अनाइट्रीकरण

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नाइट्रोजन चक्र।

विनित्रीकरण रोगाणुओं की एक सुगम प्रक्रिया है जो नाइट्रेट कम करता है और आणविक नाइट्रोजन मध्यवर्ती गैसीय नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्पादों की एक श्रृंखला के माध्यम से परिणामी अवायवीय जीवाणु एक प्रकार के श्वसन के रूप में विनित्रीकरण करते हैं जो कार्बनिक पदार्थ जैसे इलेक्ट्रॉन दाता के ऑक्सीकरण में नाइट्रोजन के ऑक्सीकृत रूपों को अपचयोपयच करता है तथा सबसे कम जलमग्न रूप से अनुकूलन के क्रम में नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉन दाता में नाइट्रेट ,नाइट्राट , नाइट्रिक ऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड अंत में डाइनाइट्रोजन नाइट्रोजन चक्र पूरा करता है तथा विनित्रीकरण रोगाणुओं को 10 प्रतिशत से कम ऑक्सीजन सांद्रता की आवश्यकता होती है साथ ही ऊर्जा के लिए कार्बनिक यौगिक की भी आवश्यकता होती है इसलिए विनित्रीकरण को हटा दिया जाता है इसकी निच्छालन (कृषि) को भूजल में कम करके इसे उच्च नाइट्रोजन सामग्री के तरल अपशिष्ट जल या पशु अवशेषों के उपचार के लिए रणनीतिक रूप से उपयोग किया जा सकता है विनित्रीकरण एन को बहा सकता है जो एक ओजोन-क्षयकारी पदार्थ है और एक ग्रीनहाउस गैस है जो ग्लोबल वार्मिंग पर काफी प्रभाव डाल सकती है।

प्रक्रिया मुख्य रूप से परपोषी जीवाणु द्वारा की जाती है [1] जबकि स्वपोषी विनित्रीकरण की पहचान भी परपोषी जीवाणु ही करते हैं [2] सभी मुख्य पादप समूहों में विनित्रीकरण का प्रतिनिधित्व किया जाता है [3] जबकि बैक्टीरिया की कई प्रजातियां नाइट्रेट की एन में पूर्ण कमी में सम्मिलित होती हैं तथा एक से अधिक एंजाइमी मार्ग की पहचान की गई है [4] अनाइट्रीकरण प्रक्रिया नाइट्रोजन गैस में नाइट्रेट की कमी को ऊर्जा प्रदान करती है बल्कि कुछ अवायवीय ऑक्सीजन के जीवों में माइटोकॉन्ड्रिया के उपयोग के समान ऊर्जा प्राप्त करने के लिए विनित्रीकरण का उपयोग कर सकते हैं [5] नाइट्रेट से अमोनियम की कमी में असमान नाइट्रेट कमी के रूप में जानी जाने वाली एक प्रक्रिया[6] एनआरएफ-जीन वाले जीवों के लिए भी संभव है [7][8] यह नाइट्रेट की कमी के साधन के रूप में अधिकांश पारिस्थितिक तंत्रों में विनाइट्रीकरण से कम है जीन जो अनाइट्रीकरण करते हैं तथा उनमें एनआईआर और एनओएस सम्मिलित हैं। [3]


सिंहावलोकन

आधी प्रतिक्रियाएं

विनाइट्रीकरण आधी प्रतिक्रियाओं के संयोजन के माध्यम से आगे बढ़ता है जिसमें एंजाइम कोष्ठक की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है

  • NO
    2    − + H2
  • H2+O2
  • -इसे प्रतिक्रिया के रूप में व्यक्त किया जा सकता है जहां नाइट्रेट डाइनाइट्रोजन में पूरी तरह से अपचयित हो जाता है ।

अनाइट्रीकरण की शर्तें

प्रकृति में विनाइट्रीकरण स्थलीय और समुद्री पारिस्थितिक तंत्र दोनों में हो सकता है [9] विशिष्ट रूप से विनाइट्रीकरण अनॉक्सी वातावरण में होता है जहां घुलित और मुक्त रूप से उपलब्ध ऑक्सीजन की सांद्रता कम हो जाती है इन क्षेत्रों में नाइट्रेट या नाइट्राइट (−) का उपयोग ऑक्सीजन के अलावा एक स्थानापन्न टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में किया जा सकता है एक अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता तथा टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता एक यौगिक है जो इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके प्रतिक्रिया में कम करता है अनॉक्सी वातावरण के उदाहरणों में मिट्टी [10] भूजल[11] आर्द्रभूमि तेल जलाशय [12] समुद्र के हवादार कोने और समुद्र तल तलछट भी सम्मिलित हैं।

विमुद्रीकरण ऑक्सी वातावरण में भी हो सकता है अंतरंगी क्षेत्र में विनित्रीकरण की उच्च गतिविधि देखी जा सकती है जहाँ ज्वारीय चक्र रेतीले तटीय तलछट में ऑक्सीजन सांद्रता के उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं [13] उदाहरण के लिए जीवाणु प्रजाति विनित्रीकरण के साथ ऑक्सी और एनोक्सिक दोनों स्थितियों के तहत विनाइट्रीकरण में संलग्न है ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर बैक्टीरिया नाइट्रस-ऑक्साइड की कमी का उपयोग करने में सक्षम होता है एक एंजाइम जो विनाइट्रीकरण के अंतिम चरण को उत्प्रेरित करता है [14] तथा विनित्रीकरण मुख्य रूप से प्रोटोबैक्टीरिया में एंजाइम एनएपीएबी एनआईआरएस एनआईआरके और एनओएसजेड में स्थित हैं नाइट्रोजन के दो स्थिर समस्थानिक 14N और 15N दोनों तलछट प्रोफाइल में पाए जाते हैं नाइट्रोजन का हल्का समस्थानिक, 14N विनाइट्रीकरण के दौरान पसंद किया जाता है जिससे भारी नाइट्रोजन समस्थानिक निकल जाता है 15N अवशिष्ट पदार्थ में यह चयनात्मकता के संवर्धन की ओर जाता है 14N की तुलना में बायोमास में 15N [15] इसके सापेक्ष बहुतायत 14N का विश्लेषण प्रकृति में अन्य प्रक्रियाओं से विमुद्रीकरण को अलग करने के लिए किया जा सकता है।

अपशिष्ट जल उपचार में प्रयोग करें

मल और नगरपालिका अपशिष्ट जल से नाइट्रोजन को हटाने के लिए विमुद्रीकरण का उपयोग किया जाता है यह निर्मित आर्द्रभूमि में एक सहायक प्रक्रिया भी है[16] और नदी तट क्षेत्र[17] अत्यधिक कृषि या आवासीय उर्वरक उपयोग से उत्पन्न नाइट्रेट के साथ भूजल प्रदूषण की रोकथाम के लिए [18]एक पर्यावरण पात्र को 2000 के दशक से अध्ययन किया गया है और कृषि से नाइट्रेट को हटाने में प्रभावी भी हैं[19] अवायवीय अमोनियम ऑक्सीकरण नामक प्रक्रिया के माध्यम से अनॉक्सी परिस्थितियों में कमी भी हो सकती है [20]

NH4+ +Nh2− → N2 + 2 H2

कुछ अपशिष्ट उपचार में मेथनॉल इथेनॉल एसीटेट ग्लिसरीन उत्पादों जैसे यौगिकों को अपशिष्ट जल में जोड़ा जाता है जिससे बैक्टीरिया को नष्ट करने के लिए कार्बन और इलेक्ट्रॉन स्रोत प्रदान किया जा सके [21] इस तरह के इंजीनियर विनित्रीकरण प्रक्रियाओं के सूक्ष्मजैविक पारिस्थितिक इलेक्ट्रॉन दाता की प्रकृति और प्रक्रिया संचालन स्थितियों द्वारा निर्धारित की जाती है[22][23] औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार में विमुद्रीकरण प्रक्रियाओं का भी उपयोग किया जाता है [24] विद्युतीय-विनित्रीकरण अनुप्रयोगों के लिए कई अनात्रीकरण प्रकार की बनावट व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं

विनाइट्रीकरण अलग टैंकों की आवश्यकता को समाप्त करने और कीचड़ उपज को कम करने की क्षमता प्रदान कर सकता है क्योंकि विमुद्रीकरण के दौरान उत्पन्न क्षारीयता आंशिक रूप से नाइट्रीकरण में क्षारीयता की खपत के लिए क्षतिपूर्ति होती है।[25]


गैर-जैविक विनाइट्रीकरण

विभिन्न प्रकार के गैर-जैविक तरीके नाइट्रेट को हटा सकते हैं इनमें ऐसी विधियाँ सम्मिलित हैं जो नाइट्रोजन यौगिकों को नष्ट कर सकती हैं जैसे कि रासायनिक और विद्युत रासायनिक विधियाँ नाइट्रेट को एक केंद्रित अपशिष्ट धारा में स्थानांतरित करती हैं जैसे आयन नाइट्रेट का रासायनिक निष्कासन उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के माध्यम से हो सकता है जबकि यह खतरनाक उप-उत्पादों का उत्पादन कर सकता है [26] कैथोड पर होने वाली गिरावट के साथ विद्युतीय तरीके के इलेक्ट्रोड लगाए गए वोल्टेज के माध्यम से नाइट्रेट को हटा सकते हैं प्रभावी कैथोड सामग्री में अधिकतर महंगे रासायनिक योजक की आवश्यकता हो सकती है लेकिन पीएच और आयनों की उपस्थिति से उनकी प्रभावशीलता को बाधित किया जा सकता है नाइट्रेट जैसे छोटे आवेशित विलेय को हटाने में अत्यधिक प्रभावी है लेकिन यह वांछनीय पोषक तत्वों को भी हटा सकता है तथा अपशिष्ट जल को और पंपिंग दबावों में वृद्धि की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

संदर्भ

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