Nitrojen, hem bitkilerde hem de hayvanlarda büyüme ve üreme için gerekli olan, doğal olarak oluşan bir element demektir. Proteinleri oluşturan amino asitlerde, kalıtsal materyali ve tüm hücreler için yaşamın planını oluşturan nükleik asitlerde ve diğer birçok organik/inorganik bileşikte bulunur. Ek olarak, nitrojen dengesi Dünya atmosferinin yaklaşık %80’ini oluşturur.
Nitrojen Formları
Nitrojen sıvı ve gaz hallerinde bulunsa da katı nitrojeni de elde etmenin de bazı yolları mevcuttur. Ekosistemlere göre nitrojenin oluşumunu anlamak için, öncelikle nitrojenin çevrede kimyasal olarak nasıl tepki verdiğini bilmek gerekir. Nitrojenler, kendisiyle veya diğer elementlerle birleşerek farklı bileşikler oluşturabilen bir elementtir. Örneğin nitrojen gazı (N2), iki nitrojen atomu bir kimyasal bağ oluşturduğunda oluşan bir bileşiktir. Atmosferin yaklaşık %80’ini oluştururken oksijen gazı (O2), atmosferin %20’sinden daha azını oluşturur. Dolayısıyla nitrojen (azot) gazı çok yaygın ve bol miktarda bulunur.
Canlılarda Nitrojen
Nitrojen, amino asitlerin ve ürenin bir bileşenidir. Amino asitler, tüm proteinlerin yapı taşlarıdır. Proteinler sadece kas, doku ve organlar gibi yapısal bileşenleri değil, aynı zamanda tüm canlıların işleyişi için gerekli olan enzimleri ve hormonları da içerir. Üre, protein sindiriminin bir yan ürünüdür. Kökeni herhangi bir canlıdan kaynaklanan nitrojen bileşikleri ise “organik nitrojen” terimi kullanılarak tanımlanır. Protein ve üredeki nitrojen organik nitrojendir. Organik nitrojen, vücut atıkları, atılmış gıda malzemesi veya temizlik maddelerinin bileşenleri olarak septik sistemlere girebilir.
Ammonifikasyon
Nitrojenin dönüşümlerinin çoğu, bazı metabolik süreçleri beslemek için farklı nitrojenlerin formlarını kullanan bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Ayrışma süreçleri sırasında, proteinlerdeki nitrojenler, belirli bakteri türleri tarafından amonyağa (NH3) veya amonyuma (NH4+) dönüştürülür. Bu süreçlere amonifikasyon denir. Ayrıca, septik tankı öncelikle sızıntı suyunda amonyum olarak terk eder. Amonyumun bir kısmı toprak partikülleri tarafından emilir ve daha fazla taşınmadan etkili bir şekilde hareketsiz hale gelir.
Nitrifikasyon
Bazı bakteri türleri (Nitrospira, Nitrobacter, Nitrococcus ve Nitrospina) amonyağı nitrite dönüştürürken, bazıları da nitriti, nitrata çevirebilir. Bu süreçlere nitrifikasyon denir. Nitrifikasyon, aerobik bir süreçtir. Bu, nitrifikasyonun yalnızca oksijen varlığında gerçekleşebileceği anlamına gelir. Adsorpsiyondan kaçan septik tanklar amonyum, aerobik süzdürme tarlası topraklarında nitrifikasyona tabi tutulur.
Denitrifikasyon
Bazı bakteri türleri (Bacillus , Paracoccus ve Pseudomonas) de nitratı alıp denitrifikasyon adı verilen bir işlemle nitrojen gazına dönüştürebilir. Denitrifikasyon, anaerobik bir işlemdir. Bu, yalnızca oksijen olmadığında veya çok düşük oksijen konsantrasyonları mevcut olduğunda gerçekleştiği anlamına gelir. Denitrifikasyon ayrıca bir karbon kaynağına da ihtiyaç duyulan bir reaksiyondur. Süzme alanından çıkan nitratın bir kısmı, konsolide olmayan topraklarda ve yeraltı sularında denitrifiye edilir. Bu şekilde kaybedilen nitrojenlerin miktarlarının belirlenmesi de önemlidir.
Basitleştirilmiş Şekilde Nitrojen Döngüsü
Özetle nitrojenler, özel bakterilerin eylemlerinin aracılık ettiği birçok dönüşümle birlikte hava, su ve toprakta dolaşır. Bu dönüşümlerden bazıları aerobik koşulları gerektirirken, bazıları da yalnızca anaerobik koşullar altında gerçekleşir. En iyi atık su bertaraf sistemleri, atık sudaki nitrojen miktarını azaltmak için bu bakterilerin metabolik ihtiyaçlarından yararlanır.
