નાઈટિફિકેશન અને ડેનિટ્રિફિકેશન વચ્ચેના તફાવત.

નાઈટ્રીકરણ

નાઈટ્રેશન દ્વારા નાઈટ્રેટ (ના _{) માટે એમોનિયમ (NH} ⁴ + _{) ના જૈવિક રૂપાંતર છે. 3} ^- ) ઓક્સિડેશન દ્વારા ઓક્સિડેશનને અણુ અથવા સંયોજન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના નુકસાન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અથવા તેની ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં વધારો થાય છે. આ પ્રક્રિયાને બે પ્રકારના નાઇટ્રિફિંગ ઍરોબિક બેક્ટેરિયા દ્વારા સહાયિત કરવામાં આવે છે જેમાં ઓક્સિજન અણુઓની હાજરીની જરૂર છે જે તેમના આસપાસના વિસ્તારોમાં ઓગળવા માટે, અસ્તિત્વમાં રહે છે. [i]

પ્રથમ, ચેઈમોટોફ્ફિક બેક્ટેરિયા (મુખ્યત્વે જીનસ

નાઈટ્રોસોમોનાસ) એમોનિયા (NH 3 _{) અને એમોનિયમને નાઇટ્રાઇટ (ના} 2 < - _{). "ચેમોૌટોફિક" નો અર્થ એ છે કે બેક્ટેરિયાના પોષક તત્ત્વોને અકાર્બનિક સ્ત્રોતમાંથી દા.ત. CO} ² બનાવી શકે છે. પ્રક્રિયા રાસાયણિક સમીકરણ દ્વારા રજૂ થાય છે: _2nH 4

+3O ₂ → 2NO ₂ - _{+ 2 એચ} ^{2 < ઓ + 4 એચ} + _{+ ઊર્જા}

^{પછી મુખ્યત્વે} નાઇટ્રોબાઈકટર

જૂથમાંથી બેક્ટેરિયાને નીચેની પ્રતિક્રિયામાં નાઇટ્રેટને નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતરિત કરો:

2NO 2 -

+ ઓ > 2 _{→ 2NO} ³ - _{+ ઊર્જા} આ પ્રતિક્રિયાઓ એક સાથે અને તદ્દન ઝડપથી થાય છે - સામાન્ય રીતે દિવસો કે અઠવાડિયામાં. એ મહત્વનું છે કે નાઈટ્રાઇટ સંપૂર્ણપણે જમીનમાં નાઇટ્રેટમાં પરિવર્તિત થાય છે, કારણ કે નાઇટ્રાઇટ વનસ્પતિ જીવન માટે ઝેરી છે.

^{જમીનમાં હાજર નાઈટ્રેટ છોડ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા નાઇટ્રોજનનું મુખ્ય સ્ત્રોત છે. [ii] આમ, નાઈટ્રોજનના એક ફોર્મથી બીજાને નાઇટ્રોજન ચક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે કૃષિ ઉદ્યોગનો એક મહત્વનો ભાગ છે. [iii]} આ પગલાં લેવા પહેલાં, કાર્બનિક નાઇટ્રોજન હાયડ્રોટ્રિક બેક્ટેરિયા દ્વારા જડ્રોલીસીસ દ્વારા એમોનિયમ અને એમોનિયાને રદ કરવામાં આવે છે જેને એમોનિનેશન કહેવાય છે.

i

એમોનિયામાં પ્રાણીની કચરો, ખાતર અને કવર પાક અથવા પાકના અવશેષોના વિઘટનથી યુરિયા મળી શકે છે. એમોનિયમ મોટાભાગના ખાતરમાં જોવા મળે છે.

અન્ય પ્રકારના માટી બેક્ટેરિયા કરતાં પર્યાવરણીય દબાણ માટે નાઈટિફાઈંગ બેક્ટેરિયા વધુ સંવેદનશીલ છે. જ્યારે માટી લાંબા સમય સુધી ભેજથી સંતૃપ્ત થઈ જાય છે, માટીના છિદ્રો પાણીથી ભરે છે, ઓક્સિજન પુરવઠો મર્યાદિત કરે છે. Nitrifying બેક્ટેરિયા એરોબિક શરતોને કાર્ય કરવાની જરૂર છે, આમ પૂરને કારણે નાઇટ્રિફિકેશન અટકાવવામાં આવે છે.

સુકા જમીનમાં મીઠાની વધારે પ્રમાણમાં એકાગ્રતા હોય છે અને પરિણામી ક્ષાર નકારાત્મક બેક્ટેરિયાના નાઇટ્રીફિંગ પ્રવૃત્તિને અસર કરે છે. આનું કારણ એ છે કે ઓસ્મોલરિટી વધતા જતાં તેમના સેલ પટલમાં પાણીને ખસેડવા માટે સુક્ષ્મજીવાણુઓ દ્વારા જરૂરી ઊર્જાનો જથ્થો ઊભા કરે છે. માટી મારફતે દ્રાવકોની હિલચાલ માટે પાણી આવશ્યક છે, જેમ કે નાઈટ્રેટ. ⁱⁱ નાઈટ્રિફાઈંગ બેક્ટેરિયા 6 થી 5 વચ્ચેના પીએચ પર શ્રેષ્ઠ દેખાવ કરે છે. 5 અને તાપમાન 16 થી 35 ડીગ્રી સી વચ્ચે હોય છે.

i

ખૂબ જ એસિડિક જમીનમાં નાઈટિફિકેશન દરો ધીમી હોય છે, જ્યારે ઊંચી ક્ષારતા ^{નાઇટ્રોબાઈકટર}

પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે, જે જમીનમાં નાઇટ્રાઇટના બિનતરફેણકારી બિલ્ડ અપ કરે છે. ^{જમીનની પીએચ પણ એમોનિયમ નાઇટ્રિફાઇડના ચોક્કસ સ્રોતથી અસર પામી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મોનોએમોનિયમ ફોસ્ફેટ (એમએપી) ઉકેલ ડાયમોનિયમ ફોસ્ફેટ (ડીએપી) કરતાં વધુ એસિડિક છે; આમ એમએપી કરતા વધુ નાઈટ્રીમિફિકેશનના દરમાં ડીએપી પરિણામોનો ઉપયોગ કરે છે.} મોટાભાગના બેક્ટેરિયા ઉપલા સપાટીના સ્તરમાં જોવા મળે છે, આમ નાઇટ્રિફિકેશન ઘટાડાય છે જ્યારે ખેડાણ પદ્ધતિ યોગ્ય રીતે સંચાલિત નથી. ઊંચી માટીની સામગ્રી સાથેની જમીનમાં મોટા કણો અને બેક્ટેરિયાની વૃદ્ધિ માટે વધુ માઇક્રોઓર જગ્યા હોય છે, સાથે સાથે ઉચ્ચ સિશન વિનિમય ક્ષમતાને કારણે એમોનિયમની વધુ રીટેન્શન. ii

ઘટાડા સુધી વાવણી દ્વારા જળ સંબંધો અને જમીનના ભૌતિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થઈ શકે છે.

ભારે ધાતુ અને ઝેરી સંયોજનો, અથવા એમોનિયાના વધારે પ્રમાણમાં ઊંચી સાંદ્રતા દ્વારા નાઇટ્રિફિકેશનને અવરોધે છે.

ક્યારેક તે એમોનિયમના સ્વરૂપમાં જમીનમાં નાઇટ્રોજન રાખવા માટે ફાયદાકારક બની શકે છે. આ નાઈટ્રોજન નુકશાન (નાઈટ્રેટના લીશિંગ દ્વારા) અને નાઇટ્રોજન ગેસ એસ્કેપ (ડેનિટ્રિફિકેશન દ્વારા) અટકાવે છે. નાઈટ્રિફિકેશન ઇનિબિટરર્સે વ્યાપારી રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે તેમાં ડેસીઅન્ડિમાઈડ અને નાઇટ્રેપિરિનનો સમાવેશ થાય છે. ^{ડેનિટ્રિફિકેશન} ડેનિટ્રિફિકેશન એ નાઇટ્રોજન વાયુના ઘટાડા દ્વારા નાઇટ્રેટનું જૈવિક પરિવર્તન છે. તે હંમેશાં નાઇટ્રિફિકેશન

i

નું અનુસરે છે અને પ્રતિક્રિયા ક્રમ નીચે મુજબ રજૂ કરી શકાય છે:

ના

3 ^- → કોઈ

2 _- ^{→ ના → એન} 2 _{ઓ → એન} ² [iv] _{પ્રક્રિયાની સહાયક બેક્ટેરિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે; આ બેક્ટેરિયા છે જે શ્વસન માટે મફત ઓક્સિજનની હાજરીની જરૂર નથી. ડેનિટ્રિફાઈંગ બેક્ટેરિયા હાયરોટો્રોફિક એસિજ઼્સ છે કારણ કે તેમને કાર્બનિક ફૂડ સ્રોતની જરૂર છે, કાર્બન સ્વરૂપમાં, ટકી રહેવા માટે. પ્રક્રિયાનું ઉત્તેજન આપ્યાના થોડા સમય પછી ડેનિટ્રિફિકેશન ઝડપથી શરૂ થઈ શકે છે.} ડેનિટ્રિફિકેશન પાકના ઉત્પાદન માટે હાનિકારક હોઈ શકે છે, કારણ કે પ્રક્રિયા દરમિયાન નાઇટ્રોજન, છોડના વિકાસ માટે જરૂરી પોષક તત્વો વાતાવરણમાં હારી જાય છે. જો કે, તે જળચર આશ્રયસ્થાનો અને ઔદ્યોગિક અથવા ગંદાપાણીની ગંદાપાણીના ઉપચાર માટે ફાયદાકારક છે, કારણ કે પાણીમાં નાઈટ્રેટ સાંદ્રતા ઘટાડી છે. _i ખાતરના ઉપચારના કારણે પાકમાંથી લિકિંગ અથવા ફાટવાથી પાણીના શરીરમાં અંત લાવવા માટે આ પોષક તત્ત્વોની અતિરિક્ત માત્રામાં પરિણમી શકે છે, જ્યાં નાઇટ્રોજનયુક્ત સંયોજનો બંને માનવ અને જળચર જીવન પર વિવિધ નુકસાનકારક અસરો ધરાવે છે.

iv

એમોનિયા માછલીની જાતો માટે ઝેરી છે અને શેવાળના વિકાસને ઉત્તેજિત કરે છે, પાણીમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઘટાડે છે અને પરિણામે યુટ્રોફિકેશન થાય છે. નાઇટ્રેટિસ લીવરનું નુકશાન, કેન્સર અને મેથેમોગ્લોબિનમિયા (શિશુઓમાં ઓક્સિજનની ઉણપ) કારણ છે, જ્યારે નાઇટ્રાઇઝ કાર્બિનજનિક નાઇટ્રોસેમાઇન્સ બનાવવા માટે એમેન્સ નામના કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. ⁱⁱ

જ્યારે જમીન અથવા પાણીમાં ઓક્સિજનના સ્તરમાં ઘટાડો થાય છે (એનોક્સિક શરતો), ત્યારે બેક્ટેરિયાને ઓક્સિજન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગમાં લેવા માટે નાઈટ્રેટ તોડી નાખે છે. આ સામાન્ય રીતે જળ ભંગારવાળી જમીનમાં થાય છે જ્યાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે.નાઈટ્રેટને નાઇટ્રસ ઓક્સાઈડ (એન ²

ઓ) થી ઘટાડવામાં આવે છે અને એક વખત નાઇટ્રોજનયુક્ત ગેસમાં ઘટાડો થાય છે. આ ગેસના પરપોટા વાતાવરણમાં છટકી જાય છે. ⁱ

ડેનિટ્રિફર્સ દ્વારા રચાયેલી ગેસ જમીન અથવા પાણીમાં શરતો પર આધાર રાખે છે અને કયા પ્રકારની માઇક્રોબાયલ સમુદાય હાજર છે. ઓછા ઓક્સિજનનું પરિણામ વધુ નાઇટ્રોજન ગેસમાં પરિણમે છે, જે ડેનિટ્રિફિકેશનનું સૌથી સામાન્ય ઉત્પાદન છે. નાઇટ્રોજન ગેસ હવાના મુખ્ય ઘટક બનાવે છે. બીજી સૌથી સામાન્ય પ્રોડક્ટનું ઉત્પાદન નાઇટ્રસ ઑક્સાઈડ છે, ગ્રીનહાઉસ ગેસ જે પૃથ્વીના ઓઝોન સ્તરને દૂર કરે છે. _iv ડેનિટ્રિફીંગ બેક્ટેરિયા નાઇટ્રિફાયર કરતાં ઝેરી રસાયણો પ્રત્યે ઓછો સંવેદનશીલ હોય છે અને પીએચ 7 થી 8 વચ્ચે શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરે છે. 0 અને 8. 5 અને ગરમ તાપમાન 26 થી 38 ડિગ્રી વચ્ચે હોય છે. ડેનિટ્રિફિકેશન મોટેભાગે ટોપસેલમાં થાય છે, જ્યાં માઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ સૌથી વધુ છે ^{ડેનિટ્રિફર્સને પૂરતી નાઇટ્રેટ એકાગ્રતા અને દ્રાવ્ય કાર્બન સ્રોતની જરૂર પડે છે; મેથેનોલ અથવા એસિટિક એસિડનો ઉપયોગ કરતી વખતે સૌથી ઊંચો દર થાય છે ઓર્ગેનિક કાર્બન ખાતર, ખાતર, કવર પાક અને પાકના અવશેષોમાં મળી શકે છે.}

i ^{પાકની જમીનમાં નાઈટ્રેટની લઘુત્તમ સાંદ્રતા જાળવી રાખીને પાકની જમીનમાં નાબૂદ કરવું, જેમ કે નિયંત્રિત-પ્રકાશન ખાતરોનો ઉપયોગ કરવો. અન્ય એક પદ્ધતિ નિષિદ્ધ નાઇટ્રિફિકેશન છે, જે નાઇટ્રેટિફિકેશન માટે ઉપલબ્ધ નાઇટ્રેટનું સ્તર ઘટાડે છે.}

ડેનિટ્રિફિકેશન સ્તર ઘણા ક્ષેત્રો, જેમ કે જમીનના ગુણધર્મો (એકત્રીકરણ, મેક્રોપ્રોર્સ અને ભેજ સહિત) જેવા ઘણા પરિબળો અને ખાતર, કાર્બનિક પદાર્થો અને પાકના અવશેષો વિતરણમાં વિવિધતાને કારણે, એક ક્ષેત્રમાં વ્યાપક પ્રમાણમાં રેન્જ ધરાવે છે.

નાઇટ્રોજન ખાતરનાં પ્રકારો, તેમજ એપ્લિકેશન પદ્ધતિઓ, ડેનિટ્રિફિકેશનને અસર કરતા હોવાનું જાણ કરવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોટેડ કંટ્રોલ-રિલીઝ ખાતરો, તેમજ ફર્ટિગેશન અને બ્રૉડકાસ્ટ એપ્લિકેશન્સ, શુષ્ક દાણાદાર યુરિયા અને સંકેન્દ્રિત બેન્ડ એપ્લિકેશન્સ કરતા નીચા નાઇટ્રસ ઓક્સાઇડનું ઉત્સર્જન કરે છે. નાઇટ્રોજનની ઊંડા પ્લેસમેન્ટ પણ આ ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો કરે છે. ^{અચાનક વરસાદના વાવાઝોડું પછીના સુકા ગાળાઓ ઘણીવાર અસ્વીકાર માટે ટ્રીગર હોય છે, જેનું સંચાલન ગટર વ્યવસ્થા અને સબઝરફેસ ટપક સિંચાઈ સાથે થઈ શકે છે.}

iv

સારાંશ

નાઈટ્રીફિકેશન પ્રક્રિયા

એમોનિયમનું નાઈટ્રેટમાં પરિવર્તન કરવું ^{ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા}

બે મુખ્ય પ્રકારનાં કેમોઓટ્રોફિક ઍરોબિક બેક્ટેરિયા દ્વારા સહાયિત:

નાઇટ્રોસોમોનાસ > અને

• નાઇટ્રોબાઈકટર
• બે પગલાંની પ્રક્રિયા: એમોનિયમના નાઇટ્રાઇટમાં પરિવર્તન, પછી નાઇટ્રાઇટને નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતરિત કરો
• પ્લાન્ટના મૂળાક્ષરો દ્વારા શોષણ માટે ઉપલબ્ધ નાઇટ્રોજન પોષક સ્વરૂપ બનાવે છે
• રિયેક્ટન્ટ (એમોનિયમ) યુરિયામાં મળી આવે છે. પશુ કચરો અને ખાતરો, ખાતર અને કવર પાક અથવા પાકના અવશેષોમાંથી પર્યાવરણને લગતી ચિંતાઓ પ્રત્યે સંવેદનશીલ વધુ નાઈટિફાયર્સ પૂર, ઊંચી ક્ષારતા, ઊંચી એસિડિટી, ઊંચી ક્ષારત્વ, અતિશય ટિલિંગ અને ઝેરી સંયોજનો દ્વારા અવરોધે છે એરોબિક દ્વારા તરફેણ શરતો, પીએચ 6. 6 અને 35 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને ઉચ્ચ માટીની સામગ્રી
• ડેનિટ્રિફિકેશન
• નાઇટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયાને અનુસરે છે
• નાઇટ્રોજનયુક્ત વાયુઓને નાઈટ્રેટનું પરિવર્તન, મુખ્યત્વે નાઇટ્રોજન અને નાઇટ્રસ ઓક્સાઇડ > ઘટાડો આર ઓએનએક્શન
• હાયરોટો્રોફિક ફેકલ્ટી બેક્ટેરિયા દ્વારા સહાયિત
• પગલાઓનું અનુકરણ: નાઇટ્રેટને નાઇટ્રાઇટમાં રૂપાંતર કરવું, નાઈટ્રિક ઑક્સાઈડને, નાઇટ્રસ ઑક્સાઈડમાં અને છેલ્લે નાઇટ્રોજન
• નાઈટ્રેટ સ્તરો ઘટાડીને નકામા પાણી અને જળચર પ્રણાલીઓને ઠંડુ કરવું

રિએક્ટન્ટ (નાઈટ્રેટ) નાઇટ્રિફિકેશન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જ્યારે ડેનિટ્રિઅર માટેના કાર્બન સ્ત્રોતો ખાતર, આવરી પાક અને પાકના અવશેષો, અથવા મેથેનોલ અથવા એસિટિક એસિડ

• ડેનિટ્રિફર્સ દ્વારા પર્યાવરણીય દબાણને ઓછો સંવેદનશીલ બનાવે છે.
• ઘટાડો નાઇટ્રિફિકેશન, કોટેડ અંકુશિત અંકુશિત ખાતર અને ભૂમિ ડ્રેનેજની ઊંડા પ્લેસમેન્ટ
• પૂરથી તરફેણ, એનોક્સિક શરતો, 7 વચ્ચે પીએચ0 અને 8. 5, 26 અને 38 ડિગ્રી સેલ્સિયસ વચ્ચેનો તાપમાન, નાઈટ્રેટ અને દ્રાવ્ય કાર્બનનો પૂરતો પુરવઠો અને શુષ્ક દાણાદાર યુરિયાના કેન્દ્રિત બેન્ડ કાર્યક્રમો.