Ciclo del nitrógeno

El ciclo del nitrógeno es el ciclo biogeoquímico mediante el cual el nitrógeno se convierte en múltiples formas químicas a medida que circula entre la atmósfera, los ecosistemas terrestres y marinos. La conversión de nitrógeno se puede llevar a cabo a través de procesos tanto biológicos como físicos. Los procesos importantes en el ciclo del nitrógeno incluyen la fijación, la amonificación, la nitrificación y la desnitrificación. La mayor parte de la atmósfera de la Tierra (78%) es nitrógeno atmosférico, lo que la convierte en la mayor fuente de nitrógeno. Sin embargo, el nitrógeno atmosférico tiene una disponibilidad limitada para uso biológico, lo que lleva a una escasez de nitrógeno utilizable en muchos tipos de ecosistemas.

El ciclo del nitrógeno es de particular interés para los ecólogos porque la disponibilidad de nitrógeno puede afectar la tasa de procesos clave del ecosistema, incluida la producción primaria y la descomposición. Las actividades humanas como la quema de combustibles fósiles, el uso de fertilizantes nitrogenados artificiales y la liberación de nitrógeno en las aguas residuales han alterado drásticamente el ciclo global del nitrógeno. La modificación humana del ciclo global del nitrógeno puede afectar negativamente el sistema ambiental natural y también la salud humana.

Procesos

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El nitrógeno está presente en el medio ambiente en una amplia variedad de formas químicas, incluido el nitrógeno orgánico, el amonio ( NH+4), nitrito ( NO−2), nitrato ( NO−3), óxido nitroso ( N ₂ O ), óxido nítrico (NO) o gas nitrógeno inorgánico ( N ₂ ). El nitrógeno orgánico puede estar en forma de organismo vivo, humus o en los productos intermedios de la descomposición de la materia orgánica. Los procesos en el ciclo del nitrógeno consisten en transformar el nitrógeno de una forma a otra. Muchos de esos procesos son llevados a cabo por microbios, ya sea en su esfuerzo por recolectar energía o por acumular nitrógeno en la forma necesaria para su crecimiento. Por ejemplo, los desechos nitrogenados en la orina animal son descompuestos por bacterias nitrificantes en el suelo para ser utilizados por las plantas. El diagrama al lado muestra cómo estos procesos encajan para formar el ciclo del nitrógeno.

Fijación de nitrogeno

La conversión de gas nitrógeno ( N ₂ ) en nitratos y nitritos a través de procesos atmosféricos, industriales y biológicos se denomina fijación de nitrógeno. El nitrógeno atmosférico debe ser procesado, o "fijado", en una forma utilizable para ser absorbido por las plantas. Los relámpagos fijan entre 5 y 10 mil millones de kg por año, pero la mayor parte de la fijación la realizan bacterias de vida libre o simbióticas conocidas como diazotrofas. Estas bacterias tienen la enzima nitrogenasa que combina nitrógeno gaseoso con hidrógeno para producir amoníaco, que las bacterias convierten en otros compuestos orgánicos. La mayor parte de la fijación biológica de nitrógeno se produce por la actividad de la Mo-nitrogenasa, que se encuentra en una amplia variedad de bacterias y algunas arqueas. La mo-nitrogenasa es una enzima compleja de dos componentes que tiene múltiples grupos prostéticos que contienen metales.Un ejemplo de bacteria de vida libre es Azotobacter. Las bacterias fijadoras de nitrógeno simbióticas, como Rhizobium, suelen vivir en los nódulos de las raíces de las leguminosas (como los guisantes, la alfalfa y las acacias). Aquí forman una relación mutualista con la planta, produciendo amoníaco a cambio de carbohidratos. Debido a esta relación, las leguminosas a menudo aumentarán el contenido de nitrógeno de los suelos pobres en nitrógeno. Unas pocas no leguminosas también pueden formar tales simbiosis. En la actualidad, alrededor del 30 % del nitrógeno fijo total se produce industrialmente mediante el proceso Haber-Bosch, que utiliza altas temperaturas y presiones para convertir gas nitrógeno y una fuente de hidrógeno (gas natural o petróleo) en amoníaco.

Asimilación

Las plantas pueden absorber nitrato o amonio del suelo a través de sus raíces. Si se absorbe el nitrato, primero se reduce a iones de nitrito y luego a iones de amonio para su incorporación en aminoácidos, ácidos nucleicos y clorofila. En las plantas que tienen una relación simbiótica con los rizobios, parte del nitrógeno se asimila en forma de iones de amonio directamente de los nódulos. Ahora se sabe que existe un ciclo más complejo de aminoácidos entre los bacteroides de Rhizobia y las plantas. La planta proporciona aminoácidos a los bacteroides, por lo que no se requiere la asimilación de amoníaco y los bacteroides devuelven los aminoácidos (con el nitrógeno recién fijado) a la planta, formando así una relación de interdependencia.Mientras que muchos animales, hongos y otros organismos heterótrofos obtienen nitrógeno mediante la ingestión de aminoácidos, nucleótidos y otras moléculas orgánicas pequeñas, otros heterótrofos (incluidas muchas bacterias) pueden utilizar compuestos inorgánicos, como el amonio, como única fuente de N. La utilización de varias fuentes de N está cuidadosamente regulada en todos los organismos.

Amonificación

Cuando una planta o un animal muere o un animal expulsa desechos, la forma inicial de nitrógeno es orgánica. Las bacterias u hongos convierten el nitrógeno orgánico dentro de los restos nuevamente en amonio ( NH+4), un proceso llamado amonificación o mineralización. Las enzimas involucradas son:

• GS: Gln sintetasa (citosólica y plástica)
• GOGAT: Glu 2-oxoglutarato aminotransferasa (dependiente de Ferredoxina y NADH)
• GDH: Glu Deshidrogenasa:
  • Papel menor en la asimilación de amonio.
  • Importante en el catabolismo de aminoácidos.

Nitrificación

La conversión de amonio a nitrato es realizada principalmente por bacterias que viven en el suelo y otras bacterias nitrificantes. En la etapa primaria de la nitrificación, la oxidación del amonio ( NH+4) es realizado por bacterias como la especie Nitrosomonas, que convierte el amoníaco en nitritos ( NO−2). Otras especies bacterianas como Nitrobacter, son las responsables de la oxidación de los nitritos ( NO−2) en nitratos ( NO−3). Es importante que el amoníaco ( NH ₃ ) se convierta en nitratos o nitritos porque el gas amoníaco es tóxico para las plantas.

Debido a su muy alta solubilidad y debido a que los suelos son muy incapaces de retener aniones, los nitratos pueden ingresar al agua subterránea. El nitrato elevado en el agua subterránea es una preocupación para el uso del agua potable porque el nitrato puede interferir con los niveles de oxígeno en la sangre en los bebés y causar metahemoglobinemia o síndrome del bebé azul.Donde el agua subterránea recarga el flujo de la corriente, el agua subterránea enriquecida con nitratos puede contribuir a la eutrofización, un proceso que conduce a una alta población y crecimiento de algas, especialmente poblaciones de algas verdeazuladas. Si bien no es directamente tóxico para la vida de los peces, como el amoníaco, el nitrato puede tener efectos indirectos en los peces si contribuye a esta eutrofización. El nitrógeno ha contribuido a graves problemas de eutrofización en algunas masas de agua. Desde 2006, la aplicación de fertilizantes nitrogenados se ha controlado cada vez más en Gran Bretaña y Estados Unidos. Esto ocurre de la misma manera que el control de los fertilizantes fosforados, cuya restricción normalmente se considera esencial para la recuperación de cuerpos de agua eutrofiados.

Desnitrificación

La desnitrificación es la reducción de los nitratos a gas nitrógeno (N ₂ ), completando el ciclo del nitrógeno. Este proceso es realizado por especies bacterianas como Pseudomonas y Paracoccus, en condiciones anaerobias. Utilizan el nitrato como aceptor de electrones en lugar del oxígeno durante la respiración. Estas bacterias anaeróbicas facultativas (es decir, opcionalmente) también pueden vivir en condiciones aeróbicas. La desnitrificación ocurre en condiciones anaeróbicas, por ejemplo, suelos anegados. Las bacterias desnitrificantes utilizan los nitratos del suelo para realizar la respiración y, en consecuencia, producen gas nitrógeno, que es inerte y no está disponible para las plantas. La desnitrificación se produce en microorganismos de vida libre, así como en simbiontes obligados de ciliados anaeróbicos.

• Representación clásica del ciclo del nitrógeno
• Flujo de nitrógeno a través del ecosistema. Las bacterias son un elemento clave en el ciclo, proporcionando diferentes formas de compuestos nitrogenados capaces de ser asimilados por organismos superiores.
• Representación simple del ciclo del nitrógeno. El azul representa el almacenamiento de nitrógeno, el verde es para los procesos que mueven nitrógeno de un lugar a otro y el rojo es para las bacterias involucradas.

Reducción disimilatoria de nitrato a amonio

La reducción disimilatoria de nitrato a amonio (DNRA), o amonificación de nitrato/nitrito, es un proceso de respiración anaeróbica. Los microbios que realizan el DNRA oxidan la materia orgánica y utilizan el nitrato como aceptor de electrones, reduciéndolo a nitrito y luego a amonio ( NO−3 → NO−2 → NH+4). Tanto las bacterias desnitrificantes como las amonificadoras de nitrato competirán por el nitrato en el medio ambiente, aunque el DNRA actúa para conservar el nitrógeno biodisponible como amonio soluble en lugar de producir gas dinitrógeno.

Oxidación anaeróbica de amoníaco

En este proceso biológico, el nitrito y el amoníaco se convierten directamente en gas nitrógeno (N _{2 ) molecular.} Este proceso constituye una proporción importante de la conversión de nitrógeno en los océanos. La fórmula balanceada para esta reacción química "anammox" es: NH+4+ NO−2 → N ₂ + 2 H ₂ O (Δ G ° =−357 kJ⋅mol ).

Otros procesos

Aunque la fijación de nitrógeno es la principal fuente de nitrógeno disponible para las plantas en la mayoría de los ecosistemas, en áreas con lecho rocoso rico en nitrógeno, la descomposición de esta roca también sirve como fuente de nitrógeno. La reducción de nitrato también es parte del ciclo del hierro, en condiciones anóxicas, el Fe (II) puede donar un electrón al NO−3y se oxida a Fe(III) mientras NO−3se reduce a NO−2, _N2O, _N2 y NH+4dependiendo de las condiciones y especies microbianas involucradas. Las plumas fecales de los cetáceos también actúan como un punto de unión en el ciclo del nitrógeno marino, concentrando el nitrógeno en las zonas epipelágicas de los ambientes oceánicos antes de su dispersión a través de varias capas marinas, mejorando en última instancia la productividad primaria oceánica.

Ciclo del nitrógeno marino

El ciclo del nitrógeno también es un proceso importante en el océano. Si bien el ciclo general es similar, existen diferentes actores y modos de transferencia de nitrógeno en el océano. El nitrógeno ingresa al agua a través de la precipitación, la escorrentía o como N ₂ de la atmósfera. El fitoplancton no puede utilizar el nitrógeno como N ₂, por lo que debe someterse a la fijación de nitrógeno, que es realizada predominantemente por cianobacterias. Sin suministros de nitrógeno fijo que ingresen al ciclo marino, el nitrógeno fijo se consumiría en aproximadamente 2000 años.El fitoplancton necesita nitrógeno en formas biológicamente disponibles para la síntesis inicial de materia orgánica. El amoníaco y la urea se liberan en el agua por excreción del plancton. Las fuentes de nitrógeno se eliminan de la zona eufótica por el movimiento descendente de la materia orgánica. Esto puede ocurrir por el hundimiento del fitoplancton, la mezcla vertical o el hundimiento de los desechos de los migradores verticales. El hundimiento da como resultado la introducción de amoníaco a profundidades más bajas por debajo de la zona eufótica. Las bacterias pueden convertir el amoníaco en nitrito y nitrato, pero la luz las inhibe, por lo que esto debe ocurrir debajo de la zona eufótica. La amonificación o mineralización es realizada por bacterias para convertir el nitrógeno orgánico en amoníaco. Entonces puede ocurrir la nitrificación para convertir el amonio en nitrito y nitrato.El nitrato puede regresar a la zona eufótica mediante mezcla vertical y surgencia donde puede ser absorbido por el fitoplancton para continuar el ciclo. El N ₂ se puede devolver a la atmósfera mediante la desnitrificación.

Se cree que el amonio es la fuente preferida de nitrógeno fijo para el fitoplancton porque su asimilación no implica una reacción redox y, por lo tanto, requiere poca energía. El nitrato requiere una reacción redox para su asimilación, pero es más abundante, por lo que la mayoría del fitoplancton se ha adaptado para tener las enzimas necesarias para llevar a cabo esta reducción (nitrato reductasa). Hay algunas excepciones notables y bien conocidas que incluyen la mayoría de los Prochlorococcus y algunos Synechococcus que solo pueden absorber nitrógeno como amonio.

Los nutrientes en el océano no se distribuyen uniformemente. Las áreas de afloramiento proporcionan suministros de nitrógeno desde debajo de la zona eufótica. Las zonas costeras proporcionan nitrógeno de la escorrentía y el afloramiento ocurre fácilmente a lo largo de la costa. Sin embargo, la tasa a la que el fitoplancton puede absorber el nitrógeno disminuye en aguas oligotróficas durante todo el año y en aguas templadas en el verano, lo que resulta en una producción primaria más baja. La distribución de las diferentes formas de nitrógeno también varía a lo largo de los océanos.

El nitrato se agota en el agua cercana a la superficie, excepto en las regiones de afloramiento. Las regiones costeras de afloramiento suelen tener altos niveles de nitrato y clorofila como resultado del aumento de la producción. Sin embargo, hay regiones de nitrato superficial alto pero clorofila baja que se conocen como regiones HNLC (nitrógeno alto, clorofila baja). La mejor explicación para las regiones HNLC se relaciona con la escasez de hierro en el océano, que puede desempeñar un papel importante en la dinámica oceánica y los ciclos de nutrientes. La entrada de hierro varía según la región y llega al océano a través del polvo (de las tormentas de polvo) y se extrae de las rocas por lixiviación. El hierro está bajo consideración como el verdadero elemento limitante de la productividad del ecosistema en el océano.

El amonio y el nitrito muestran una concentración máxima entre 50 y 80 m (extremo inferior de la zona eufótica) con una concentración decreciente por debajo de esa profundidad. Esta distribución puede explicarse por el hecho de que el nitrito y el amonio son especies intermedias. Ambos se producen y consumen rápidamente a través de la columna de agua. La cantidad de amonio en el océano es aproximadamente 3 órdenes de magnitud menor que el nitrato. Entre el amonio, el nitrito y el nitrato, el nitrito tiene la tasa de rotación más rápida. Puede producirse durante la asimilación, nitrificación y desnitrificación de nitratos; sin embargo, se vuelve a consumir inmediatamente.

Nitrógeno nuevo vs regenerado

El nitrógeno que entra en la zona eufótica se denomina nitrógeno nuevo porque acaba de llegar desde el exterior de la capa productiva. El nuevo nitrógeno puede provenir de debajo de la zona eufótica o de fuentes externas. Las fuentes externas son el afloramiento de aguas profundas y la fijación de nitrógeno. Si la materia orgánica se come, se respira, se entrega al agua como amoníaco y el fitoplancton la reincorpora a la materia orgánica, se considera producción reciclada/regenerada.

La nueva producción es un componente importante del medio ambiente marino. Una de las razones es que solo el aporte continuo de nuevo nitrógeno puede determinar la capacidad total del océano para producir una pesca sostenible. La recolección de peces de áreas de nitrógeno regenerado conducirá a una disminución del nitrógeno y, por lo tanto, a una disminución de la producción primaria. Esto tendrá un efecto negativo en el sistema. Sin embargo, si los peces se capturan en áreas de nitrógeno nuevo, el nitrógeno se repondrá.

Acidificación futura

Como se ilustra en el diagrama de la derecha, el océano absorbe dióxido de carbono adicional y reacciona con el agua, se forma ácido carbónico y se descompone en iones de bicarbonato (H ₂ CO ₃ ) e hidrógeno (H ) (flecha gris), que reduce el carbonato biodisponible y disminuye el pH del océano (flecha negra). Es probable que esto mejore la fijación de nitrógeno por parte de los diazatrofos (flecha gris), que utilizan iones H para convertir el nitrógeno en formas biodisponibles como amoníaco (NH ₃ ) e iones de amonio ( NH+4). Sin embargo, a medida que disminuye el pH y se convierte más amoníaco en iones de amonio (flecha gris), hay menos oxidación de amoníaco en nitrito (NO
₂), lo que resulta en una disminución general de la nitrificación y desnitrificación (flechas negras). Esto, a su vez, conduciría a una mayor acumulación de nitrógeno fijo en el océano, con la posible consecuencia de la eutrofización. Las flechas grises representan un aumento mientras que las flechas negras representan una disminución en el proceso asociado.

Influencias humanas en el ciclo del nitrógeno.

Como resultado del cultivo extensivo de leguminosas (particularmente soya, alfalfa y trébol), el uso creciente del proceso Haber-Bosch en la creación de fertilizantes químicos y la contaminación emitida por vehículos y plantas industriales, los seres humanos han más que duplicado la producción anual. transferencia de nitrógeno a formas biológicamente disponibles. Además, los humanos han contribuido significativamente a la transferencia de gases traza de nitrógeno de la Tierra a la atmósfera y de la tierra a los sistemas acuáticos. Las alteraciones humanas en el ciclo global del nitrógeno son más intensas en los países desarrollados y en Asia, donde las emisiones de vehículos y la agricultura industrial son más altas.

La generación de Nr, nitrógeno reactivo, ha aumentado más de 10 veces en el siglo pasado debido a la industrialización global. Esta forma de nitrógeno sigue una cascada a través de la biosfera a través de una variedad de mecanismos y se acumula a medida que la tasa de su generación es mayor que la tasa de desnitrificación.

El óxido nitroso (N ₂ O) se ha elevado en la atmósfera como resultado de la fertilización agrícola, la quema de biomasa, el ganado y los corrales de engorde y las fuentes industriales. El N ₂ O tiene efectos nocivos en la estratosfera, donde se descompone y actúa como catalizador en la destrucción del ozono atmosférico. El óxido nitroso también es un gas de efecto invernadero y actualmente es el tercer mayor contribuyente al calentamiento global, después del dióxido de carbono y el metano. Si bien no es tan abundante en la atmósfera como el dióxido de carbono, es, para una masa equivalente, casi 300 veces más potente en su capacidad para calentar el planeta.

El amoníaco (NH ₃ ) en la atmósfera se ha triplicado como resultado de las actividades humanas. Es un reactivo en la atmósfera, donde actúa como un aerosol, disminuyendo la calidad del aire y adhiriéndose a las gotas de agua, lo que eventualmente da como resultado ácido nítrico (HNO ₃ ) que produce lluvia ácida. El amoníaco atmosférico y el ácido nítrico también dañan los sistemas respiratorios.

La temperatura muy alta de los rayos produce naturalmente pequeñas cantidades de NO _x, NH ₃ y HNO ₃, pero la combustión a alta temperatura ha contribuido a un aumento de 6 o 7 veces en el flujo de NO _x a la atmósfera. Su producción está en función de la temperatura de combustión: cuanto más alta es la temperatura, más NO _x se produce. La combustión de combustibles fósiles es un contribuyente principal, pero también lo son los biocombustibles e incluso la quema de hidrógeno. Sin embargo, la velocidad a la que se inyecta hidrógeno directamente en las cámaras de combustión de los motores de combustión interna se puede controlar para evitar las temperaturas de combustión más altas que producen _NOx.

El amoníaco y los óxidos nitrosos alteran activamente la química atmosférica. Son precursores de la producción de ozono troposférico (atmósfera inferior), que contribuye al smog y la lluvia ácida, daña las plantas y aumenta la entrada de nitrógeno a los ecosistemas. Los procesos de los ecosistemas pueden aumentar con la fertilización con nitrógeno, pero el aporte antropogénico también puede provocar la saturación de nitrógeno, lo que debilita la productividad y puede dañar la salud de las plantas, los animales, los peces y los humanos.

La disminución de la biodiversidad también puede resultar si una mayor disponibilidad de nitrógeno aumenta los pastos que lo demandan, causando una degradación de los brezales pobres en nitrógeno y con diversidad de especies.

Consecuencia de la modificación humana del ciclo del nitrógeno

Impactos en los sistemas naturales

Se ha demostrado que los niveles crecientes de deposición de nitrógeno tienen una serie de efectos negativos en los ecosistemas terrestres y acuáticos. Los gases y aerosoles de nitrógeno pueden ser directamente tóxicos para ciertas especies de plantas, afectando la fisiología aérea y el crecimiento de las plantas cerca de grandes fuentes puntuales de contaminación por nitrógeno. También pueden ocurrir cambios en las especies de plantas, ya que la acumulación de compuestos de nitrógeno aumenta su disponibilidad en un ecosistema dado, cambiando eventualmente la composición de especies, la diversidad de plantas y el ciclo del nitrógeno. El amoníaco y el amonio, dos formas reducidas de nitrógeno, pueden ser perjudiciales con el tiempo debido a una mayor toxicidad para las especies de plantas sensibles.particularmente aquellas que están acostumbradas a usar nitrato como fuente de nitrógeno, causando un pobre desarrollo de sus raíces y brotes. El aumento de la deposición de nitrógeno también conduce a la acidificación del suelo, lo que aumenta la lixiviación de cationes básicos en el suelo y las cantidades de aluminio y otros metales potencialmente tóxicos, además de disminuir la cantidad de nitrificación que se produce y aumentar la basura derivada de las plantas. Debido a los cambios en curso causados ​​por la alta deposición de nitrógeno, la susceptibilidad de un entorno al estrés y las perturbaciones ecológicas, como plagas y patógenos, puede aumentar, lo que lo hace menos resistente a situaciones que, de otro modo, tendrían poco impacto en su vitalidad a largo plazo.

Los riesgos adicionales que plantea la mayor disponibilidad de nitrógeno inorgánico en los ecosistemas acuáticos incluyen la acidificación del agua; eutrofización de sistemas de agua dulce y salada; y problemas de toxicidad para los animales, incluidos los humanos. La eutrofización a menudo conduce a niveles más bajos de oxígeno disuelto en la columna de agua, incluidas condiciones hipóxicas y anóxicas, que pueden causar la muerte de la fauna acuática. Los bentos relativamente sésiles, o criaturas que habitan en el fondo, son particularmente vulnerables debido a su falta de movilidad, aunque las muertes de peces grandes no son infrecuentes. Las zonas muertas oceánicas cerca de la desembocadura del Mississippi en el Golfo de México son un ejemplo bien conocido de hipoxia inducida por la proliferación de algas.Los lagos Adirondack de Nueva York, Catskills, Hudson Highlands, Rensselaer Plateau y partes de Long Island muestran el impacto de la deposición de la lluvia de ácido nítrico, lo que resulta en la muerte de peces y muchas otras especies acuáticas.

El amoníaco (NH ₃ ) es altamente tóxico para los peces y el nivel de amoníaco que se descarga de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales debe controlarse de cerca. Para evitar la muerte de los peces, a menudo es deseable la nitrificación mediante aireación antes de la descarga. La aplicación al suelo puede ser una alternativa atractiva a la aireación.

Impactos en la salud humana: acumulación de nitratos en el agua potable

La fuga de Nr (nitrógeno reactivo) de las actividades humanas puede provocar la acumulación de nitratos en el entorno natural del agua, lo que puede generar impactos nocivos en la salud humana. El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados en la agricultura ha sido una de las principales fuentes de contaminación por nitratos en las aguas subterráneas y superficiales.Debido a su alta solubilidad y baja retención en el suelo, el nitrato puede escapar fácilmente de la capa del subsuelo a las aguas subterráneas, causando contaminación por nitrato. Algunas otras fuentes difusas de contaminación por nitratos en las aguas subterráneas tienen su origen en la alimentación del ganado, la contaminación animal y humana y los desechos municipales e industriales. Dado que el agua subterránea a menudo sirve como el principal suministro doméstico de agua, la contaminación por nitratos puede extenderse desde el agua subterránea hasta la superficie y el agua potable en el proceso de producción de agua potable, especialmente para los suministros de agua de pequeñas comunidades, donde se utilizan aguas mal reguladas e insalubres.

El estándar de la OMS para el agua potable es 50 mg NO−3L para exposición a corto plazo y para 3 mg de NO−3L efectos crónicos. Una vez que ingresa al cuerpo humano, el nitrato puede reaccionar con compuestos orgánicos a través de reacciones de nitrosación en el estómago para formar nitrosaminas y nitrosamidas, que están involucradas en algunos tipos de cáncer (p. ej., cáncer oral y cáncer gástrico).

Impactos en la salud humana: calidad del aire

Las actividades humanas también han alterado drásticamente el ciclo global del nitrógeno a través de la producción de gases nitrogenados, asociados con la contaminación atmosférica global por nitrógeno. Existen múltiples fuentes de flujos de nitrógeno reactivo (Nr) atmosférico. Las fuentes agrícolas de nitrógeno reactivo pueden producir emisiones atmosféricas de amoníaco ( NH ₃ ), óxidos de nitrógeno (NO _x ) y óxido nitroso (N ₂ O). Los procesos de combustión en la producción de energía, el transporte y la industria también pueden dar lugar a la formación de nuevo nitrógeno reactivo a través de la emisión de NO _x, un producto de desecho no intencional. Cuando esos nitrógenos reactivos se liberan a la atmósfera inferior, pueden inducir la formación de smog, partículas y aerosoles, todos los cuales son los principales contribuyentes a los efectos adversos para la salud humana debido a la contaminación del aire. En la atmósfera, el NO ₂ se puede oxidar a ácido nítrico (HNO ₃ ), y luego puede reaccionar con NH ₃ para formar nitrato de amonio, lo que facilita la formación de nitrato particular. Además, el NH ₃ puede reaccionar con otros gases ácidos (ácidos sulfúrico y clorhídrico) para formar partículas que contienen amonio, que son los precursores de las partículas de aerosol orgánicas secundarias en el smog fotoquímico.