Зачем азот нужен в организме: Азот — биологическая роль

Азот в жизни растений. Его роль, недостаток и способы восстановления

Один из важнейших макроэлементов. Без его участия невозможно развитие растений. Он отвечает за обмен веществ. При этом находится в составе всех белков, цитоплазмы, ядер клеток, аминокислот, хлорофилла, гормонов, витаминов и других соединений. Все это – азот.

Растениям он необходим постоянно, так как отвечает за все процессы питания. Поэтому его недостаток задевает жизненно важные функции.

Особенно нуждаются в этом элементе молодые растения во время активного роста стеблей и листьев. Они содержат наибольшее количество азота. Но с развитием, его доля снижается.

Роль азота в жизни растения заключается еще в том, что он больше других элементов влияет на качество и количество урожая. Поэтому, чтобы вырастить богатый урожай нужно с ранней весны позаботиться о достатке азота.

Азот в природе

Растения используют азот в виде солей аммония (NH₄⁺), и нитратов (NO

3^—):

• Аммоний называют «долгим» азотом, так как он неподвижен в почве, не вымывается и долго превращается в нитратную форму. Больше необходим на ранних стадиях развития растения.
• Нитраты — «быстрый» азот. Быстро действуют, но легко вымываются. В большинстве случаев азот поступает в растения именно в виде нитратов.

Обе формы полезны при разных условиях: когда нужно быстро подкормить растение, используют нитраты. А когда необходимо поступление азота только на определенной фазе роста, вносят аммонийные удобрения.

Нитраты не задерживаются в почве и могут вымываться со склонов, выноситься с урожаем:

1. В водопроницаемых почвах (песчаных) вымывание азота происходит намного интенсивней, чем в почвах с низкой фильтрационной способностью (глинистых). Для уменьшения вымывания воды и соответственно азота, вносят перегной. Он имеет хорошую влагоемкость, склеивает частички почвы и заполняет собой пространство между ними.
2. Также происходит потеря азота при денитрификации, когда почвенные бактерии перерабатывают нитрат, используя его для поддержания своей жизнедеятельности. В результате он становится недоступным.
3. Так как азот накапливается в разных частях растения, то при уборке, уносится с урожаем. Разные культуры по-разному его используют. В зависимости от вида, в среднем выносится 100-200 кг/га органических веществ, содержащих азот.
4. Также он выносится при улетучивании мочевины, когда уреаза превращает ее в аммиак.

Азот атмосферы – это единственный природный источник азота. В газообразном состоянии находится в неограниченном количестве. Но его могут использовать лишь некоторые растения. Свойство переводить такой азот в форму, доступную для усвоения имеют азотфиксирующие бактерии. Такие бактерии находятся на корнях бобовых (соя, люцерна, клевер). Поэтому для природного восполнения уровня азота, их высаживают на местах, где в будущем будут произрастать культурные растения. И после уборки бобовых, азот остается в почве.

Азот в гидропонике

В питательном растворе для гидропоники важно наличие обеих форм азота. С помощью контроля их соотношения, можно добиться стабильного значения рН. Потому что, если раствор имеет только аммоний – это приведет к понижению уровня рН раствора и его подкислению. И наоборот – при перевесе нитратов, повысится рН вокруг корней и раствор станет щелочным. В этом случае, если значение рН не соответствует нужному уровню, растение перестанет получать необходимые элементы для нормального развития. При значении рН 6,8 растения одинаково усваивают обе формы азота.

При одинаковых пропорциях аммоний больше понижает рН раствора, чем нитратный азот повышает его. Поэтому для стабилизации уровня рН аммония используют намного меньше, чем нитратов (в соотношении 1:3).

Еще одна важность правильного соотношения NH₄⁺ и NO₃^— в том, что повышенное содержание аммония приводит к дефициту кальция и магния.

Соотношение нитратов и аммония очень важно. Но оно может меняться в зависимости от сорта растения, температуры раствора, стадии роста, освещения:

1.      Если при образовании плодов у некоторых растений в питательном растворе присутствует аммоний – это снижает урожайность и может привести к заболеваниям. Поэтому лучше использовать аммоний только на начальной стадии развития. 2.      При повышении температуры увеличивается потребление сахара и уменьшается обмен веществ аммония с ним. Поэтому при повышенных температурах недопустимо содержание высокого уровня аммония. 3.      Наоборот, при низкой температуре нитраты транспортируются медленнее, поэтому использование их в растворе негативно сказывается на росте растения.

Нехватка азота у растений

Чтобы понять, как выглядит растение с недостатком азота N2 не нужно иметь специальных знаний. Главный признак – это прекращение роста и общая слабость. Растение с нормальным его содержанием выглядит здоровым, с насыщенным зеленым цветом листьев. Даже на начальной стадии азотное голодание может привести к потере половины урожая.

Недостаток азота у растений проявляет себя по таким признакам:

• растут слабые, короткие побеги;
• недостаток листьев, а те, что есть, теряют яркую окраску;
• новые листья мелкие, узкие, бледно-зеленые с красноватыми оттенками, рано опадают;
• пожелтение жилок с расположенными возле них частями листа. Сначала желтеть начинают нижние, старые листья;
• слабое ветвление деревьев;
• слабое цветение;
• плоды вырастают мелкие, рано осыпаются.

Как восполнить дефицит азота у растений

В почве

Азот для подкормки растений вносят в виде: калиевой, натриевой селитры, аммиачных, органических и других удобрений. Они повышают урожайность практически всех культур.

Почву удобряют ранней весной и в начале лета. За это время растение наиболее активно развивается. Своевременная подкормка стимулирует обмен веществ и активизирует рост.

Положительно удобрения влияют после весенних заморозков и понижений температуры. А вносить их после середины лета не рекомендуется. Это продлит рост, и существенно снизит зимостойкость растений. Также возможно накопление нитратов в плодах.

В гидропонике

Для гидропоники используют минеральные удобрения. Обычные органические удобрения (навоз) не используют, потому что они могут привести к загниванию. Это происходит из-за того, что органические удобрения расщепляются организмами, которые находятся только в почве. А удобрения для гидропоники содержат все готовые для использования элементы.

Раньше, чтобы получить питательный раствор, нужно было самому смешивать химические реактивы. Но это очень сложно. Сейчас раствор для гидропоники можно приготовить самому с помощью готовых удобрений:

Минеральное удобрение Plagron Hydro A/B 5 л. Двухкомпонентные азотсодержащие удобрения идеально подходят для профессионалов с большим опытом выращивания. Они содержат все необходимые питательные вещества даже для самых капризных растений. Используют эти подкормки во время развития, цветения и плодоношения. Они предназначены для гидропонного метода выращивания.

Стимулятор корнеобразования Plagron Power Roots 1 л. Это удобрение обеспечивает рост сильной, развитой корневой системы. В результате увеличивается усвоение питательных веществ, ускоряется рост молодых побегов. Используется во время вегетации и после пересадки для укрепления иммунитета. Подходит для любого способа выращивания.

Минеральное удобрение FloraGro 500 мл. Стимулирует активное развитие и укрепление корневой системы за счет обеспечения растения главными элементами. Используется на стадии вегетации для гидропонного способа, выращивания в почве, субстратах.

Азот газообразный и жидкий — Щекиноазот

При нормальных условиях

азот — это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде

Трудность преобразования N2 в другие соединения и легкость превращения соединений азота в элементарный N2 обуславливают важную роль азота и в природе, и хозяйственной деятельности человека.

Температура кипения — минус 195,8 0С

Температура плавления — минус 210,0 0С

В жидком состоянии – бесцветная, подвижная, как вода, жидкость.

Плотность жидкого азота 808 кг/м³. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

По физико-химическим показателям азот газообразный и жидкий соответствует нормам ГОСТ 9293-74

Наименование показателя	Норма для марки газообразного и жидкого азота
	особой чистоты		повышенной чистоты		технического
	1-й сорт	2-й сорт	1-й сорт	2-й сорт	1-й сорт	2-й сорт
1 Объемная доля азота, %, не менее	99,999	99,996	99,99	99,95	99,6	99,0
2 Объемная доля кислорода, %, не более	0,0005	0,001	0,001	0,05	0,4	1,0
3 Объемная доля водяного пара в газообразном азоте, %, не более	0,0007	0,0007	0,0015	0,004	0,009	выдерживает испытание по п. 3.6 ГОСТ 9293-74
4 Содержание масла в газообразном азоте	не определяется		выдерживает испытание по п. 3.7 ГОСТ 9293-74
5 Содержание масла, механических примесей и влаги в жидком азоте	выдерживает испытание по п. 3.8 ГОСТ 9293-74
6 Объемная доля водорода, %, не более	0,0002	0,001	не нормируется
7 Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СН4, %, не более	0,0003	0,001	не нормируется

Производство

В промышленных масштабах азот получают низкотемпературной ректификацией жидкого воздуха

В химической лаборатории его получают путем обработки водного раствора хлорида аммония с нитритом натрия.

Nh5Cl (водный) + NaNO2 → N2 (г) + NaCl (водный) + 2h3O

Очень чистый азот может быть получен путем термического разложения азида бария или азида натрия.

2NaN3 → 2Na + 3N2

Сферы применения

Промышленные применения газообразного азота обусловлены его инертными свойствами. Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению.

Газообразный азот используется для создания инертной атмосферы при производстве, хранении и транспортировании легко окисляемых продуктов, при высокотемпературных процессах обработки металлов, не взаимодействующих с азотом, для консервации замкнутых металлических сосудов и трубопроводов и других целей.

Кроме того, азот:

• Чистый азот используется в качестве пищевой добавки E941:добавка к консервированным сокам, защитный газ для упаковки мяса и мясных изделий, рыбы, хлебобулочной продукции, различных жиров, склонных к окислению продуктов.
• Используется в недорогих лампах накаливания в смеси с аргоном.
• Используется в некоторых топливных системах самолетов для снижения пожарной опасности.
• Азотом заполняют автомобильные и авиационные шины из-за его инертности, отсутствия влаги или окислительных свойств (такими характеристиками не может похвастать воздух).
• Жидкий азот популярен в качестве хладагента. Помимо всего прочего, он используется в криоконсервации крови, половых клеток, а также других биологических образцов и материалов. Он используется в клинической практике в криотерапии для удаления кисты и бородавок на коже.

Хранить азот следует при температуре 20°C в специальных герметичных баллонах во избежание утечки.

Безопасность

Быстрое выделение газообразного азота в замкнутом пространстве может вытеснить кислород, и, следовательно, существует угроза удушья. Симптомы «отравления» – сонливость, возникающая из-за гипоксии.

Если газ вдыхают при больших парциальных давлениях, то азот начинает действовать в качестве анестезирующего средства. Это может привести к азотному наркозу и временному легкому опьянению (аналогичным действием обладает закись азота – «веселящий газ»).

Азот растворяется в крови и жирах организма. Быстрая декомпрессия может привести к кессонной болезни, когда пузырьки азота образуются в крови, нервах, суставах и других чувствительных или важных областях. Пузырьки других «инертных» газов (за исключением углекислого газа) оказывают аналогичное воздействие, поэтому замена азота в дыхательных газах может предотвратить азотный наркоз, но не мешает развитию декомпрессионной болезни.

Прямой контакт кожи с жидким азотом вызывает серьезные обморожения (криогенные «ожоги»). Нахождение в природе

Азот является важным строительным блоком аминокислот и нуклеиновых кислот, необходимых для жизнедеятельности на Земле. Он составляет 78% атмосферного воздуха (кислород занимает лишь 21%, все остальное – другие газы).

Распад организмов и их отходов может производить небольшое количество нитрата, но большая часть азота в конечном итоге возвращается в атмосферу. Циркуляция азота из атмосферы к органическим соединениям, а затем обратно в атмосферу, называется азотным циклом.

Транспортирование

Жидкий азот – криогенная жидкость, которая условиях атмосферного давления кипит при -195,8 °C. Если его изолировать в специальные контейнеры (сосуд Дьюара), то транспортировка пройдет без потерь за счет испарения.

Обратите внимание на другие сферы деятельности ОХК»Щекиноазот»:

Просмотреть прайс-лист

Мочевина в сыворотке

Мочевина – основной продукт распада белков. Она является той химической формой, в которой ненужный организму азот удаляется с мочой.

Накопление мочевины и других азотсодержащих соединений в крови вследствие почечной недостаточности приводит к уремии.

Синонимы русские

Диамид угольной кислоты, карбамид, мочевина в крови.

Синонимы английские

Urea nitrogen, Urea, Blood Urea Nitrogen (BUN), Urea, Plasma Urea.

Метод исследования

УФ кинетический тест.

Единицы измерения

Ммоль/л (миллимоль на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную, капиллярную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования.
• Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение и не курить 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Мочевина – один из конечных продуктов белкового метаболизма, содержащий азот. Она продуцируется в печени, переносится кровью в почки, там фильтруется через сосудистый клубочек, а затем выделяется. Результат теста на мочевину в крови является показателем клубочковой продукции и экскреции мочи.

Метаболизированный азот находится в организме в виде аммиака, производимого из остатков распада и переработки белков. Аммиак в печени, соединяясь с углекислым газом, образует мочевину. Быстрое разрушение белков и повреждение почек стремительно поднимают уровень мочевины в крови (так же как и практически любая массивная гибель клеток).

Количество выделяемой мочевины находится в прямой зависимости от уровня потребляемого человеком белка, причинами повышения мочевины в крови являются лихорадочные состояния, осложнения диабета, усиленная гормональная функция надпочечников. Повышенный уровень мочевины – маркер снижения клубочковой фильтрации.

Мочевина – один из основных метаболитов крови, организм никак ее не использует, а только избавляется от нее. Так как этот процесс выделения непрерывный, определенное количество мочевины в норме всегда находится в крови.

Уровень мочевины следует трактовать неотрывно от показателей креатинина. Термин «уремия» применяется, когда уровень мочевины в крови поднимается выше 20 ммоль/л.

Азотемия, показателем которой также служит повышение концентрации мочевины, чаще всего является следствием неадекватной экскреции из-за заболеваний почек.

Уровень мочевины в крови снижается при многих заболеваниях печени. Это происходит из-за неспособности поврежденных клеток печени синтезировать мочевину, что, в свою очередь, ведет к повышению концентрации аммиака в крови и развитию печеночной энцефалопатии.

Почечная недостаточность проявляется при утрате клубочка способности фильтровать через себя метаболиты крови. Это может произойти внезапно (острая почечная недостаточность) в ответ на заболевание, введение лекарств, ядов, повреждение. Иногда это следствие хронических заболеваний почек (пиелонефрита, гломерулонефрита, амилоидоза, опухоли почек и др.) и других органов (диабета, гипертонической болезни и др.).

Анализ на мочевину обычно назначают в комбинации с тестом на уровень креатинина в крови.

Для чего используется исследование?

• Для оценки функции почек при целом ряде состояний (вместе с тестом на креатинин).
• Для диагностики заболевания почек и для проверки состояния пациентов с хронической или острой почечной недостаточностью.

Когда назначается исследование?

• Мочевина проверяется во время биохимического исследования:
  • при неспецифических жалобах,
  • при оценке функции почек перед назначением лекарственной терапии,
  • перед госпитализацией пациента из-за острого заболевания,
  • при нахождении человека в стационаре.
• При симптомах нарушения функции почек:
  • слабость, утомляемость, снижение внимания, плохой аппетит, проблемы со сном,
  • отеки на лице, запястьях, лодыжках, асцит,
  • пенистая, красного или кофейного цвета моча,
  • снижение диуреза,
  • проблемы с актом мочеиспускания (жжение, прерывистость, преобладание ночного диуреза,
  • боль в поясничной области (особенно по бокам от позвоночника), под ребрами,
  • высокое давление.
• К тому же данный анализ может проводиться периодически:
  • для проверки состояния больных хроническими заболеваниями почек или при таких непочечных хронических заболеваниях, как диабет, застойная сердечная недостаточность, инфаркт миокарда, артериальная гипертензия и др.,
  • перед лекарственной терапией и во время нее, чтобы определить состояние функции почек,
  • после сеансов диализа для оценки их эффективности.

Что означают результаты?

Референсные значения:

Возраст, пол		Референсные значения
		1,8 — 6 ммоль/л
4 — 14 лет		2,5 — 6 ммоль/л
14-20 лет		2,9 — 7,5 ммоль/л
20 — 50 лет	мужской	3,2 — 7,3 ммоль/л
	женский	2,6 — 6,7 ммоль/л
> 50 лет	мужской	3 — 9,2 ммоль/л
	женский	3,5 — 7,2 ммоль/л

Причины повышения уровня мочевины в крови:

• снижение функции почек, вызванное застойной сердечной недостаточностью, потерей солей и жидкости, шоком в сочетании с чрезмерным катаболизмом белка (желудочно-кишечное кровотечение, острый инфаркт миокарда, стресс, ожоги),
• хроническое заболевание почек (пиелонефрит, гломерулонефрит, амилоидоз, туберкулез почек и др.),
• обструкция мочевыводящих путей (опухоль мочевого пузыря, аденома простаты, мочекаменная болезнь и др.),
• кровотечение из верхних отделов ЖКТ (язвенная болезнь желудка, двенадцатиперстной кишки, рак желудка, двенадцатиперстной кишки и др.),
• сахарный диабет с кетоацидозом,
• повышенный катаболизм белка при онкологических заболеваниях,
• прием кортикостероидов, нефротоксичных лекарственных препаратов, тетрациклинов, избыток тироксина,
• применение анаболических стероидов,
• питание с высоким содержанием белков (мяса, рыбы, яиц, сыра, творога).

Причины понижения уровня мочевины в крови:

• печеночная недостаточность, некоторые заболевания печени: гепатит, цирроз, острая гепатодистрофия, опухоли печени, печеночная кома, отравления гепатотоксичными ядами, передозировки лекарственных средств (при этом нарушается синтез мочевины),
• акромегалия (гормональное заболевание, характеризующееся повышенной выработкой соматотропного гормона),
• голодание, низкобелковая диета,
• нарушение кишечного всасывания (мальабсорбция), например, при целиакии,
• нефротический синдром (повышенное выделение белка с мочой, гиперлипидемия, снижение уровня белка в крови),
• повышенная выработка антидиуретического гормона (АДГ) и, как следствие, патологическая гиперволемия,
• беременность (повышен­ный синтез белка и увеличение почечной фильтрации вызывают сни­жение количества мочевины у беременных женщин).

Что может влиять на результат?

• У детей и женщин норма мочевины в крови несколько ниже из-за меньшей мышечной массы, чем у мужчин.
• Снижение уровня данного показателя происходит при беременности из-за увеличения объема крови.
• У пожилых людей уровень мочевины в крови повышен из-за неспособности почек адекватно поддерживать плотность мочи.
• Большое количество принимаемых лекарств также влияет на уровень мочевины в крови (особенно его повышают цефалоспорины, цисплатин, аспирин, тетрациклины, тиазидные диуретики).
• На уровень мочевины в крови иногда влияет количество белков, потребляемых человеком.
• У детей раннего возраста в связи с повышенным синтезом белка уровень мочевины в норме несколько снижен.

Высотная адаптация. Как человеческий организм приспосабливается к жизни в горах

Откровенно говоря, организм среднестатистического человека донельзя плохо приспособлен к условиям высокогорья. Эволюция создавала нас явно не для этого. Становление биологического облика Homo sapiens происходило вовсе не на заоблачных Гималайских высотах — в каких-то жалких сотнях метров над уровнем моря. Поэтому наш организм хорошо переносит лишь небольшой диапазон атмосферных давлений, а жизнь человека на высотах от 2500 метров натыкается на ряд проблем. С ростом высоты атмосферное давление снижается по экспоненте. Например, на высоте пять тысяч метров оно составляет лишь около половины от нормального давления на уровне моря. Так как общее давление воздуха падает, то и давление каждого из его компонентов (парциальное давление), в том числе и кислорода, уменьшается. А значит, альпинисту на пятикилометровой высоте с каждым вздохом будет доставаться в два раза меньше кислорода, чем скучному обывателю, живущему на уровне моря.

Вид на гору Эверест. Ее высота — 8848 метров над уровнем моря. Фото: ValentinoPhotography / Фотодом / Shutterstock

Чаще всего восходители сталкиваются с острой горной болезнью — именно ее симптомы автор этих строк ощутил на себе. Механизм ее развития до сих пор не изучен до конца, но, вероятно, он имеет общие корни с другим опаснейшим врагом альпинистов — высотным отеком мозга.

В условиях низкого атмосферного давления и нехватки кислорода (гипоксии) в мозге происходит цепочка процессов, приводящих к нарушению кровообращения, легкому отеку и увеличению внутричерепного давления. В той или иной мере горная болезнь появляется почти у всех восходителей, и чаще всего ее симптомы исчезают через несколько дней. Если же дело дошло до высотного отека мозга, жизнь альпиниста оказывается в смертельной опасности и требуется немедленная эвакуация.

Еще одна, по-настоящему парадоксальная высотная болезнь — высотный отек легких. Природа всегда экономна, и для оптимизации кровоснабжения органа дыхания в нашем организме работает механизм гипоксического сужения сосудов (по-научному — вазоконстрикции). При разном положении тела различные участки легкого могут сдавливаться и недополучать воздух. Если какой-то части легкого не хватает кислорода, то сосуды в ней сокращаются. В идеале это должно приводить к перераспределению кровотока между участками легких и обеспечивать организму максимальное поступление кислорода в любой ситуации. Так и происходит при нормальном атмосферном давлении. А в горах, при острой гипоксии, этот механизм приводит к судорожному сокращению всей сосудистой сети легких, что еще больше затрудняет и без того нелегкое добывание кислорода из разреженного воздуха. Одновременно вазоконстрикция поднимает давление в сосудах, заставляя плазму крови просачиваться через стенки капилляров. Заполняя просветы альвеол, она вспенивается при каждом вдохе и снижает эффективный объем легких. Высотный отек легких крайне опасен для жизни и настигает в среднем 4% альпинистов выше отметки в 4500 метров.

Гора Канкар-Пунсум. Ее высота — 7 570 метров над уровнем моря. Вероятно, самая высокая непокоренная вершина в мире. Фото: Gradythebadger / Wikipedia

Красные кровяные тельца, эритроциты, — ключевой компонент системы транспорта кислорода в организме. Именно они, а точнее белок гемоглобин, которым они забиты под завязку, улавливает кислород в легких, разносит его по телу и отдает тканям в капиллярах наших органов. Через одну-две недели пребывания на высоте количество эритроцитов, а значит, и содержание гемоглобина в крови возрастает. Одновременно растет ее кислородная емкость и устойчивость человека к гипоксии. Но до сих пор оставался непонятен феномен быстрой акклиматизации. Почему часто всего несколько дней, проведенных на высоте, ставят на ноги человека, страдающего острой горной болезнью? Недавняя статья, опубликованная в журнале Journal of Proteome Research, проливает свет на этот процесс. Оказывается, все самые захватывающие события в эти первые несколько суток на высоте происходят не снаружи, а внутри наших эритроцитов.

Физиологам давно известно, что гемоглобин эффективнее связывает кислород в более щелочной среде (при повышении значения pH), а отдача кислорода лучше происходит при увеличении кислотности (низкие рН). Углекислый газ, растворяясь в крови, дает слабую углекислоту. При этом углекислый газ образуется в тканях, а удаляется из организма в легких с выдохом. Получается, что большое количество углекислого газа в тканях заставляет гемоглобин охотнее отдавать кислород, а его малая концентрация в легких, наоборот, стимулирует гемоглобин захватывать кислород. Этот эффект получил у физиологов название эффект Бора. Он прекрасно работает на уровне моря, но вот в горах этот изящный природный механизм начинает барахлить. С высотой давление воздуха, а значит, и парциальное давление углекислого газа в нем стремительно падает. Углекислый газ уходит из крови, а кровь защелачивается. Гемоглобин начинает все хуже отдавать связанный кислород в тканях. Выход из сложившейся ситуации очевиден: нужно срочно закислить кровь, ну или хотя бы цитоплазму эритроцитов. Исследования показали, что так все и происходит.

Если эритроцит находится в состоянии нормоксии, то есть нормально обеспечен кислородом, разложение глюкозы в нем идет по пентозофосфатному пути. Этот путь — каскад биохимических реакций, за счет которых синтезируется вещество НАДФ•H — очень ценная молекула-восстановитель. Она необходима эритроциту для ремонта постоянно окисляемой клеточной мембраны. Ведь через мембрану непрерывно проходит огромный поток агрессивного окислителя — кислорода, буквально обугливая ее молекулы-фосфолипиды.

Вулкан Эльбрус — самая высокая горная вершина России и Европы. Ее высота — 5642 метра над уровнем моря. Фото: LxAndrew / Wikipedia

Параллельно существует другой важнейший метаболический путь — гликолиз, генерирующий энергию и вырабатывающий кислый продукт обмена — молочную кислоту. Однако при нормоксии он максимально заторможен. Так происходит из-за того, что ферменты, необходимые для его реализации, прочно связаны с мембранным белком, имеющим странное название — анионный транспортный белок полосы 3 (он называется так потому, что при разделении белков эритроцитов методом гель-электрофореза его нашли в третьей полосе).

А теперь хозяин наших эритроцитов оказывается в высокогорье, и у него начинается нехватка кислорода — гипоксия. Как только в клетке появляется достаточно гемоглобина, свободного от кислорода, он взаимодействует с белком полосы 3, выпуская на волю ферменты гликолиза, начинающие разлагать глюкозу до молочной кислоты. Уже на следующий день после подъема на высоту этот сдвиг начинает медленно, но верно увеличивать содержание молочной кислоты в клетке, компенсируя недостаток углекислоты и заставляя гемоглобин лучше отдавать кислород в тканях. К началу третьей недели на высоте эти метаболические изменения выходят на плато, и акклиматизацию альпиниста можно считать законченной.

Вообще, уникальность высокогорья в том, что оно поставило человека в тяжелые условия, выработать к которым культурную адаптацию оказалось решительно невозможно. Теплая одежда, крыша над головой и огонь в очаге просты и отлично защитят от холода и непогоды. Но что делать с недостатком кислорода? Газовые баллоны и барокамеры предполагают высокий уровень технологии, ставший доступным только в последние 100 лет. Но неугомонную эволюцию всегда было тяжело поставить в тупик. И там, где технология оказалась бессильна, на помощь пришел беспощадный естественный отбор. Тысячи лет жизни на высоте обеспечили коренным народностям горных регионов уникальные механизмы устойчивости.

Наиболее исследованы андский и тибетский типы адаптации. У коренного населения Анд — индейцев кечуа и аймара — объем легких больше, а частота дыхания на высоте ниже, чем у пришельцев снизу. По сравнению с жителями равнины и даже с тибетцами в их крови гораздо больше эритроцитов, переносящих кислород, а значит, и гемоглобина. Это позволяет их крови эффективнее захватывать кислород в легких и переносить его в ткани.

Женщина народа кечуа на соляных террасах в перуанских Андах. Фото: Christian Vinces / Фотодом / Shutterstock

Генетические анализы показывают наследственность этих признаков, но одновременно все они очень похожи на изменения, происходящие в организме человека, недавно поселившегося в высокогорье. Кечуа и аймара пришли в Анды примерно 11 тысяч лет назад. Этого времени едва хватило для начала эволюционных процессов. Такой «поверхностный» тип адаптации привел к тому, что кечуа и аймара чувствуют себя на высоте гораздо увереннее жителей равнины. Но одновременно это принесло свои проблемы. Среди аборигенного населения Анд высока распространенность состояния, получившего название хронической горной болезни (не путать с острой!). Высокое содержание эритроцитов в крови приводит к ее загустению и увеличивает давление в сосудах легких. И без того умеренный темп дыхания, характерный для аймара и кечуа, с возрастом снижается, приводя к постоянному недостатку кислорода и еще большему росту содержания гемоглобина. Хроническая горная болезнь появляется лишь при длительной жизни в высокогорье, обычно в пожилом возрасте, и исчезает при переселении вниз.

Гораздо более глубокие адаптации обнаружились у горцев Центральной Азии. Выяснилось, что у тибетцев и этнически близких к ним шерпов резко повышена частота дыхания. При этом, вопреки ожиданиям, у них лишь слегка увеличен гемоглобин — 16,9 г/100 мл при норме в 13−15 г для человека на уровне моря. В то же время по сравнению с обычными людьми их ткани производят почти в два раза больше окиси азота — одного из главных сосудорасширяющих факторов в организме человека. Именно поэтому их капиллярное русло намного шире, чем у жителей более низких районов. А главное, это помогает им избежать одной из главных физических проблем всех альпинистов — гипоксической вазоконстрикции. В норме у большинства тибетцев и шерпов этот гибельный для альпинистов рефлекс вообще не работает. Поэтому высотный отек легких у них — редкость.

Носильщик в Непале. Фото: Rickson Davi Liebano / Фотодом / Shutterstock

Исследования показывают, что коренное население Тибета и Гималаев мигрировало в эти места около 25 000 лет назад. Этого времени эволюции уже хватило, чтобы приспособить их организмы к суровым горным условиям на качественно лучшем уровне, чем у индейцев Анд. Исследования генома тибетцев показали, что они обладают своеобразными вариантами генов EGLN1, PPARA и EPAS1, кодирующих белки, которые участвуют в созревания новых эритроцитов. Еще одним важнейшим геном этого ряда оказался EPAS1. По-видимому, тибетские варианты этих генов блокируют избыточное образование эритроцитов, не доводя дело до хронической горной болезни. Однако самое захватывающее выяснилось при анализе однонуклетидных полиморфизмов — отличий в структуре гена на отдельный нуклеотид. Оказалось, что тибетский вариант гена EPAS1, ассоциированный со сниженным содержанием гемоглобина в крови, уникален и совпадает с вариантом этого гена, найденного в геноме денисовского человека. Того самого загадочного гоминида, чья фаланга пальца была найдена в Денисовой пещере на Алтае и который умудрился оставить свой след в геноме меланезийцев и, как мы теперь знаем, помог тибетцам приспособиться к суровым горным условиям.

 Дмитрий Лебедев

на первый взгляд смешно, на деле — смертельная опасность. Новости. Первый канал

В последнее время врачам все чаще приходится спасать любителей поднять себе настроение с помощью так называемого веселящего газа. Препарат для анестезии — закись азота — закачивают в воздушные шарики. Непосвященные люди даже не догадываются, чем торгуют в сквере, украшенном как для детского утренника. С точки зрения закона ничего запрещенного не происходит, но медики в ужасе – каждый вдох веселящего газа мажет оказаться последним.

«С человеком не справиться было, никакие уговоры, никакие угрозы, готов был ругаться со всеми, пытались и отбирать, и что-то еще — скандалы, истерики. Синеют губы, он уже отключается, и тут же он надувает еще один шарик и дальше дышит», — вспоминает Юлия.

О своем горе Юлия пока не рассказывает знакомым. Третьи сутки за жизнь мужа борются врачи. Он отравился веселящим газом. «Я бы не назвала это веселящий газ. Это, скорее всего, какое-то одурманивание», — говорит жена пострадавшего.

То, что муж Юли, который дышал веселящим газом, дожил до реанимации – еще повезло, уверен анестезиолог Константин Лейтес.

Веселящий газ или закись азота — первый в истории медицины газ, который стали применять для наркоза. Но при операциях вещество вводится в организм пациента дозированно, через фильтры, при этом всегда разбавляется кислородом. Один вдох закиси азота в чистом виде может обернуться сложнейшими психическими заболеваниями, бесплодием, сердечной недостаточностью. И это лишь самые безобидные последствия.

«Закись азота угнетает дыхание. У него есть такая тенденция в легких накапливаться, и он может задушить человека. Потерял сознание, забыл, как дышать, и, как правило, уже приехавшая минут через 40-50 «скорая» уже мало ему может чем помочь», — рассказывает анестезиолог.

Константин хвастается успешным бизнесом. В его интернет-магазине бойко идет торговля: в офисе с голыми стенами и без вывески он охотно демонстрирует товар. На себе.

Смех, пусть и без причины, который помогает забыть о проблемах на целый день, почти рекламный слоган. Константин не видит ничего в том, чтобы дышать веселящим газом прямо на работе, и не важно, что через полчаса за руль.

«Это не важно — человек дышит, нюхает, колется, пьет таблетки, зависимость одинаково формируется, потому что это химическое вещество, которое все равно попадает в мозг», — поясняет врач-нарколог Елена Сокольчик.

Молодые люди торгуют газом у ночного клуба. И таких точек по Москве — десятки. В Петербурге на одной из самых оживленных улиц машины с шариками на крыше припаркованы чуть ли не через каждые двадцать метров. Аварийный сигнал привлекает внимание.

Закиси азота нет в списке запрещенных препаратов. В России есть один завод, который ее производит. Оказалось, купить газ может только юридическое лицо, для медицинских целей или для технических. В первом случае необходима фармацевтическая лицензия, во втором — лишь электронная заявка.

«Указать цели приобретения, допустим, для автоспорта, реквизиты предприятия, с кем заключить договор. Вы оплачиваете, приезжаете, забираете, потому что это опасный груз, транспортные компании не берутся», — говорит менеджер отдела продаж.

То есть фактически заявка — формальность, обещание использовать газ по назначению, за выполнением которого никто не будет следить.

«Здесь есть казус в законе. Газ можно приобретать, где угодно и у кого угодно, поэтому нужно для технических компаний предусмотреть вопрос получения лицензии на право работать с этой продукцией», — разъясняет кандидат фармацевтических наук, директор аналитической компании в сфере здравоохранения Давид Мелек-Гусейнов.

Правда, кто мог бы выдавать такие лицензии, пока неясно. Когда мужа Юли привезли в больницу, врачи не сразу поняли, чем именно он отравился и как газ, используемый при анестезии, попал в организм больного. Никаких прогнозов до сих пор, у него сильнейшая интоксикация, практически все лекарства бессильны.

Александр торгует веселящим газом среди бела дня. Тысячи прохожих, и он смело идет в народ, навязчиво предлагая попробовать смех на вкус. Подходят дети, пока просто посмотреть. Другие ребята — чуть постарше — все-таки купили шарик. Первый канал не может показать их лица, они признались: им нет 18. О том, что они пробуют веселящий газ, мама не знает. «Просто это смешно и весело! Я не знаю, что это за газ, но хороший газ! Нам сказали, для здоровья не вреден», — говорят дети.

пульмонолог — о лечении COVID-19 оксидом азота и гелием — РТ на русском

Метод лечения тяжелобольных пациентов с COVID-19 ингаляциями гелия и оксида азота может эффективно сочетаться с искусственной вентиляцией лёгких. Об этом в беседе с RT рассказал профессор РНИМУ им. Пирогова, врач-пульмонолог Александр Карабиненко. Специалист частично поддержал высказанное ранее заведующим кафедрой Российского национального исследовательского медицинского университета имени Пирогова, председателем Российского респираторного общества Александром Чучалиным мнение о целесообразности лечения COVID-19 с помощью газовых смесей. Вместе с тем Карабиненко отметил, что этот метод технологически сложный и потребует серьёзных ресурсов, специальной аппаратуры и квалифицированных специалистов. Также врач подчеркнул, что применение гелия и оксида азота имеет ряд противопоказаний.

Ингаляции гелия и оксида азота могут применяться для лечения коронавирусной инфекции нового типа у тяжелобольных пациентов, однако этот метод технологически сложен и имеет противопоказания. Об этом в интервью RT заявил заслуженный врач России, профессор РНИМУ им. Пирогова, врач-пульмонолог Александр Карабиненко.

Так он прокомментировал слова академика РАН, директора НИИ пульмонологии ФМБА Александра Чучалина о целесообразности лечения COVID-19 с помощью газовых смесей — гелия и окиси азота. Такую точку зрения Чучалин высказал в ходе онлайн-совещания по противодействию COVID-19, которое провёл президент России Владимир Путин.

• Онлайн-совещание по противодействию COVID-19
• © Sputnik/Alexei Druzhinin/Kremlin via REUTERS

Также академик Чучалин рассказал, что в НИИ им. Склифосовского уже получены положительные результаты лечения пациентов такой смесью — оксид азота улучшает микроциркуляцию крови и предотвращает тромбообразование, а нагретый гелий убивает вирусы.

Также по теме

«Начнём лечить на ранней стадии»: российский диагност — о компьютерной томографии и других методах определения COVID-19

Компьютерная томография становится главным инструментом диагностики COVID-19, так как точность этого метода составляет 97—98%. Об этом…

Для использования газовых смесей разработан российский аппарат «Тианокс», который, по информации специалиста, начнут выпускать серийно по госзаказу.

По словам Александра Карабиненко, лечение газовыми смесями действительно может быть весьма эффективным для тяжелобольных коронавирусной инфекцией, особенно вместе с применением аппаратов искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ).

«Оба метода, как ИВЛ, так и лечение гелиевыми смесями с оксидом азота, эффективны при тяжёлой дыхательной недостаточности»,— подтвердил профессор Карабиненко.

Однако, по мнению специалиста, предложенная методика имеет ряд ограничений. «Этот метод лечения известен давно, его активно применяют последние 20 лет. Однако получение таких газовых смесей — дело непростое. Их заказывают заранее, изготавливают на специальных предприятиях», — отметил собеседник RT.

«Нужна особая аппаратура и специалисты, обученные методике. К тому же есть противопоказания. Нельзя просто так дать дышать человеку инертным газом», — объяснил Карабиненко.

Специалист добавил, что быстро обеспечить всю страну оборудованием для таких ингаляций непросто — даже в обычных столичных стационарах его пока нет. По словам пульмонолога, система здравоохранения испытывает повышенную нагрузку, в связи с этим специалист отметил, что обеспечение больниц приборами для ингаляций будет «материально накладно для медицины».

Диоксины и их воздействие на здоровье людей

История вопроса

Диоксины являются загрязнителями окружающей среды. Они входят в состав «грязной дюжины» – группы опасных химических веществ, известных как стойкие органические загрязнители. Диоксины вызывают особое беспокойство в связи с их высоким токсическим потенциалом. Эксперименты показывают, что они воздействуют на целый ряд органов и систем.

Попав в организм человека, диоксины долгое время сохраняются в нем благодаря своей химической устойчивости и способности поглощаться жировыми тканями, в которых они затем откладываются. Период их полураспада в организме оценивается в 7-11 лет. В окружающей среде диоксины имеют тенденцию накапливаться в пищевой цепи. Концентрация диоксинов увеличивается по мере следования по пищевой цепи животного происхождения.

Химическое название диоксина – 2,3,7,8- тетрахлородибензо пара диоксин (ТХДД). Название «диоксины» часто используется для семейства структурно и химически связанных полихлорированных дибензо-пара-диоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ). Некоторые диоксиноподобные полихлорированные бифенилы (ПХБ) с похожими токсическими свойствами также входят в понятие «диоксины». Выявлено 419 типов относящихся к диоксинам соединений, но лишь 30 из них имеют значительную токсичность, а самыми токсичными являются ТХДД.

Источники диоксинового загрязнения

Диоксины образуются, главным образом, в результате промышленных процессов, но могут также образовываться и в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов и лесные пожары. Диоксины являются побочными продуктами целого ряда производственных процессов, включая плавление, отбеливание целлюлозы с использованием хлора и производство некоторых гербицидов и пестицидов. Основными виновниками выбросов диоксинов в окружающую среду часто являются неконтролируемые мусоросжигательные установки (для твердых и больничных отходов) из-за неполного сжигания отходов. Существуют технологии, позволяющие осуществлять контролируемое сжигание отходов при низких выбросах.

Несмотря на локальное образование диоксинов, их распространение в окружающей среде носит глобальный характер. Диоксины можно обнаружить в любой части мира практически в любой среде. Самые высокие уровни этих соединений обнаруживаются в почвах, осадочных отложениях и пищевых продуктах, особенно в молочных продуктах, мясе, рыбе и моллюсках. Незначительные уровни обнаруживаются в растениях, воде и воздухе.

Во всем мире имеются обширные запасы отработанных промышленных масел на основе ПХБ, многие из которых содержат высокие уровни ПХДФ. Длительное хранение и ненадлежащая утилизация этих материалов может приводить к выбросам диоксина в окружающую среду и загрязнению пищевых продуктов людей и животных. Утилизировать отходы на основе ПХБ без загрязнения окружающей среды и популяций людей не просто. С такими материалами необходимо обращаться как с опасными отходами, и лучшим способом их утилизации является сжигание при высоких температурах в специально оборудованных местах.

Случаи диоксинового загрязнения

Многие страны контролируют пищевые продукты на наличие диоксинов. Это способствует раннему выявлению загрязнения и часто позволяет предотвратить крупномасштабные последствия. Во многих случаях загрязнение диоксинами происходит через загрязненный корм для животных, например случаи повышенного уровня содержания диоксинов в молоке или корме для животных были увязаны с гранулами глины, жиров или цитрусовых, используемых при изготовлении животных кормов.

Некоторые случаи диоксинового загрязнения были более значительными, с более широкими последствиями для многих стран.

В конце 2008 года Ирландия сняла с продажи многочисленные тонны свинины и продуктов из свинины, так как во взятых образцах свинины были обнаружены уровни диоксинов, превышающие безопасный уровень в 200 раз. Это привело к снятию с продажи в связи с химическим загрязнением одной из самых крупных партий пищевых продуктов. Оценки риска, проведенные Ирландией, показали, что проблемы для общественного здравоохранения нет. Было прослежено, что источником загрязнения были зараженные корма.

В 1999 году высокие уровни диоксинов были обнаружены в домашней птице и яйцах из Бельгии. Затем загрязненные диоксином продукты животного происхождения (домашняя птица, яйца, свинина) были обнаружены в некоторых других странах. Источником был корм для животных, загрязненный в результате незаконной утилизации отработанных промышленных масел на основе ПХБ.

В 1976 году на химическом заводе в Севесо, Италия, произошел выброс больших количеств диоксинов. Облако ядовитых химических веществ, включая ТХДД, вырвалось в воздух и, в конечном итоге, заразило территорию в 15 квадратных километров, на которой проживало 37 000 человек.

Экстенсивные исследования среди подвергшегося воздействию населения продолжаются для определения долговременных последствий этого инцидента на здоровье людей.

Проводятся также экстенсивные исследования последствий для здоровья ТХДД в связи с его присутствием в некоторых партиях гербицида Эйджент Ориндж (Agent Orange), использовавшегося в качестве дефолианта во время войны во Вьетнаме. До сих пор исследуется его связь с определенными типами рака, а также с диабетом.

Несмотря на то, что воздействию диоксинов могут подвергаться все страны, большинство сообщений о случаях загрязнения поступает из промышленно развитых стран, где для выявления проблем, связанных с диоксинами, имеются надлежащий мониторинг за загрязнением пищевых продуктов, более высокий уровень осведомленности об опасности и лучшие нормативные средства управления.

Было зарегистрировано также несколько случаев преднамеренного отравления людей. Самым значительным из них является случай отравления Виктора Ющенко, Президента Украины, лицо которого было обезображено хлоракне.

Последствия воздействия диоксинов на здоровье человека

Кратковременное воздействие на человека высоких уровней диоксинов может привести к патологическим изменениям кожи, таким как хлоракне и очаговое потемнение, а также к изменениям функции печени. Длительное воздействие приводит к поражениям иммунной системы, формирующейся нервной системы, эндокринной системы и репродуктивных функций.

В результате хронического воздействия диоксинов у животных развиваются некоторые типы рака. В 1997 и 2012 годах Международное агентство ВОЗ по исследованию рака (МАИР) сделало оценку ТХДД. На основе данных о животных и эпидемиологических данных о людях ТХДД был классифицирован МАИР как «известный человеческий канцероген». Однако ТХДД не оказывает воздействия на генетический материал, и существует такой уровень воздействия, ниже которого риск развития рака становится незначительным.

В связи с повсеместным распространением диоксинов все люди подвергаются его воздействию и имеют определенный уровень диоксинов в организме, который приводит к так называемой нагрузке на организм. Нынешнее обычное фоновое воздействие, в среднем, не имеет последствий для здоровья человека. Однако из-за высокого токсического потенциала этого класса соединений необходимо принимать меры для снижения уровня фонового воздействия.

Чувствительные подгруппы

Наиболее чувствителен к воздействию диоксина развивающийся плод. Новорожденный ребенок с быстро развивающимися системами органов может также быть более уязвимым перед определенными воздействиями. Некоторые люди или группы людей могут подвергаться воздействию более высоких уровней диоксинов из-за своего питания (например, жители некоторых частей мира, употребляющие в пищу много рыбы) или своего рода деятельности (например, работники целлюлозно-бумажной промышленности, мусоросжигательных заводов, свалок опасных отходов).

Профилактика и контроль воздействия диоксинов

Надлежащее сжигание загрязненных материалов является наилучшим доступным методом профилактики и контроля воздействия диоксинов. С помощью этого метода можно также уничтожать отработанные масла на основе ПХБ. В процессе сжигания требуются высокие температуры – свыше 850°С. Для уничтожения больших количеств загрязненных материалов необходимы еще более высокие температуры – 1000° и выше.

Наилучшим путем предотвращения или снижения уровня воздействия диоксинов на людей является принятие мер, ориентированных на источник, например, строгий контроль промышленных процессов для максимально возможного снижения уровня выделяемых диоксинов. Это является обязанностью национальных правительств. Комиссия «Кодекс Алиментариус» приняла в 2001 году Кодекс практики по мерам, ориентированным на источник, для уменьшения загрязнения пищевых продуктов химикатами (CAC/RCP 49-2001) и в 2006 году был принят Кодекс практики для предотвращения и снижения уровня загрязнения пищевых продуктов и кормов диоксинами и диоксиноподобными ПХБ (CAC/RCP 62-2006).

Более 90% случаев воздействия диоксинов на людей происходит через пищевые продукты, главным образом, через мясные и молочные продукты, рыбу и моллюсков. Следовательно, защита пищевых продуктов имеет решающее значение. В дополнение к принятию ориентированных на источник мер для уменьшения выбросов диоксина, необходимо также не допускать вторичного загрязнения пищевых продуктов в пищевой цепи. Решающее значение для производства безопасных пищевых продуктов имеют надлежащие средства управления и практика во время первичного производства, обработки, распределения и продажи.

Как отмечается в приведенных выше примерах, первопричиной загрязнения пищевых продуктов часто является загрязненный корм для животных.

Необходимы системы мониторинга за загрязнением пищевых продуктов, не допускающие превышение приемлемых уровней. Производители кормов и пищевых продуктов несут ответственность за обеспечение безопасного сырья и безопасных производственных процессов, а национальные правительства должны контролировать безопасность продовольственного снабжения и принимать меры для защиты здоровья населения.

Национальные правительства должны контролировать безопасность пищевых продуктов и принимать меры для охраны здоровья населения. В случае подозрения на загрязнение страны должны иметь планы действий в чрезвычайных обстоятельствах для выявления, задержания и утилизации загрязненных кормов и пищевых продуктов. Население, подвергшееся воздействию, необходимо обследовать с точки зрения уровня воздействия (например, измерить уровень загрязнителей в крови или материнском молоке) и его последствий (например, установить клиническое наблюдение для выявления признаков плохого состояния здоровья).

Что должны делать потребители для снижения риска воздействия?

Удаление жира с мяса и потребление молочных продуктов с пониженным содержанием жира может уменьшить воздействие диоксиновых соединений. Сбалансированное питание (включающее фрукты, овощи и злаки в надлежащих количествах) также позволяет избежать чрезмерного воздействия диоксина из какого-либо одного источника. Эта долговременная стратегия направлена на уменьшение нагрузки на организм и имеет особую значимость для девушек и молодых женщин, так как способствует уменьшению воздействия на развивающийся плод, а затем на находящегося на грудном вскармливании ребенка.

Что необходимо для выявления и измерения уровня диоксинов в окружающей среде и пищевых продуктах?

Для проведения количественного химического анализа диоксинов необходимы современные методы, доступные только в ограниченном числе лабораторий в мире. Стоимость таких анализов очень высока и зависит от типа образца – от более 1000 долларов США за анализ одной биологической пробы до нескольких тысяч долларов США за проведение всесторонней оценки выбросов из мусоросжигательной установки.

Разрабатывается все большее число методов биологического скрининга (на основе клеток или антител). Использование таких методов для исследований образцов пищевых продуктов пока еще не в достаточной степени легализировано. Такие методы скрининга позволят проводить большее число анализов по более низкой стоимости. В случае позитивного скрининг-теста для подтверждения результатов необходимо проводить более сложные химические анализы.

Деятельность ВОЗ, связанная с диоксинами

В 2015 г. ВОЗ впервые опубликовала оценки глобального бремени болезней пищевого происхождения. В этом контексте рассматривались последствия воздействия диоксинов на репродуктивную способность и функцию щитовидной железы. Рассмотрение только в этих 2 плоскостях позволяет предположить, что в некоторых частях мира такое воздействие может в значительной мере усугублять бремя болезней пищевого происхождения

Уменьшение воздействия диоксина является важной целью общественного здравоохранения. С целью разработки руководства по допустимым уровням воздействия ВОЗ провела ряд совещаний экспертов для определения приемлемого уровня поступления диоксинов в организм человека.

В 2001 году Совместный экспертный комитет Продовольственной и сельскохозяйственной организации Организации Объединенных Наций (ФАО)/ВОЗ по пищевым добавкам (СЭКПД) провел усовершенствованную всестороннюю оценку риска воздействия ПХДД, ПХДФ и «диоксиноподобных» ПХБ.

Для оценки долговременных или кратковременных рисков для здоровья, связанных с этими веществами, необходимо оценивать общее или среднее поступление через несколько месяцев, а приемлемый уровень поступления необходимо оценивать, как минимум, через один месяц. В предварительном порядке эксперты установили приемлемый уровень ежемесячного поступления в 70 пикограмм/кг в месяц. Это то количество диоксинов, которое может поступать в организм человека на протяжении всей его жизни без обнаруживаемых последствий для здоровья.

ВОЗ в сотрудничестве с ФАО через Комиссию «Кодекс Алиментариус» разработала «Кодекс практики для предотвращения и снижения уровня загрязнения пищевых продуктов и кормов диоксинами и диоксиноподобными ПХБ». Этот документ представляет собой руководство для соответствующих национальных и региональных органов в области принятия превентивных мер.

ВОЗ также отвечает за Программу мониторинга и оценки загрязнения пищевых продуктов в рамках Глобальной системы мониторинга окружающей среды. Эта программа, известная под названием GEMS/Food, предоставляет информацию об уровнях и тенденциях загрязнителей в пищевых продуктах через сеть участвующих в ней лабораторий более чем из 50 стран мира. Диоксины включены в эту программу.

ВОЗ также проводит периодические исследования уровней содержания диоксинов в материнском молоке, главным образом в европейских странах. Эти исследования позволяют оценить воздействие на людей диоксинов из всех источников. Последние данные свидетельствуют о том, что за последние два десятилетия меры, введенные в ряде стран для контроля выбросов диоксина, привели к значительному уменьшению воздействия этих соединений. Данных из развивающихся стран не достаточно для анализа тенденций во времени.

ВОЗ также проводит периодические исследования уровней содержания диоксинов в материнском молоке. Эти исследования позволяют оценить воздействие на людей диоксинов из всех источников. Недавние данные свидетельствуют о том, что за последние два десятилетия меры, введенные в ряде стран для контроля выбросов диоксинов, привели к значительному уменьшению воздействия этих соединений.

ВОЗ продолжает эти исследования в сотрудничестве с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП), в контексте «Стокгольмской конвенции» — международного соглашения о сокращении выбросов определенных устойчивых органических загрязнителей, включая диоксины. Рассматривается возможность принятия ряда мер по сокращению выделения диоксинов в процессе сжигания и производства. ВОЗ и ЮНЕП проводят глобальные обследования грудного молока, в том числе во многих развивающихся странах, в целях мониторинга мировых тенденций загрязнения диоксинами и эффективности мер, осуществляемых в рамках Стокгольмской конвенции.

Диоксины присутствуют в виде сложной смеси в окружающей среде и пищевых продуктах. Для оценки потенциального риска всей смеси по отношению к этой группе загрязнителей применяется понятие токсической эквивалентности.

ВОЗ установила факторы токсической эквивалентности (ФТЭ) диоксинов и родственных соединений и проводит их регулярную переоценку на консультациях экспертов. Установлены значения ВОЗ-ФТЭ, которые применяются для людей, млекопитающих, птиц и рыб.

 

Зачем организму азот?

Мужчина режет бифштекс.

Кредит изображения: SpecialDinner / iStock / Getty Images

Вашему телу необходим азот для производства белков в мышцах, коже, крови, волосах, ногтях и ДНК. По данным Королевского химического общества, вы получаете азот из белковосодержащих продуктов в своем рационе. Эти продукты включают мясо, рыбу, бобовые, орехи, яйца, молоко и другие молочные продукты.

Как это работает

По данным Virtual Chembook из Elmhurst College, вашему организму нужен азот в аминокислотах из белковой пищи, чтобы производить другие аминокислоты, которые оно использует для синтеза человеческих белков.Мало того, что ваши ткани содержат белок, ваши метаболические процессы зависят от ферментов, каждый из которых состоит из различных видов белков. ДНК нуклеиновой кислоты, из которой состоят ваши гены, и РНК, которая участвует в синтезе белка, также содержат азот.

Функции

Нормальный рост, замещение клеток и восстановление тканей — все это требует азота для производства новых клеток. Хотя в окружающей среде много азота, люди не могут напрямую использовать его из воздуха или почвы, а вместо этого зависят от микробов и зеленых растений, которые преобразуют его в форму, которую может использовать наш организм.Ваше тело постоянно перерабатывает азот из аминокислот. Если аминокислоты не используются для синтеза белка, они могут быть разбиты на компоненты, включая азот, для производства энергии. Азот также можно использовать для производства других типов соединений, не являющихся белками, таких как гем в гемоглобине, который переносит кислород в красных кровяных тельцах.

Требования

Здоровому взрослому мужчине необходимо около 105 миллиграммов азота на килограмм или 2,2 фунта в день.По данным Международного молочного фонда, около 0,83 грамма белка на килограмм в день считается достаточным для покрытия потребности в азоте. Это означает, что мужчине с весом 220 фунтов потребуется 83 грамма или около 3 унций белка в день, чтобы удовлетворить свои потребности в азоте. Распад белка приводит к образованию аммиака, азотсодержащего побочного продукта, который организм удаляет.

Дополнительная информация

Ваш организм выводит аммиак, превращая его в мочевину, которая затем выводится почками с мочой.Таким образом, азот возвращается в окружающую среду. В отличие от населения слаборазвитых стран, американцы обычно не страдают от недостатка азота в рационе, если только они не придерживаются экстремальных диет, не содержащих достаточного количества белка. Симптомы дефицита включают выпадение волос, замедленное заживление ран, мышечную слабость и истощение, ломкость и выпадение волос.

Азот и вода

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Азот и вода

Шугар-Крик, штат Индиана, — ручей, протекающий через удобренные сельхозугодья.

Питательные вещества, такие как азот и фосфор , необходимы для роста и питания растений и животных, но избыток определенных питательных веществ в воде может вызвать ряд неблагоприятных последствий для здоровья и окружающей среды. Азот в форме нитрата, нитрита или аммония является питательным веществом, необходимым для роста растений. Около 78% воздуха, которым мы дышим, состоит из газообразного азота, а в некоторых областях США, особенно на северо-востоке, определенные формы азота обычно выпадают в виде кислотных дождей .

Конечно, азот используется в сельском хозяйстве для выращивания сельскохозяйственных культур, и на многих фермах ландшафт был значительно изменен, чтобы максимизировать сельскохозяйственную продукцию. Поля были выровнены и модифицированы для эффективного отвода лишней воды, которая может выпасть в виде осадков или из оросительных систем .

На этом изображении изображен Шугар-Крик в Индиане, который был сильно модифицирован для использования людьми. Как обычно встречается в небольших сельскохозяйственных ручьях, Шугар-Крик был выпрямлен, углублен, и в нем были установлены водостоки, способствующие быстрому удалению воды с сельскохозяйственных угодий.Если на посевных площадях будет обнаружен избыток азота, дренажная вода может внести его в такие ручьи, которые будут стекать в другие более крупные реки и могут оказаться в Мексиканском заливе, где избыток азота может привести к гипоксическим условиям (недостаток кислорода ).

Источники азота

Удобрения и другие химикаты вносятся на посевные поля по всему миру. Из-за стока излишки химикатов могут попасть в водоемы и ухудшить качество воды.

Кредит: Pixabay — Creative Commons

.

Несмотря на то, что в окружающей среде содержится много азота, он также попадает через сточные воды и удобрения.Химические удобрения или навоз обычно вносят в посевы для добавления питательных веществ. Может быть сложно или дорого удерживать на месте весь азот, приносимый на фермы в качестве корма или удобрений и производимый навозом животных. Если на фермах не построены специализированные сооружения, сильные ливни могут вызвать сток, содержащий эти материалы, в близлежащие ручьи и озера. Очистные сооружения , которые специально не удаляют азот, также могут приводить к избыточному уровню азота в поверхностных или подземных водах .

Нитраты могут попасть в воду непосредственно в результате стока удобрений, содержащих нитраты. Некоторое количество нитратов попадает в воду из атмосферы, которая несет азотсодержащие соединения, полученные из автомобилей и других источников. Ежегодно из атмосферы в Соединенных Штатах выпадает более 3 миллионов тонн азота, получаемого естественным путем в результате химических реакций или сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и бензин. Нитраты также могут образовываться в водоемах в результате окисления других форм азота, включая нитрит, аммиак и органические соединения азота, такие как аминокислоты.Аммиак и органический азот могут попадать в воду через сточные воды и стоки с земель, где вносился или хранился навоз.

Источники азота в Мексиканском заливе

Выявление источников питательных веществ — сложная задача, потому что бассейн реки Миссисипи площадью более 1,2 миллиона квадратных миль является четвертым по величине бассейном в мире. Он охватывает около 40 процентов из 48 штатов, находящихся на нижнем уровне. Есть 31 штат, которые через бассейн реки Миссисипи впадают в Мексиканский залив, а источники питательных веществ находятся по всему бассейну .

Удобрения, используемые для обработки сельскохозяйственных культур, загрязнения воздуха и навоза, являются одними из основных источников азота, переносимого из бассейна реки Миссисипи в Мексиканский залив.

Проблемы с превышением уровня азота в окружающей среде

Избыток азота может нанести вред водным объектам

Избыток азота может вызвать чрезмерную стимуляцию роста водных растений и водорослей. Чрезмерный рост этих организмов, в свою очередь, может закупорить водозаборы, использовать растворенного кислорода при разложении и заблокировать свет для более глубоких вод. Озеро и водохранилище Может произойти эвтрофикация, которая приводит к появлению неприглядных водорослей на поверхности воды, иногда может приводить к гибели рыбы и даже к озеру, лишая его кислорода. Эффективность дыхания рыб и водных беспозвоночных может снижаться, что приводит к уменьшению разнообразия животных и растений и влияет на то, как мы используем воду для рыбалки, плавания и катания на лодках.

Избыток азота в воде может нанести вред людям

Цветущие водоросли на озере Ле-Аука-На, штат Иллинойс.

Кредит: Пол Террио, USGS

Избыток азота в виде нитратов в питьевой воде может быть вредным для грудных детей и молодняка домашнего скота. Чрезмерное количество нитратов может привести к ограничению транспорта кислорода в кровотоке. Младенцам в возрасте до 4 месяцев не хватает ферментов, необходимых для коррекции этого состояния («синдром голубого ребенка»).

Вариация нитратов в США

Концентрация нитратов (формы азота) в водоемах сильно различается по территории Соединенных Штатов.Природные и антропогенные процессы определяют концентрацию нитратов в воде. Национальная программа атмосферных выпадений разработала карты, показывающие структуру нитратов, такую ​​как приведенная ниже, показывающая пространственную структуру нитратов в выбранных местах отбора проб на 2002 год. Вы должны знать, что эта контурная карта была разработана с использованием измерений нитратов в конкретных местах отбора проб; таким образом, изолинии и изолинии были созданы с использованием интерполяции между точками данных. Вам не обязательно использовать карту для документирования содержания нитратов в водоеме в определенном месте на карте, а, скорее, использовать карту как общий индикатор содержания нитратов по всей стране.

Источник: Национальная программа атмосферных отложений (NRSP-3) / Национальная сеть тенденций. (2004). Офис программы NADP, Управление водных ресурсов штата Иллинойс, 2204 Griffith Dr., Champaign, IL 61820.

Риски загрязнения нитратами неглубоких подземных вод

Большая часть страны использует подземные воды в качестве основного источника воды для многих нужд, от питьевой воды и других домашних нужд до орошения и общественного пользования, например, для водоснабжения парков. Конечно, геология и факторы, влияющие на доступность грунтовых вод, сильно различаются географически, но во многих местах, например на юге Джорджии, есть водоносные горизонты, которые могут поставлять много пресной воды очень близко к поверхности суши.Поскольку загрязнение азотом представляет собой большую проблему в неглубоких водоносных горизонтах , стоит знать, какие водоносные горизонты в Соединенных Штатах будут больше подвержены риску загрязнения азотом .

Карта, разработанная для исследования Геологической службы США, показывает районы с наибольшим риском загрязнения неглубоких подземных вод нитратами. Как правило, уязвимость водоносного горизонта представлена ​​дренажными характеристиками почвы — легкостью, с которой вода и химические вещества могут проникать в грунтовые воды — и степенью, в которой лесные массивы перемежаются с посевными площадями.Использование карты рисков для выявления и определения приоритетности загрязнения на более подробном уровне, чем представлено здесь, не рекомендуется, поскольку местные различия в землепользовании, практики орошения , тип водоносного горизонта и количество осадков могут привести к концентрациям нитратов, которые не соответствуют моделям риска. показаны в национальном масштабе.

Хотите узнать больше об азоте и воде? Следуйте за мной на сайт «Питательные вещества и эвтрофикация»!

Наука на расстоянии

Азот Азот — это бесцветный газ без запаха, который является самым распространенным веществом в атмосфере Земли.Это также важная часть некоторых органических молекул и живого вещества. Азот является шестым по содержанию веществом во Вселенной и составляет около 75 процентов от веса атмосферы Земли. Свободный азот содержится в газах, выделяемых вулканами и некоторыми минеральными источниками. Он также содержится в таких минералах, как селитра, нитрат натрия, почва, гуано, аммиак, соли аммония и морская вода. Азот и жизнь Животные и растения не могут использовать свободный газообразный азот.Бактерии, живущие в корнях растений, таких как горох, поглощают атмосферный азот и вместе с другими микроорганизмами превращают этот газ в соли аммония и нитраты. Растения получают необходимый им азот из неорганических соединений азота в почве. Животные получают необходимый им азот из растений или других животных. Содержание азота в почве, в которой начинается цикл, обогащается и обновляется за счет выделения и разложения животных и растений. Часть захваченного азота возвращается в воздух, поскольку бактерии в почве разлагают азотные соединения и возвращают элемент обратно в газообразную форму. Люди постоянно вдыхают азот в легкие и из них выходят без каких-либо серьезных побочных эффектов. Газообразный азот слегка растворяется в крови и безвредно циркулирует по телу. Однако под давлением, например, когда человек ныряет в глубокую воду, количество растворенного азота увеличивается. Если декомпрессия выполняется медленно и осторожно, растворенный азот выходит из жидкостей организма и может быть удален через легкие, но, если декомпрессия слишком быстрая, «изгибы» вызывают сильную боль и даже смерть.Эта болезнь вызывается пузырьками азота, которые быстро выходят из раствора в кровоток. Использует При комнатной температуре газообразный азот инертен и поэтому может использоваться для исключения кислорода и влаги из химических реакций или потенциально опасных ситуаций. При низких температурах сжиженный азот в жидком состоянии может использоваться для сублимационной сушки пищевых продуктов или действовать как охлаждающий агент при транспортировке скоропортящихся пищевых продуктов. Большая часть азота в этой стране используется (вместе с водородом) для производства аммиака.Аммиак широко используется в коммерческих целях. Он нужен при производстве других соединений азота, он превращается в азотную кислоту, нитраты и кальцинированную соду. Аммиак также помогает запускать ракеты после преобразования в гидразин, бесцветное жидкое ракетное топливо.

Азотный цикл

Азот является частью жизненно важных органических соединений в микроорганизмах, таких как аминокислоты, белки и ДНК. Газообразная форма азота (N ₂ ) составляет 78% тропосферы.Можно подумать, что это означает, что у нас всегда много азота, но, к сожалению, это не так. Азот в газообразной форме не может абсорбироваться и использоваться в качестве питательного вещества растениями и животными; сначала он должен быть преобразован нитрифицирующими бактериями, чтобы он мог попасть в пищевые цепи как часть круговорота азота.

Во время преобразования азота цианобактерии сначала преобразуют азот в аммиак и аммоний во время процесса фиксации азота . Растения могут использовать аммиак в качестве источника азота.

Азотфиксация осуществляется по следующей реакции:
N ₂ + 3 H ₂ -> 2 NH ₃

После аммиачной фиксации образующиеся аммиак и аммоний будут переноситься дальше, в течение процесс нитрификации . Аэробные бактерии используют кислород для преобразования этих соединений. Бактерии Nitrosomonas сначала превращают газообразный азот в нитрит (NO ₂ ^–), а затем nitrobacter превращают нитрит в нитрат (NO ₃ ^–), питательное вещество для растений.

Нитрификация осуществляется по следующим реакциям:
2 NH ₃ + 3O ₂ -> 2 NO ₂ + 2 H ⁺ + 2 H ₂ O
2 NO ₂ ^— + O ₂ -> 2 NO ₃ ^—

Растения поглощают аммоний и нитраты в процессе ассимиляции, после чего они превращаются в азотсодержащие органические молекулы, такие как аминокислоты и ДНК.
Животные не могут напрямую усваивать нитраты.Они получают свои питательные вещества, потребляя растения или животных, потребляющих растения.
Когда азотные питательные вещества послужили своей цели в растениях и животных, специализированные разлагающие бактерии начнут процесс, называемый аммонификацией , чтобы преобразовать их обратно в аммиак и водорастворимые соли аммония. После того, как питательные вещества будут преобразованы обратно в аммиак, анаэробные бактерии превратят их обратно в газообразный азот в ходе процесса, называемого денитрификацией .

Денитрификация осуществляется по следующей реакции:
NO ₃ ^— + CH ₂ O + H ⁺ -> ½ N ₂ O + CO ₂ + 1½ H ₂ O

Наконец, азот снова попадает в атмосферу.После релиза весь процесс начинается заново.

Здесь показано схематическое изображение азотного цикла:

Азот как ограничивающий фактор

Хотя процессы преобразования азота часто происходят и производятся большие количества питательных веществ для растений, азот часто является ограничивающим фактором для роста растений. Эту ошибку вызывает вода, протекающая через почву. Питательные вещества, содержащие азот, растворимы в воде, и в результате они легко выводятся, так что они больше не доступны для растений.

Реакция аннамокса

В 1999 году исследователи из Gist-Brocades в Делфте, Нидерланды, обнаружили новую реакцию, которая добавляется к азотному циклу; так называемая реакция аннамокса . В настоящее время обнаружено, что это происходит и в Черном море. Реакция подразумевает превращение нитрита и аммония в чистый газообразный азот (N ₂ ), который затем улетучивается в атмосферу. Механизм реакции запускается недавно обнаруженной бактерией под названием Brocadia anammoxidans .Похоже, это компартментализованная бактерия; Внутри клеточной мембраны можно найти два отсека, которые также окружены мембраной, что является очень редким явлением. Промежуточные продукты реакции включают гидроксиламин и токсичные соединения гидразина. Было обнаружено, что бактериальные мембраны состоят из плохо проницаемых мембран, которые, как считается, действуют как барьер для гидразинов, продуцируемых внутри клетки. Это открытие имеет серьезные последствия, поскольку полностью меняет вклад океанов в азотный баланс.

Источник: NRC Handelsblad, 12-04-2003

Для получения дополнительной информации об азоте перейдите к периодической диаграмме

Вернуться на главную страницу циклов веществ

На страницу циклов загрязнения

Питательные вещества в оросительной воде

Источники и решения: сельское хозяйство

Внесение удобрений в надлежащем количестве, в нужное время года и правильным методом может значительно снизить количество удобрений, попадающих в водоемы.

Не позволяя животным и их отходам попадать в водоемы, азот и фосфор не попадают в воду и защищаются берега ручьев.

Фермеры вносят питательные вещества на свои поля в виде химических удобрений и навоза, которые обеспечивают урожай азотом и фосфором, необходимым для выращивания и производства пищи, которую мы едим. Однако, когда азот и фосфор не полностью используются растущими растениями, они могут быть потеряны с полей фермы и негативно повлияют на качество воздуха и воды ниже по течению.

Эти избыточные азот и фосфор могут вымываться с сельскохозяйственных полей и в водоемы во время дождей и таяния снега, а также могут со временем вымываться через почву в грунтовые воды. Высокий уровень азота и фосфора может вызвать эвтрофикацию водоемов. Эвтрофикация может привести к гипоксии («мертвым зонам»), вызывая гибель рыбы и сокращение численности водных организмов. Избыток питательных веществ может вызвать вредоносное цветение водорослей (ВЦВ) в пресноводных системах, которое не только нарушает жизнь дикой природы, но также может производить токсины, вредные для человека.

Удобренные почвы, а также животноводство также уязвимы для потерь питательных веществ в воздух. Азот может теряться с сельскохозяйственных полей в виде газообразных соединений на основе азота, таких как аммиак и оксиды азота. Аммиак может быть вредным для водных организмов, если большие его количества выпадают из атмосферы в поверхностные воды. Закись азота — мощный парниковый газ.

Есть много способов, с помощью которых фермеры могут снизить потери питательных веществ в ходе своей деятельности ¹ , включая, но не ограничиваясь этим, ² :

• Внедрение методов управления питательными веществами: Фермеры могут улучшить методы управления питательными веществами, применяя питательные вещества (удобрения и навоз) в нужном количестве, в нужное время года, с правильным методом и правильным размещением. ^3,4
• Использование методов консервационного дренажа: Подповерхностный дренаж плиткой является важной практикой для управления движением воды на многих почвах и через них, как правило, на Среднем Западе. Дренажная вода может содержать растворимые формы азота и фосфора, поэтому необходимы стратегии для снижения нагрузки питательными веществами при сохранении адекватного дренажа для растениеводства. Консервационный дренаж описывает методы, включая изменение конструкции и эксплуатации дренажной системы, биореакторы из щепы, насыщенные буферы и модификации дренажной системы канав. ^5,6
• Обеспечение круглогодичного напочвенного покрова: Фермеры могут сажать покровные культуры ⁷ или многолетние виды ⁸ для предотвращения периодов голой земли на сельскохозяйственных полях, когда почва (а также почва и содержащиеся в ней питательные вещества) наиболее подвержены эрозии и утечка в водные пути.
• Посадка полевых буферов: Фермеры могут сажать деревья, кустарники и травы по краям полей; это особенно важно для поля, граничащего с водоемами.Установленные буферы могут помочь предотвратить потерю питательных веществ с полей, поглощая или отфильтровывая питательные вещества до того, как они достигнут водоема. ⁹
• Внедрение консервативной обработки почвы: Фермеры могут уменьшить частоту и интенсивность обработки полей. Это может помочь улучшить здоровье почвы и уменьшить эрозию, сток и уплотнение почвы и, следовательно, вероятность попадания питательных веществ в водные пути через сток. ¹⁰
• Управление доступом домашнего скота к ручьям: Фермеры и владельцы ранчо могут установить заборы вдоль ручьев, рек и озер, чтобы заблокировать доступ животных, чтобы помочь восстановить берега ручьев и предотвратить попадание излишков питательных веществ в воду. ¹¹
• Участие в усилиях по водоразделу: Сотрудничество широкого круга людей, заинтересованных сторон и организаций на всем водоразделе имеет жизненно важное значение для уменьшения загрязнения воды и воздуха питательными веществами. Фермеры могут играть важную руководящую роль в этих усилиях, когда они принимают участие и взаимодействуют с правительствами своих штатов, фермерскими организациями, природоохранными группами, образовательными учреждениями, некоммерческими организациями и общественными группами.

¹ Снижение потерь питательных веществ: наука показывает, что работает

² Практические стандарты службы охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США являются наилучшей доступной базой для внедрения этих практик на национальном уровне.

³ Программа управления питательными веществами Пенсильвании

⁴ Лучшие методы управления питательными веществами в сельском хозяйстве

⁵ Трансформирующий дренаж

⁶ Консервационный дренаж для Среднего Запада

⁷ Покровные культуры — сохранение почвы на месте при обеспечении других выгод

⁸ Исследования показывают, что многолетние растения уменьшают сток питательных веществ в мертвую зону Мексиканского залива

⁹ Буферы и полоски вегетативного фильтра

¹⁰ Консервативная обработка почвы

¹¹ Ограждение берегов ручья: зеленые берега, чистые ручьи

Важность азота | Колледж сельского хозяйства, лесоводства и наук о жизни

Поскольку фруктовое дерево — неподвижный организм (он не может двигаться), его владелец должен правильно кормить его.Азот является важным питательным веществом для производства аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и т. Д., А косточковые деревья нуждаются в достаточном ежегодном запасе для правильного роста и продуктивности.

Азот в основном абсорбируется тонкими корнями в виде аммония или нитрата. Это поглощение может зависеть от типа почвы, pH, температуры, влажности почвы и времени года. В случае плодоношения цель производителя должна заключаться в достижении надлежащего баланса путем удобрения, чтобы обеспечить адекватный рост листьев и деревьев без ущерба для урожайности и качества плодов.

Другой целью должно быть поддержание здорового листового покрова задолго до сбора урожая, чтобы азот из листьев мог быть повторно мобилизован в дерево перед дефолиацией для хранения в качестве резервов, которые позже поддержат цветение и начальное развитие полога следующей весной. Эти запасы исчерпываются до начала поглощения азота почвой корнями.

Правильная сумма

Недостаточные запасы азота предыдущей осенью препятствуют весеннему развитию растительного покрова. Если это будет продолжаться в течение вегетационного периода, рост листьев и побегов будет задерживаться, а урожайность снизится.Осенью может произойти преждевременное опадание листьев. Симптоматические листья могут выглядеть хлоротичными (желтоватыми) с красноватой окраской, в то время как ветки будут чахлыми и будут выглядеть тонкими с красной корой. Фрукты могут иметь хорошую красную окраску, но обычно они маленькие и могут иметь плохой вкус.

Избыток азота может привести к тому, что полог побегов станет намного больше и плотнее, чем необходимо. Слишком много листвы влияет на проникновение солнечного света, влажность воздуха внутри кроны и проникновение пестицидов, применяемых для листвы.Отрицательные последствия включают усиление распространения болезни, уменьшение размера и окраски плодов, что может задерживаться в созревании. Недостаточное проникновение солнечного света во внутренние, нижние части кроны может препятствовать зарождению цветочных бутонов, что может негативно повлиять на урожай следующего года.

Вообще говоря, использование слишком большого количества азота — пустая трата денег! Помимо уже отмеченных отрицательных моментов, избыточный вегетативный рост увеличивает трудозатраты на обрезку. Избыток азота, который не усваивается деревом, может привести к загрязнению окружающей среды из-за стока или вымывания в грунтовые воды.

Научно-исследовательские разработки

Исследования показали, что однократное весеннее внесение большого количества азота может быть очень неэффективным. Частично это может быть связано с тем фактом, что потребность деревьев в азоте из почвы в настоящее время фактически невысока, поскольку большая часть азота восстанавливается из резервов самого дерева. Сильные весенние дожди могут вымывать большую часть азота из зоны почвы, где обитают поглощающие корни, а низкие температуры почвы могут ограничивать поглощение корнями.

Исследования показали, что годовая норма азота может быть снижена на 50% без вредного воздействия на рост и продуктивность деревьев. Ключом к повышению эффективности использования азота является внесение меньшего количества азота несколько раз в течение вегетационного периода, когда происходит активный рост и поглощение корнями. Это может быть достигнуто либо путем разбрызгивания гранулированных удобрений на землю, либо даже более эффективно с помощью систем микроорошения низкого давления, в которых используются водорастворимые формы азота (фертигация).

Реальный вопрос в том, когда делать эти приложения. В текущем исследовании в Университете Клемсона в рамках моего проекта по испытанию персиковых систем я сотрудничаю с физиологом корня Клемсона, доктором Кристиной Уэллс. Мы установили 72 миниризотрона (подземные трубы для наблюдения за корнями) для наблюдения за ростом корней персика в течение всего сезона. Мы надеемся синхронизировать внесение удобрений с периодами «промывки» корней и соотнести это с наземными фенологическими стадиями роста (например, полное цветение, расслоение шелухи, затвердевание ямок, окончательное набухание, послеуборочный период и т. Д.). Долгосрочная цель — иметь возможность точно рассчитать время внесения удобрений с периодом, когда удобрения наиболее необходимы дереву.

Наконец, исследования в Калифорнии и Италии показали, что послеуборочные азотные удобрения с использованием листовой подкормки мочевины осенью являются хорошей добавкой для создания резервов деревьев с минимальным вредным воздействием на окружающую среду. Это не подходит для более холодного северного климата, поскольку может замедлить затвердевание и привести к травмам зимой.

Подробнее:

Прочтите колонку: Управление фертильностью — последствия, если все сделано неправильно

---

Эта колонка доктора Десмонда Р. Лейна «Важность азота» появилась в мартовском номере журнала The American Fruit Grower за 2006 год на странице 70.

азотный цикл | Определение и шаги

азотный цикл , циркуляция азота в различных формах в природе. Азот, компонент белков и нуклеиновых кислот, необходим для жизни на Земле.Хотя 78 процентов объема атмосферы составляет газообразный азот, этот обширный резервуар существует в форме, непригодной для большинства организмов. Однако через серию микробных преобразований азот становится доступным для растений, которые, в свою очередь, в конечном итоге поддерживают всю жизнь животных. Шаги, которые не являются полностью последовательными, делятся на следующие классификации: фиксация азота, ассимиляция азота, аммонификация, нитрификация и денитрификация.

Следите за циклами азота и фосфора и узнайте, почему фермеры удобряют поля после сбора урожая

Обзор циклов азота и фосфора в биосфере.

Encyclopdia Britannica, Inc. См. Все видео к этой статье

Фиксация азота, при которой газообразный азот превращается в неорганические соединения азота, в основном (90 процентов) осуществляется некоторыми бактериями и сине-зелеными водорослями. Гораздо меньшее количество свободного азота фиксируется абиотическими средствами (например, молниями, ультрафиолетовым излучением, электрическим оборудованием) и путем преобразования в аммиак с помощью процесса Габера-Боша.

Подробнее по этой теме

Как работает азотный цикл

Азотный цикл — это круговорот азота в различных формах в природе.Узнать больше об этом процессе …

Нитраты и аммиак, образующиеся в результате азотфиксации, ассимилируются в определенных тканевых соединениях водорослей и высших растений. Затем животные заглатывают эти водоросли и растения, превращая их в соединения своего собственного тела.

фасоль фава

Стручки фасоли или фасоли фава ( Vicia faba ). Симбиоз фасоли и других бобовых культур с азотфиксирующими бактериями, такими как Rhizobium , образуют соединения азота, которые могут использоваться растениями, которые, в свою очередь, потребляются животными.

© Есин Дениз / stock.adobe.com

Останки всех живых существ и их отходы разлагаются микроорганизмами в процессе аммонификации, в результате чего образуется аммиак (NH ₃ ) и аммоний (NH ₄ +).