NITROGEN merupakan salah satu unsur yang sangat penting di planet Bumi. Dalam tabel periodik, nitrogen memiliki nomor atom tujuh dan simbol N. Pada suhu kamar, nitrogen berbentuk gas N2 dan merupakan komponen utama dalam atmosfer Bumi. Nitrogen menyumbang sekitar 78% dari total atmosfer Bumi, sedangkan oksigen hanya sekitar 21%.
Nitrogen memiliki peran yang krusial dalam kehidupan. Di alam, nitrogen digunakan dan juga dihasilkan kembali melalui suatu siklus yang disebut sebagai siklus nitrogen. Siklus nitrogen merupakan proses pergerakan nitrogen dalam alam, baik melalui komponen biotik maupun abiotik dalam suatu ekosistem. Meskipun nitrogen melimpah dalam bentuk gas N2 di atmosfer, makhluk hidup tidak dapat menggunakannya secara langsung.
Langkah-langkah dalam proses daur nitrogen dari awal hingga akhir:
Fiksasi:
Untuk dapat digunakan oleh tanaman, nitrogen harus mengalami proses fiksasi. Ada tiga cara fiksasi nitrogen, yaitu secara biologis menggunakan bakteri, melalui petir, dan juga secara industri.
Fiksasi biologis:
Gas nitrogen (N2) yang berdifusi ke dalam tanah dari atmosfer akan difiksasi oleh bakteri tertentu. Gas N2 kemudian diubah oleh bakteri menjadi ammonia (NH3) yang dapat diserap oleh tanaman. Contoh bakteri yang mampu memfiksasi nitrogen adalah Cyanobacteria.
Fiksasi petir:
Energi listrik yang besar pada petir mampu memecah ikatan molekul nitrogen (N2) di atmosfer. Hal ini memungkinkan nitrogen bereaksi dengan oksigen dan membentuk nitrat (NO3) yang dapat diserap oleh tumbuhan.
Fiksasi industri:
Nitrogen di atmosfer juga dapat difiksasi secara industri melalui proses Haber-Bosch untuk mengubahnya menjadi ammonia (NH3). Ammonia ini dapat digunakan sebagai pupuk atau diolah menjadi urea (CH4N2O) dan ammonium nitrat (NH4NO3) yang dapat diserap oleh tanaman.
Asimilasi:
Nitrogen yang telah tersedia dalam tanah dan air kemudian diserap oleh akar tumbuhan. Tumbuhan dan mikroorganisme menggunakan senyawa nitrat dan ammonia dalam proses biosintesis (asimilasi) untuk membentuk sel baru yang mengandung nitrogen organik. Hewan juga mendapatkan nitrogen melalui konsumsi tumbuhan dan penyerapan nutrisi.
Mineralisasi:
Ketika hewan dan tumbuhan mati, terjadi proses dekomposisi alami yang mengubah nitrogen organik dalam tubuh menjadi ammonia dan dilepaskan ke tanah. Ammonia ini kemudian menjalani proses nitrifikasi.
Nitrifikasi:
Nitrifikasi adalah proses pengubahan ammonia menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah ammonia menjadi nitrit, yang kemudian diubah lagi menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter. Nitrat ini dapat digunakan kembali oleh tumbuhan atau dikembalikan ke atmosfer.
Denitrifikasi:
Setengah dari siklus nitrogen adalah mengubah nitrogen dalam ekosistem menjadi nitrogen atmosfer melalui denitrifikasi. Bakteri dalam tanah menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron dalam proses respirasi, yang menghasilkan gas nitrogen yang dilepaskan ke udara.
Oksidasi ammonia anaerobik:
Di lautan, terjadi oksidasi ammonia anaerobik atau annamox, yang merupakan proses denitrifikasi dalam lingkungan laut. Bakteri annamox mengoksidasi ammonium menjadi gas nitrogen (N2). Proses annamox ini bertanggung jawab atas sekitar 50 persen dari total denitrifikasi yang terjadi di lautan.
Contoh
- Ketika makhluk hidup, seperti tumbuhan, hewan, atau manusia, mati, termasuk kotoran mereka, nitrogen organik akan dilepaskan. Bakteri kemudian mengubah nitrogen menjadi amonium melalui proses yang disebut mineralisasi.
- Nitrogen juga terdapat di lautan melalui aliran air tanah dan air hujan. Nitrogen mencapai lautan melalui presipitasi dan mengalami fiksasi oleh bakteri cyanobacteria. Setelah tahap fiksasi, nitrogen dalam bentuk biologis berguna bagi fitoplankton.
- Plankton, mikroorganisme di air, menghasilkan urea dan amonia. Zat-zat ini dikeluarkan di zona euphotic dan kemudian dikonversi menjadi nitrat oleh bakteri. Konversi ini hanya terjadi di zona euphotic yang terletak di bawah permukaan air yang terkena cahaya. Proses ini disebut ammonifikasi atau mineralisasi.
- Setelah amonia berubah, proses nitrifikasi berlanjut dan menghasilkan nitrit dan nitrat. Kemudian, melalui percampuran partikel dan upwelling, nitrat dibawa ke permukaan air untuk digunakan oleh fitoplankton dalam melanjutkan siklus nitrogen.
Siklus nitrogen dapat terganggu oleh aktivitas manusia, seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasan nitrogen ke dalam air limbah. Semoga bermanfaat! (Z-3)
