Daur Nitrogen

Selain oksigen serta unsur & daur kimia yg lainnya, nitrogen adalah salah satu unsur kimia yg mempunyai peran penting untuk makhluk hidup.

Kandungan yg ada di dlm nitrogen ditentukan pula terdapat di dlm setiap tubuh makhluk hidup, sebagai contoh yg ada pada zat penyusun kehidupan (asam amino) yg pula tersusun dr unsur nitrogen.

Nah, sesuai judulnya, kali ini kita akan membicarakan dengan-cara tuntas terkait daur nitrogen, simak baik – baik ulasan berikut ya!

Pengertian Nitrogen

Nitrogen merupakan suatu unsur yg paling banyak di atmosfer (78% gas yg ada di atmosfer berupa nitrogen).

Walaupun begitu, pemakaian nitrogen di dlm bidang biologis sangatlah terbatas.

Nitrogen ini menjadi unsur yg tak reaktif (susah bereaksi dgn unsur yg yang lain) sehingga pada pemakaian nitrogen kepada makhluk hidup diperlukan aneka macam proses, mirip: Fiksasi nitrogen, nitrifikasi, mineralisasi, denitrifikasi.

Pengertian Daur Nitrogen

Daur nitrogen merupakan suatu proses konversi senyawa yg mengandung unsur nitrogen serta menjadi beragam bentuk kimiawi yg lain.

Transformasi satu ini bisa berlangsung dengan-cara biologis & pula non-biologis.

Daur nitrogen ini menjadi suatu pergerakan nitrogen dr atmosfer ke bumi serta terjadi dengan-cara terus menerus, yg mana kegiatan daur nitrogen satu ini mengubah nitrogen dr satu wujud menuju wujud kimia yang lain.

Nitrogen mempunyai kiprah yg sangat penting untuk kelangsungan makhluk hidup yg ada di bumi.

Jika urutan dr daur nitrogen terhenti, maka semua makhluk hidup yg berada di bumi akan mati alasannya tak mempunyai cadangan nitrogen.

Daur nitrogen sebagian besar terjadi di dlm tanah. Karena, nitrogen yg ada di udara ditangkap oleh bakteri Rhizobium.

Bakteri tersebut banyak terdapat di tanaman leguminosa atau kacang – kacangan.

Metabolisme & Siklus Nitrogen

1. Metabolisme Nitrogen

Nitrogen menjadi suatu komponen penting untuk tumbuhan yg terdapat di dlm banyak senyawa.

Protein serta asam nukledit yg pada umumnya diserap dr tanah di dlm bentuk sangat teroksidasi serta harus direduksi oleh proses yg bergantung pada energi sebelum bergabung menjadi protein serta senyawa lain yg ada di dlm sel.

Nitrogen yg ada di alam terletak pada beberapa bentuk & dgn kondisi dinamis mengikuti perubahan fisik serta kimia dlm suatu daur Nitrogen.

Walaupun nitrogen yg ada di udara bisa masuk keluar tubuh tanaman, tetapi tak terdapat enzim yg bisa untuk menangkapnya.

Kebanyakan dr nitrogen yg masuk ke dlm tubuh tanaman sudah mengalami reduksi oleh mikroba prokaryotic / dlm bentuk NO3- & NH4+ di dlm air hujan.

Penambatan nitrogen bisa dijalankan dengan-cara simbiotik / non simbiotik antara tanaman tingkat tinggi serta mikroba.

Tumbuhan tinggi bisa memakai Nitrogen yg sudah tereduksi tersebut.

Untuk tumbuhan lain yg tak bersimbiosis dgn nitrogen, nitrogen akan diserap pada bentuk NO3- atau NH4+.

Biasanya, pada bentuk NO3- alasannya adalah NH4+ akan dioksidasi ke dlm NO3- oleh basil nitrifikasi.

Konsep metabolisme ini difokuskan pada metabolisme nitrogen yg mana Reduksi nitrat menjadi amonium serta pergantian ammonium akan menjadi senyawa organik yg ada pada flora.

 2. Siklus Nitrogen

Sebagian besar nitrogen yg ada di dlm organisme hidup asalnya dr penambatan (reduksi) oleh mikro organisme prokariot.

Beberapa diantaranya ada pada akar flora tertentu / dr pupuk hasil penambatan dengan-cara industri. Sejumlah kecil nitrogen yg pindah dr atmosfer menuju tanah selaku berupa NH4+ & NO3- turun bareng air hujan kemudian diserap oleh akar.

NH4+ tersebut berasal dr pembakaran industri, acara gunung berapi serta kebakaran hutan. Sementara untuk NO3- asalnya dr oksidasi N2 oleh O2 / ozon dgn menggunakan tunjangan kilat / radiasi ultraviolet, sumber lain NO3- ialah samudera.

Penyerapan NO3- serta NH4+ oleh flora dapat membuat tanaman membentuk beragam senyawa nitrogen khususnya protein.

Tumbuhan mati, pupuk, mikroorganisme, & binatang menjadi sumber penting nitrogen yg dikembalikan ke tanah.

Pengubahan nitrogen organik menjadi NH4+ oleh bakteri serta fungi tanah disebut sebagai Amonifikasi yg bisa terjadi pada beberapa macam mikroorganisme di suhu cuek serta di banyak sekali nilai ph.

Kemudian di dlm tanah yg hangat serta lembab & ph sekitar netral NH4+ akan dioksidasi menjadi nitrit (NO2) serta NO3- dlm beberapa hari selepas pembentukkannya / penambahannya sebagai pupuk disebut selaku Nitrifikasi yg fungsinya untuk menawarkan energi bagi kelangsungan hidup serta kemajuan mikroba tersebut.

Tak cuma itu saja, ada pula denitrifikasi yg menjadi proses pembentukan N2, NO, N2O serta NO2 dr NO3- oleh bakteri anaerobik yg terjadi di dlm tanah yg penetrasi O2- nya terbatas, tergenang, padat serta tempat dekat pemukiman tanah yg konsentrasi O2 nya rendah sebab pemakaiannya yg cepat di dlm oksidasi bahan organik.

Tumbuhan akan kehilangan sejumlah nitrogen menuju atmosfer dlm bentuk NH3, N2O, NO2, serta NO khususnya apabila diberi pupuk nitrogen dgn baik.

Nitrat ini sungguh mudah larut di dlm tanah sehingga akan cepat hilang karena adanya proses pembusukan.

Taraf dr ketersediaan nitrogen di dlm tanah tergantung dgn banyaknya populasi jasad renik, materi organik serta tingkat pembasuhan.

Di dlm kondisi yg alami, terjadi keseimbangan antara laju pertumbuhan dgn beberapa gaya yg memilih penyediaan nitrogen di dlm tanah.

Pemanenan menimbulkan terkurasnya nitrogen karena pengambilan bahan organik serta erosi.

Hal tersebut yg menyebabkan pertanian intensif sungguh tergantung dgn perhiasan pupuk nitrogen.

Pada awalnya, nitrogen ini asalnya dr dari sumber organik, khususnya guano (kotoran burung). Namuns ekarang ini nitrogen dibuat berdasarkan proses Haber- Bosch: Nitrogen + hidrogen amonia.

Proses Daur Nitrogen

Nitrogen yg ada di lingkungan sekitar memiliki beragam bentuk, contohnya nitrogen organik & amonium, oksida nitrat & nitrit, nitrogen oksida & nitrat, & gas nitrogen anorganik.

Untuk nitrogen yg terdapat dlm bentuk organik ada pada sel hidup ataupun organisme hidup / humus / bentuk produk di dlm proses dekomposisi materi organik.

Siklus nitrogen tersebut nantinya akan mengganti nitrogen dr satu wujud menjadi wujud yg lain.

Sebagian besar dr proses pergeseran ini dikerjakan oleh mikroorganisme untuk menghasilkan energi maupun menumpuk nitrogen ke dlm suatu bentuk yg dibutuhkan untuk pertumbuhan..

Nah, berikut ini proses perubahaan atau daur nitrogen yg perlu kalian pahami, antara lain:

1. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen merupakan suatu proses alam, biologis ataupun abiotik yg mengubah nitrogen di udara ke dlm bentuk ammonia (NH3).

Mikroorganisme yg memfiksasi nitrogen disebut selaku diazotrof. Mikroorganisme tersebut mempunyai suatu enzim nitrogenaze yg bisa menggabungkan hidrogen dgn nitrogen.

Reaksi fiksasi nitrogen biologis satu ini bisa ditulis menjadi:

N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2

Mikroorganisme yg mengerjakan fiksasi nitrogen diantaranya yaitu:

• Cyanobacteria
• Azotobacteraceae
• Rhizobia
• Clostridium
• dan Frankia.

Tak hanya itu saja, ganggang hijau biru pula bisa memfiksasi nitrogen.

Berbagai tanaman yg tingkatnya lebih tinggi serta beberapa hewan (rayap) sudah membentuk perkumpulan (simbiosis) dgn diazotrof.

Tak hanya dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen ini pula bisa berlangsung dgn proses non-biologis, misalnya lewat sambaran petir.

Petir mempunyai energi besar yg mampu digunakan untuk memecah di atmosfer sehingga ia bisa bereaksi dgn oksigen serta membentuk nitrat (no3), nitrat (no3) yg jatuh ke tanah bareng dgn air hujan dlm daur air & kemudian menciptakan hara penting untuk menunjang kesuburan tanaman.

Secara lebih detail, terdapat 4 cara yg bisa mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer ke dlm bentuk yg lebih reaktif, antara lain:

a. Fiksasi Biologis

Ada beberapa basil simbiotik (paling sering dihubungkan dgn tanaman polongan) serta beberapa kuman yg hidup bebas bisa memperbaiki nitrogen selaku nitrogen organik.

Contoh dr kuman pengikat nitrogen: Bakteri Rhizobium mutualistik, ia hidup pada nodul akar kacang – kacangan. Spesies tersebut adalah diazotrophs.

Untuk pola dr hidup bebas yaitu kuman Azotobacter.

b. Industri Fiksasi Nitrogen

Di bawah tekanan yg besar (600 C) serta dgn pemakaian katalis besi, nitrogen atmosfer serta hidrogen (biasanya berasal dr gas alam / minyak bumi) bisa dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3).

Pada proses Haber-Bosch, N2 nantinya akan diubah bersamaan dgn gas hidrogen (H2) ke dlm bentuk amonia (NH3) yg dipakai untuk membuat pupuk serta materi peledak.

c. Pembakaran Bahan Bakar Fosil

Mesin kendaraan beroda empat serta pembangkit listrik termal, yg melepaskan bermacam-macam nitrogen oksida (NOx).

d. Proses Lain

Tak hanya itu saja, pembentukan NO dr N2 serta O2 sebab foton (khususnya petir) pula bisa memfiksasi nitrogen.

2. Asimilasi

Tanaman memperoleh nitrogen dr dlm tanah lewat absorbsi akar, baik itu dlm wujud ion nitrat maupun ion amonium.

Sementara pada binatang mendapatkan nitrogen dr tumbuhan yg dimakan.

Tanaman bisa menyerap ion nitrat / amonium dr dlm tanah lewat rambut akarnya. Apabila nitrat itu diserap, pertama – tama direduksi menjadi ion nitrit lalu ion amonium untuk dimasukkan menuju asam nukleat, asam amino, serta klorofil.

Di dlm tumbuhan yg mempunyai kekerabatan mutualistik dgn rhizobia, nitrogen bisa berasimilasi ke dlm wujud ion amonium eksklusif dr nodul.

Hewan, jamur, serta organisme heterotrof yang lain memperoleh nitrogen selaku nukleotida, asam amino, serta molekul organik kecil.

3. Amonifikasi

Apabila binatang atau tumbuhan mati, nitrogen organik akan diubah menjadi amonium (NH4+) oleh basil & pula jamur.

Menurut Darjamuni, 2003, amonifikasi merupakan suatu proses pembentukan amonium yg dilakukan oleh kuman yg hidup dlm tanah. Tak hanya berasal dr hasil fiksasi nitrogen, amonium pula bisa terbentuk dr hasil dekomposisi (penguraian) organisme yg sudah mati baik itu binatang atau tanaman oleh basil. Serta amonifikasi pula bisa terjadi karena adanya acara kuman yg merubah senyawa nitrat menjadi amonium.

4. Nitrifikasi

Konversi amonium ke dlm nitrat terutama dilakukan oleh basil yg hidup dlm tanah serta basil nitrifikasi yang lain.

Tahap utama nitrifikasi yakni:

• Bakteri nitrifikasi (spesies Nitrosomonas) mengoksidasi amonium (NH4 +) lalu mengganti amonia menjadi nitrit (NO2-).
• Spesies basil yang lain seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit ke dlm dr nitrat (NO3-).
• Proses konversi nitrit ke dlm nitrat sangat penting alasannya adalah nitrit adalah racun untuk kehidupan tanaman.

Sehingga mampu ditarik kesimpulan, proses nitrifikasi bisa ditulis dgn reaksi seperti:

1. NH₃+ CO₂ + 1.5 O₂ + Nitrosomonas → NO₂^– + H₂O + H⁺
2. NO₂^–+ CO₂ + 0.5 O₂ + Nitrobacter → NO₃^–
3. NH₃+ O₂ → NO₂⁻ + 3H⁺ + 2e⁻
4. NO₂⁻+ H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e

Keterangan:

Sebab kelarutannya yg amat tinggi, nitrat bisa memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat yg ada di dlm air tanah menjadi masalah bagi air minum, sebab nitrat bisa mengganggu tingkat oksigen darah untuk bayi serta mampu menimbulkan sindrom methemoglobinemia / bayi biru.

Pada ketika air tanah ini mengisi ajaran sungai, nitrat yg tugasnya memperkaya air tanah bisa berkontribusi untuk eutrofikasi.

Eutrofikasi tersebut berupa suatu proses yg mana populasi alga meledak, khususnya populasi alga biru hijau.

Hal tersebut pula bisa menimbulkan kematian kehidupan akuatik sebab undangan yg berlebihan kepada oksigen.

Walaupun tak dengan-cara eksklusif beracun bagi ikan hidup (seperti amonia), nitrat bisa mempunyai imbas tak langsung kepada ikan apabila berkontribusi pada proses eutrofikasi.

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi merupakan suatu proses reduksi nitrat untuk kembali ke dlm bentuk gas nitrogen (N2) untuk menyelesaikan siklus nitrogen.

Proses satu ini dilaksanakan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas & Clostridium dlm keadaan anaerobik.

Mereka akan memakai nitrat selaku penerima elektron pada tempat yg mempunyai oksigen selama respirasi.

Fakultatif anaerob kuman tersebut pula bisa hidup pada keadaan aerobik.

• Biasanya denitrifikasi lewat beberapa kombinasi dr bentuk peralihan seperti berikut ini:

  NO3− → NO2− → NO + N2O → N2 (g)

• Proses denitrifikasi lengkap bisa dinyatakan sebagai reaksi redoks mirip berikut:

  2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O

6. Oksidasi Amonia Anaerobik

Di dlm proses biologis, nitrit serta amonium dikonversi langsung ke dlm bentuk elemen (N2) gas nitrogen.

Proses satu ini akan membentuk sebagian besar dr konversi nitrogen unsur yg ada di lautan.

Di dlm keadaan anoxic, reduksi pula mampu terjadi lewat sebuah proses yg disebut selaku oksidasi amonia anaerobik.

NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂ + 2 H₂O

Bentuk Siklus Nitrogen di Alam

Proses siklus nitrogen ini akan mengganti nitrogen dr satu bentuk ke dlm bentuk kimia yg lain.

Banyak proses yg dikerjakan oleh mikroba, baik itu untuk menghasilkan energi maupun menumpuk nitrogen dlm bentuk yg diperlukan untuk proses pertumbuhan.

Berikut penjelasannya selengkapnya:

1. Amonia

Amonia serta garam – garamnya memiliki sifat yg mudah larut di dlm air.

Sumber amonia di perairan berperan selaku pemecahan nitrogen organik (protein & urea) serta nitrogen anorganik yg ada di dlm tanah serta air yg asalnya dr dekomposisi bahan organik oleh mikroba serta jamur (amonifikasi).

Selain itu, sumber amonia pula selaku reduksi gas nitrogen yg asalnya dr proses difusi udara atmosfer, limbah industri serta domestik.

Amonia yg ada di dlm mineral masuk ke badan air lewat pengikisan tanah.

Tak cuma ada di dlm bentuk gas, amonia pula membentuk senyawa kompleks dgn berbagai ion logam.

Amonia pula bisa terserap kedalam bahan – materi tersuspensi serta koloid sehingga mengendap di dasar perairan.

Di perairan, amonia bisa menghilang lewat proses volatilisasi alasannya adalah adanya tekanan parsial amonia pada larutan yg meningkat seiring dgn meningkatnya pH.

2. Nitrit

Sumber nitrit bisa berwujud limbah industri serta limbah domestik.

Kadar nitrit yg ada dlm perairan relatif sebab secepatnya dioksidasi menjadi nitrat.

Perairan alami biasanya mengandung nitrit sebesar sekitar 0,001 mg/liter. Pada perairan, nitrit ditemui ada pada jumlah yg amat sedikit, lebih minim dibandingkan nitrat, karena sifatnya tak stabil dgn keberadaan oksigen.

Nitrit yakni bentuk peralihan antara amonia serta nitrat (nitrifikasi) & antara nitrat dgn gas nitrogen (denitrifikasi) yg terbentuk ke dlm keadaan anaerob.

3. Nitrat

Nitrat merupakan sumber utama nitrogen dlm perairan, tetapi amonium lebih diminati oleh flora.

Kadar nitrat yg ada di dlm perairan yg tak tercemar kebanyakan lebih tinggi dibandingkan dgn kadar amonium.

Kadar nitrat yg lebih dr 5 mg/liter menggambarkan bahwa terdapat pencemaran antropogenik yg asalnya dr kegiatan insan serta tinja binatang.

Kadar nitrogen yg lebih dr 0,2 mg/liter menggambarkan kalau terjadi eutrofikasi perairan.

Nitrat merupakan suatu bentuk nitrogen sebagai nutrien utama untuk pertumbuhan tumbuhan & pula alga.

Nitrat nitrogen sungguh mudah larut di dlm air serta sifatnya stabil. Senyawa satu ini dihasilkan melalui proses oksidasi sempurna yg terjadi di perairan.

Fakta Tentang Nitrogen

Setelah mengenali mempelajari uraian di atas, maka mampu kita ketahui bahwa terdapat beberapa fakta terkait nitrogen, diantaranya:

• Sekitar 78% dr atmosfer ialah nitrogen. Tetapi sebagian besar makhluk hidup yg berada di bumi tak bisa memanfaatkannya dengan-cara pribadi.
• Nitrous oxide merupakan gas rumah beling. Apabila terlalu banyak berada di atmosfer, maka bisa menimbulkan hujan asam.
• Nitrogen yg digunakan untuk pembuatan pupuk memiliki tujuan untuk menciptakan tanaman lebih cepat berkembang.
• Nitrogen bisa dipakai sebagai bahan peledak.
• Nitrogen tak mempunyai warna, bau, serta rasa.
• Sekitar 3% dr berat tubuh manusia merupakan nitrogen.

Contoh Siklus Nitrogen

Tanpa kalian sadari, daur nitrogen terjadi di sekeliling kita, berikut ini beberapa misalnya:

• Ketika makhluk hidup mati (tumbuhan, binatang / manusia) & tergolong kotoran makhluk hidup nantinya akan melepaskan nitrogen organik. Nitrogen tersebut akan dikonversi oleh basil menjadi amonium. Proses tersebut disebut selaku mineralisasi.
• Pertumbuhan tanaman memerlukan nitrogen dr dlm tanah yg diserap lewat akar. Nitrogen satu ini tersedia di dlm bentuk ion nitrogen. Kemudian akan direduksi oleh tumbuhan menjadi bentuk ion nitrit. Lalu ion nitrit dimasak menjadi suatu amonium ion yg masuk ke dlm asam amino / nuklea ke klorofil.
• Nitrogen pula bisa ada di lautan lantaran adanya limpasan air tanah serta air hujan. Nitrogen sampai menuju lautan lewat adanya proses presipitasi, kemudian mengalami fiksasi yg dijalankan oleh bakteri cyanobacteria. Selepas tahap fiksasi, nitrogen yg berbentuk biologis berguna untuk fitoplankton.
• Plankton merupakan suatu mikroorganisme yg dapat menghasilkan urea serta amonia di dlm air. Zat itu akan dikeluarkan di kedalaman zona euphotic lalu dikonervis oleh kuman menjadi nitrat. Konversi satu ini cuma berlangsung di zona eufotik, yg mana tak terdapat cahaya yg bisa menghambat proses konversi. Proses konversi satu ini disebut sebagai ammonification / mineralisasi.
• Selepas amonia berganti, lalu dilanjutkan dgn proses nitrifikasi serta menjadi nitrit serta nitrat, maka akan terjadi percampuran partikel serta upwelling yg menenteng nitrat ke atas untuk digunakan oleh photoplankton untuk melanjutkan siklus nitrogen.