Typpikiinnitys

Typpikiinnitys on prosessi, jossa ilmassa olevan typen (N2) muuntuu käyttökelpoisiksi typpiyhdisteiksi, kuten ammoniakiksi (NH3) tai sen ioneiksi (NH4+). Näin typpipitoiset yhdisteet tulevat käyttöön kasveille, mikro-organismeille ja muiden eliöiden biokemiallisessa kiertokulussa.

Kaksi päämuotoa ovat biologinen kiinnitys ja abioottinen kiinnitys. Biologinen kiinnitys tapahtuu diazotrofisilla bakteereilla ja sinivihreillä sekä symbioosissa palkokasvien juurten nodulusten kanssa. Noduleissa bakteerit saavat kasvin tuottamaa hiilihydraattia ja kasvi saa ammoniakkia.

Nitrogenaasi-katalyysi: N2 pelkistetään ammoniakiksi käyttäen ATP:ta ja elektroneja; reaktio on erittäin hapelle herkkä. Symbioottinen kiinnitys edellyttää leghemoglobiinia, joka rajoittaa kudoksen hapen määrää nodulusten sisällä.

Abioottinen kiinnitys sekä luonnollinen että teollinen: salamointi tuottaa nitratti- ja muita typpiyhdisteitä maaperään; teollinen Haber-Bosch-prosessi tuottaa ammoniakki suurteollisesti käytettäväksi lannoitteena ja muissa kemikaaleissa.

Merkitys ja vaikutukset: Typpikiinnitys on keskeinen osa typpikiertoa. Se tukee kasvien ravinnonsaantia, maaperän hedelmällisyyttä ja ekosysteemien tuottavuutta. Olosuhteet kuten pH, kosteus, lämpötilan vaihtelut ja fosforin saatavuus vaikuttavat kiinnitysnopeuteen.

Globaali tilanne: Suurin osa nykypäivän kiinnitetystä typestä syntyy ihmistoiminnan kautta Haber-Bosch-teknologian avulla, mikä muuttaa typpikiertoa merkittävästi. Biologinen kiinnitys kuitenkin edelleen tukee luonnonkasveja ja pienentää keinolannoitteiden tarvetta.