নাইট্রোজেন চক্র বুঝুন
জৈব-রাসায়নিক চক্রের মধ্যে, নাইট্রোজেন সবচেয়ে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়। একটি সারাংশ পরীক্ষা করুন এবং এর গুরুত্ব জানুন
নাইট্রোজেন পৃথিবীতে প্রাণের অস্তিত্বের জন্য একটি অপরিহার্য রাসায়নিক উপাদান, কারণ এটি নাইট্রোজেনাস বেস (যা ডিএনএ এবং আরএনএ অণু তৈরি করে) ছাড়াও আমাদের শরীরের সমস্ত অ্যামিনো অ্যাসিডের একটি উপাদান। আমরা যে বায়ু শ্বাস নিই তার প্রায় 78% বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন (N 2) দ্বারা গঠিত, যা এর বৃহত্তম জলাধার। এর একটি কারণ হল N 2 হল নাইট্রোজেনের জড় রূপ, অর্থাৎ এটি একটি গ্যাস যা সাধারণ পরিস্থিতিতে প্রতিক্রিয়াশীল নয়। এইভাবে, গ্রহের সৃষ্টির পর থেকেই এটি বায়ুমণ্ডলে জমা হয়ে আসছে। তা সত্ত্বেও, অল্প কিছু জীবই এটির আণবিক আকারে (N 2) শোষণ করতে সক্ষম। দেখা যাচ্ছে যে নাইট্রোজেন, লোহা এবং সালফারের মতো, একটি প্রাকৃতিক চক্রে অংশগ্রহণ করে যার সময় এর রাসায়নিক গঠন প্রতিটি পর্যায়ে রূপান্তরিত হয়, যা অন্যান্য প্রতিক্রিয়ার ভিত্তি হিসাবে কাজ করে এবং এইভাবে অন্যান্য জীবের জন্য উপলব্ধ হয়ে ওঠে - এটি এর মহান গুরুত্ব। নাইট্রোজেন চক্র (বা "নাইট্রোজেন চক্র")।
বায়ুমণ্ডলীয় N 2 মাটিতে পৌঁছানোর জন্য, বাস্তুতন্ত্রে প্রবেশ করার জন্য, এটিকে ফিক্সেশন নামক একটি প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে হবে, যা নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলির ছোট গোষ্ঠী দ্বারা সঞ্চালিত হয়, যা N 2 আকারে নাইট্রোজেন অপসারণ করে এবং এটিকে তাদের জৈব অণুতে অন্তর্ভুক্ত করে। যখন ব্যাকটেরিয়া যেমন জীবন্ত প্রাণী দ্বারা ফিক্সেশন করা হয়, তখন একে জৈবিক ফিক্সেশন বা বায়োফিক্সেশন বলা হয়। বর্তমানে, নাইট্রোজেন স্থিরকরণের জন্য বাণিজ্যিক সার ব্যবহার করাও সম্ভব, শিল্প স্থিরকরণ বৈশিষ্ট্যযুক্ত, একটি পদ্ধতি যা কৃষিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি ছাড়াও, শারীরিক স্থিরকরণও রয়েছে, যা বজ্রপাত এবং বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ দ্বারা সঞ্চালিত হয়, যার মাধ্যমে নাইট্রোজেন অক্সিডাইজ করা হয় এবং বৃষ্টিপাতের মাধ্যমে মাটিতে বাহিত হয়, তবে এই পদ্ধতিতে নাইট্রোজেন স্থিরকরণ ক্ষমতা হ্রাস পায়, যা জীবের জন্য পর্যাপ্ত নয়। এবং পৃথিবীতে জীবন নিজেদের টিকিয়ে রাখার জন্য।
ব্যাকটেরিয়া, N 2 ঠিক করার সময়, অ্যামোনিয়া (NH 3) ছেড়ে দেয়। অ্যামোনিয়া, মাটির জলের অণুর সংস্পর্শে এলে অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইড তৈরি করে যা আয়নিত হলে অ্যামোনিয়াম (NH 4 ) উৎপন্ন করে, যা নাইট্রোজেন চক্রের অংশ এবং একে অ্যামোনিফিকেশন বলা হয়। প্রকৃতিতে, অ্যামোনিয়া এবং অ্যামোনিয়ার মধ্যে একটি ভারসাম্য রয়েছে, যা pH দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। যে পরিবেশে pH বেশি অম্লীয়, সেখানে NH 4 এর গঠন প্রাধান্য পায় এবং আরও মৌলিক পরিবেশে, সবচেয়ে সাধারণ প্রক্রিয়া হল NH 3 গঠন। এই অ্যামোনিয়াম শোষিত হয় এবং প্রধানত গাছপালা দ্বারা ব্যবহৃত হয় যেগুলির শিকড়ের সাথে ব্যাকটেরিয়া যুক্ত থাকে (ব্যাকটেরিয়ারাইজেটস)। মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উত্পাদিত হলে, এই অ্যামোনিয়াম অন্যান্য ব্যাকটেরিয়া (নাইট্রোব্যাকটেরিয়া) দ্বারা ব্যবহারের জন্য মাটিতে পাওয়া যায়।
নাইট্রোব্যাকটেরিয়া হল কেমোসিন্থেটিক্স, অর্থাৎ, তারা স্বয়ংক্রিয় প্রাণী (যা তাদের নিজস্ব খাদ্য তৈরি করে), যা রাসায়নিক বিক্রিয়া থেকে তাদের বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি আহরণ করে। এই শক্তি প্রাপ্ত করার জন্য, তারা অ্যামোনিয়ামকে অক্সিডাইজ করে, এটিকে নাইট্রাইট (NO 2 - ), এবং পরে নাইট্রেটে (NO 3 - ) রূপান্তরিত করে। নাইট্রোজেন চক্রের এই প্রক্রিয়াটিকে নাইট্রিফিকেশন বলা হয়।
নাইট্রেট মাটিতে মুক্ত থাকে, এবং প্রাকৃতিকভাবে অক্ষত পরিবেশে জমা হওয়ার কোনো প্রবণতা নেই, যার অর্থ এটি তিনটি ভিন্ন পথ নিতে পারে: গাছপালা দ্বারা শোষিত হওয়া, ডিনাইট্রিফাইড হওয়া বা জলাশয়ে পৌঁছানো। ডিনাইট্রিফিকেশন এবং জলাশয়ে নাইট্রেটের প্রবাহ উভয়ই পরিবেশের জন্য নেতিবাচক প্রভাব ফেলে।
পরিবেশের উপর প্রভাব
ডেনিট্রিফিকেশন (বা ডিনাইট্রিফিকেশন) হল ডেনিট্রিফায়ার নামক ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সম্পাদিত একটি প্রক্রিয়া, যা নাইট্রেটকে আবার N 2-এ রূপান্তরিত করে, নাইট্রোজেনকে বায়ুমণ্ডলে ফিরিয়ে দেয়। N 2 ছাড়াও, অন্যান্য গ্যাসগুলি যেগুলি উৎপন্ন হতে পারে তা হল নাইট্রিক অক্সাইড (NO), যা বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয়, অ্যাসিড বৃষ্টির গঠনের পক্ষে, এবং নাইট্রাস অক্সাইড (N 2 O), যা একটি গুরুত্বপূর্ণ কার্যকারক গ্যাস গ্রিনহাউস প্রভাব, যা বৈশ্বিক উষ্ণতা বৃদ্ধি করে।
তৃতীয় পথ, যেটিতে নাইট্রেট জলাশয়ে পৌঁছায়, যা ইউট্রোফিকেশন নামক পরিবেশগত সমস্যা সৃষ্টি করে। এই প্রক্রিয়াটি হ্রদ বা বাঁধের জলে পুষ্টির (প্রধানত নাইট্রোজেন যৌগ এবং ফসফরাস) ঘনত্বের বৃদ্ধি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। পুষ্টির এই আধিক্য শেত্তলাগুলির ত্বরান্বিত গুণনের পক্ষে, যা জলজ পরিবেশকে ভারসাম্যহীন করে আলোর উত্তরণে বাধা দেয়। জলজ পরিবেশে এই অতিরিক্ত পুষ্টি সরবরাহ করার আরেকটি উপায় হল পর্যাপ্ত চিকিত্সা ছাড়াই এতে পয়ঃনিষ্কাশন করা।
বিবেচনা করা আরেকটি বিষয় হল যে নাইট্রোজেন উদ্ভিদের জন্য ক্ষতিকারক হতে পারে যখন তাদের আত্তীকরণ ক্ষমতার বাইরে থাকা পরিমাণে উপস্থিত থাকে। এইভাবে, মাটিতে স্থির নাইট্রোজেনের আধিক্য গাছের বৃদ্ধিকে সীমিত করতে পারে, ফসলের ক্ষতি করতে পারে। সুতরাং, কম্পোস্টিং প্রক্রিয়ায় কার্বন/নাইট্রোজেন অনুপাতকেও বিবেচনা করতে হবে, যাতে পচন প্রক্রিয়ায় জড়িত অণুজীবের উপনিবেশগুলির বিপাক সর্বদা সক্রিয় থাকে।
মানুষের দ্বারা নাইট্রোজেন গ্রহণ
মানুষ এবং অন্যান্য প্রাণীরা এই পদার্থগুলিকে শোষণ করে বা খাদ্য শৃঙ্খল অনুসারে, এই গাছগুলিতে খাওয়ানো অন্যান্য প্রাণীদের খাওয়ার মাধ্যমে নাইট্রেটের অ্যাক্সেস পায়। এই নাইট্রেট একটি জীবের (জৈব পদার্থ) মৃত্যু থেকে বা মলত্যাগের মাধ্যমে (অধিকাংশ স্থল প্রাণীর মধ্যে ইউরিয়া বা ইউরিক অ্যাসিড এবং অ্যামোনিয়া, মাছের মলমূত্রে) যা নাইট্রোজেনাস যৌগ ধারণ করে সেই চক্রে ফিরে আসে। এইভাবে, পচনশীল ব্যাকটেরিয়া অ্যামোনিয়া নির্গত জৈব পদার্থের উপর কাজ করবে। অ্যামোনিয়া একই নাইট্রোব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রাইট এবং নাইট্রেটে রূপান্তরিত হতে পারে যা অ্যামোনিয়াকে রূপান্তরিত করে, চক্রের সাথে একীভূত হয়।
সারের বিকল্প
যেমনটি আমরা দেখেছি, মাটিতে নাইট্রোজেনের স্থায়িত্ব ইতিবাচক প্রভাব ফেলতে পারে, তবে প্রক্রিয়াটি অতিরিক্ত ঘটে, এটি পরিবেশের জন্য নেতিবাচক পরিণতি হতে পারে। নাইট্রোজেন চক্রে মানবতার হস্তক্ষেপ শিল্প স্থিরকরণের মাধ্যমে ঘটে (সার ব্যবহারের মাধ্যমে), যা নাইট্রোজেনের ঘনত্বকে স্থির করার জন্য বৃদ্ধি করে, যা উপরে উল্লিখিত সমস্যাগুলির সৃষ্টি করে।
সার ব্যবহারের একটি বিকল্প হ'ল ফসলের ঘূর্ণন, নাইট্রোজেন-ফিক্সিং এবং নন-নাইট্রোজেন-ফিক্সিং উদ্ভিদের বিকল্প সংস্কৃতি। নাইট্রোজেন-ফিক্সিং প্ল্যান্ট হল সেগুলি যাদের শিকড়ের সাথে ব্যাকটেরিয়া এবং অন্যান্য ফিক্সিং জীব যুক্ত থাকে, যেমনটি লেবুজাতীয় গাছগুলিতে (যেমন শিম এবং সয়াবিন) হয়। ঘূর্ণন সার ব্যবহারের চেয়ে নিরাপদ পরিমাণে নাইট্রোজেন স্থির করার পক্ষে, উদ্ভিদের আত্তীকরণ ক্ষমতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ পুষ্টি সরবরাহ করে, তাদের বিকাশের পক্ষে এবং জলাশয়ে পৌঁছানো পুষ্টির মাত্রা হ্রাস করে। "সবুজ সার" নামে একটি অনুরূপ প্রক্রিয়াও সারের জায়গায় ব্যবহার করা যেতে পারে।
এই প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে নাইট্রোজেন-নির্ধারণকারী উদ্ভিদের চাষ করা এবং বীজ উৎপাদনের আগে সেগুলিকে ঘাস করা, সেগুলিকে মালচের মতো জায়গায় রেখে দেওয়া, যাতে পরবর্তীতে অন্যান্য প্রজাতির সংস্কৃতি তৈরি করা যায়। ঠিক নীচে আমরা একটি চিত্র পরীক্ষা করতে পারি যা আমাদের নিবন্ধ জুড়ে যা দেখা গেছে তার একটি সারসংক্ষেপ নিয়ে আসে:
ANAMMX
ইংরেজিতে সংক্ষিপ্ত রূপ (যার অর্থ অ্যামোনিয়ার অ্যানেরোবিক অক্সিডেশন) জল এবং গ্যাস থেকে অ্যামোনিয়া অপসারণের জন্য একটি উদ্ভাবনী জৈবিক প্রক্রিয়ার নাম।
এটি একটি শর্টকাট, কারণ অ্যামোনিয়াকে নাইট্রাইট থেকে নাইট্রিফাইড করার প্রয়োজন হবে না এবং নাইট্রেটকে N 2 ফর্মে ফিরিয়ে আনতে হবে। ANAMMOX প্রক্রিয়ার মাধ্যমে, অ্যামোনিয়া সরাসরি নাইট্রোজেন গ্যাসে (N 2) রূপান্তরিত হবে। প্রথম বড় মাপের স্টেশনটি 2002 সালে নেদারল্যান্ডসে ইনস্টল করা হয়েছিল এবং 2012 সাল নাগাদ, ইতিমধ্যে 11টি সুবিধা চালু ছিল।
দক্ষ এবং টেকসই, ANAMMOX প্রক্রিয়াটি 100 mg/l এর বেশি ঘনত্বের বর্জ্য থেকে অ্যামোনিয়া অপসারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। চুল্লির ভিতরে, নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া এবং ANAMMOX সহাবস্থান করে, যেখানে পূর্বের প্রায় অর্ধেক অ্যামোনিয়াকে নাইট্রাইডে রূপান্তরিত করে (রাসায়নিক যৌগ যেগুলির গঠনে নাইট্রোজেন থাকে), এবং ANAMMOX ব্যাকটেরিয়া নাইট্রাইড এবং অ্যামোনিয়াকে নাইট্রোজেন গ্যাসে রূপান্তর করে কাজ করে।
অ্যামোনিয়ার অ্যানেরোবিক অক্সিডেশন প্রতিশ্রুতিশীল হিসাবে দেখানো হয়েছে, এবং এটি ইতিমধ্যে শিল্প প্রক্রিয়া যেমন বর্জ্য জল চিকিত্সা, জৈব কঠিন বর্জ্য, খাদ্য ও সার শিল্পে পাওয়া যেতে পারে।
