નાઇટ્રોજન-ચક્ર (nitrogen cycle)

નાઇટ્રોજન-ચક્ર (nitrogen cycle) : કુદરતી જૈવિક, અને રાસાયણિક પ્રક્રમો દ્વારા પૃથ્વી પરનાં વાતાવરણ, પાણી, જમીન અને વનસ્પતિ તેમજ પ્રાણીસૃષ્ટિ વચ્ચે નાઇટ્રોજનનું વિવિધ સ્વરૂપે સતત પરિવહન. પર્યાવરણમાં રાસાયણિક તત્વોનાં વિવિધ ચક્રો પૈકીનું તે એક મુખ્ય ચક્ર છે. તેમાં એમોનીકરણ (ammonification), એમોનિયાનું પરિપાચન (assimilation), નાઇટ્રીકરણ (nitrification), નાઇટ્રેટનું પરિપાચન, નાઇટ્રોજન સ્થિરીકરણ અથવા સ્થાપન (fixation), અને વિનાઇટ્રીકરણ (denitrification) જેવી વિધિઓનો સમાવેશ થાય છે.

બધાં સજીવો (પ્રાણીઓ તેમજ વનસ્પતિ) માટે નાઇટ્રોજન આવશ્યક હોવા છતાં તથા હવામાં તેનું પ્રમાણ કદથી 78 % જેટલું વિપુલ હોવા છતાં નાઇટ્રોજનની નિષ્ક્રિયતાને કારણે પ્રાણીઓ કે માનવી હવામાંથી સીધો નાઇટ્રોજન ગ્રહણ કરી વાપરી શકતા નથી.

પૃથ્વી ઉપર પ્રત્યેક કિમી.દીઠ આશરે 1 કરોડ 18 લાખ ટન જેટલો નાઇટ્રોજન હોય છે. વાતાવરણમાં થતા વીજ-વિભાર દ્વારા નાઇટ્રોજનના ઑક્સાઇડ અને તેમાંથી નાઇટ્રિક ઍસિડ રૂપે તે વરસાદ દ્વારા નીચે ધરતી પર આવે છે. પૃથ્વી ઉપર 24 કલાકમાં લગભગ 2,50,000 ટન જેટલો નાઇટ્રિક ઍસિડ બનતો હોય તેવો અંદાજ છે.

શિંબી (leguminous) છોડવા તેમના મૂળમાંની ગ્રંથિકા-(nodules)માં રહેલા જીવાણુઓ સ્યુડોમોનાસ રેડિસીકોલા દ્વારા હવામાંના નાઇટ્રોજનને કાર્બનિક નાઇટ્રોજનમાં ફેરવે છે. લીલ (algae), ફૂગ (fungus) તથા શેવાળ (mosses) મુક્ત નાઇટ્રોજનને પચાવી શકે છે. ધરતીમાં રહેલા એઝોબેક્ટર ક્રુકોકમ નામના જીવાણુઓ મુક્ત નાઇટ્રોજનનું કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ(CaCO₃)ની હાજરીમાં જમીનમાં સ્થિરીકરણ (fixation) કરે છે. છોડ આ નાઇટ્રેટ (NO3-) શોષીને તેમાંથી પોતાની વૃદ્ધિ માટે જરૂરી નાઇટ્રોજન મેળવે છે. શાકાહારી પ્રાણીઓ કાર્બનિક નાઇટ્રોજન ધરાવતી આ વનસ્પતિને ખાય છે. આવાં પ્રાણીઓનું ભક્ષણ માંસાહારી પ્રાણીઓ કરે છે. સુકાઈ ગયેલ વનસ્પતિ કે મૃત પ્રાણીઓના શરીરનું કેટલાક જીવાણુઓ અને ફૂગ દ્વારા અપઘટન થાય છે. તેઓ જમીનમાં એમોનિયમ (NH₄⁺) સંયોજનો ભેળવે છે. નાઇટ્રોસીકારક (nirtosifying) જીવાણુઓ [દા.ત., નાઇટ્રોસોમોનાસ અને નાઇટ્રોસોકૉકસ] આ એમોનિયા કે એમોનિયમ સંયોજનોને નાઇટ્રાઇટ(NO₂)માં ફેરવે છે. નાઇટ્રોબૅક્ટર જેવા નાઇટ્રીકારક જીવાણુઓ નાઇટ્રાઇટને નાઇટ્રેટમાં ફેરવે છે, અને પાછા વનસ્પતિના ઉપયોગમાં આવે છે. જ્યારે સ્યુડોમોનાસ ડીનાઇટ્ર્ફિન્સસ જેવા વિનાઇટ્રીકારક (denitrifying) જીવાણુઓ નાઇટ્રોજન સંયોજનોને પાછાં નાઇટ્રોજન વાયુમાં ફેરવે છે. [નાઇટ્રોસીકારક અને નાઇટ્રીકારક બંને જીવાણુઓ તેમનો કાર્બન હવામાંના કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ(CO₂)માંથી મેળવે છે.]

માનવીય પ્રવૃત્તિઓ નાઇટ્રોજન-ચક્રમાં વિક્ષેપ ઊભો કરે છે; દા. ત., ઉદ્યોગો મોટા પ્રમાણમાં નાઇટ્રોજનને ખાતરમાં ફેરવે છે. ખાતર જમીન માટે ઉપયોગી છે; પરંતુ વધારાનું ખાતર ધોવાઈને પાણીને પ્રદૂષિત કરે છે. વળી વધુ પાક લેવા જતાં તેમજ ગંદા પાણીના નિકાલ માટેની સક્ષમ પદ્વતિઓનો ઉપયોગ થતાં જમીનમાં મળ-મૂત્ર દ્વારા પાછો જતો નાઇટ્રોજન ઓછો થાય છે. આ ઉપરાંત પેટ્રોલ અને અન્ય ઇંધનોના દહનને કારણે ઉત્પન્ન થતાં નાઇટ્રોજન-સંયોજનો હવાને પ્રદૂષિત કરે છે.

જગદીશ જ. ત્રિવેદી