia-fisica-e-quimica-pdf.pdf