Nitrat, Nitrit und Ammoniak Gehalt eines stehenden Gewässers im Laufe eines Jahres


Facharbeit (Schule), 2001

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Gliederung zur Facharbeit in Chemie

1.) Die Stoffe
1.1.) Der Stickstoffkreislauf
1.2.) Woher stammt Nitrat, Nitrit und Ammoniak in einem Gewässer
1.2.1.) Stickstoffzufuhr durch Fallaub und Staubablagerungen:
1.2.2.) Stickstoffzufuhr durch Deposition:
1.2.3.) Stickstoffzufuhr durch Bodenauswaschungen:
1.2.4.) Stickstoffzufuhr durch Grundwasser:
1.2.5.) Stickstoffzufuhr durch Abwasser:
1.2.6.) Stickstoffzufuhr durch Fixierung von Molekularstickstoff durch Mikroorganismen
1.3.) Bedeutung von Nitrat, Nitrit und Ammoniak für das Algenwachstum im Ökosystem Stadtteich
1.4.) Auswirkung und Bedeutung für Mensch und Tier
1.4.1.) Die Giftigkeit von Nitrat
1.4.2.) Die Giftigkeit von Nitrit
1.4.3.) Die Giftigkeit von Ammoniak

2.)Die Versuche
2.1.)Versuchsdurchführung
2.1.1.) Untersuchung auf Ammoniak
2.1.2.) Untersuchung auf Nitrat
2.1.3.) Untersuchung auf Nitrit
2.2.) Auswertung und Interpretation der Versuchswerte

3.) Schlußresume

1.) Die Stoffe

Stickstoff und seine Verbindungen gelten heutzutage allgemein als Giftstoffe. So

z.B. das Nitrat, da der Gehalt im Trinkwasser steigt, und sich dadurch mögliche Schäden für die Menschliche Gesundheit ergeben können. Doch der Stickstoff ist auch ein Notwendiger Be- standteil für lebenswichtige Elemente wie den Aminosäuren. Zu den häufigsten und somit auch wichtigsten Sickstoffverbindungen Gehö- ren:

Ammoniak: Chemische Formel: NH3

Struktur Formel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nitrat: Chemische Formel: NO3

Strukturformel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nitrit: Chemische Formel: NO2

Strukturformel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.1.) Der Stickstoffkreislauf

Es gibt acht Hauptprozesse bei der Umsetzung von Stickstoffver- bindungen, die in den Organismen stattfinden (alle zusammen erge- ben den sogenannten Stickstoffkreislauf) .

Ersten die N2-Fixierung,bei der elementarer Stickstoff zu Ammonium umgewandelt wird. Als zweites gibt es die Nitrifikation, bei der Am- monium zu Nitrat umgewandelt wird. Der dritte ist die Nitritation, bei der Ammonium zu Nitrit wird.

Der vierte Prozess ist die Nitrataion, es wird Nitrit zu Nitrat oxidiert. Nummer fünf ist die Denitrifikation, hier wird Nitrat zu Nitrit, das Nitrit wird weiter zu Stickstoffmonoxid dieses wird weiter zu Distickstoffmonoxid und schließlich zu elementaren Stickstoff reduziert. Der sechste ist die Nitratammonifikation hier wird Nitrat zu Nitrit, dieses weiter zu Stickstoffmonoxid und über ein weiteres Zwischenprodukt(NH2OH) zu Ammonium reduziert. Num- mer sieben ist die

Ammonifikation bei der partikulärer und gelöster organischer Stickstoff in mehreren Schritten zu Ammonium umge- wandelt wird. Die letzte Möglichkeit ist die Assimilation in der ver- schiedene Stickstoffverbindungen(Nitrat, Nitrit, Ammoniak/Ammo- nium und elementarer Stickstoff) in Organismen eingebaut werden.

Es gibt einen weiteren Schritt bei dem Ammonium wieder entwei- chen kann.

Wenn der pH-Wert ansteigt verflüchtigt sich der Ammo- niak. Er ist in der Regel im

Wasser zu Amonium(NH4+) dissoziiert. Wenn nun der pH-Wert ansteigt, läuft die

Reaktion vom Amonium zu Ammoniak, der Gasförmig ist und somit aus dem Wasser entweicht.

1.2.) Woher stammt Nitrat, Nitrit und Ammoniak in einem Gewässer

Nitrat, Nitrit und Ammoniak stammen in einem Gewässer haupt- sächlich von der Umsetzung des Elementaren Stickstoffs zu den oben genannten Verbindungen. Der bereits genannten und verarbei- tete Stickstoffverbindungen können nun auf mehrere Arten in das Gewässer gelangen. Hier sind nun ein paar Möglichkeiten aufge- listet:

1.2.1.) Stickstoffzufuhr durch Niederschlag:

Die Stickstoffzufuhr durch Niederschlag erfolgt im allgemeinen durch Regen und Schnee, dabei wird molekularer Stickstoff, Ammonium, und organisch gelöster Stickstoff aufgenommen. Der Haupteintrag in Reinluftgebieten ist der Ammoniak, der sich im Wasser zu Ammoni- um umwandelt oder in der Atmosphäre an Staubpartikeln zu Nitrat oxidiert wird.

1.2.2.) Stickstoffzufuhr durch Deposition:

Der Stickstoff kann auch durch Deposition in ein Gewässer gelan- gen, wobei er meist in organischen Verbindungen vorliegt (z.B. Ami- nosäuren aus Eiweißstrukturen von Blättern). Bei der Zersetzung dieser Eiweißstrukturen durch Mikroorganismen (Bakterien) entsteht Ammoniak. Aber auch durch Anlagerung von Stickstoff und Stick- stoffverbindungen an Staubpartikeln wird er in das Gewässer einge- tragen.

1.2.3.) Stickstoffzufuhr durch Bodenauswaschungen:

Bei dieser Art der Stickstoffzufuhr hängt es sehr davon ab ob sich das Gewässer in der nähe von landwirtschaftlich genutzter Fläche befindet, da die Stickstoffzufuhr hier in der Form von Nitrat, Ammo- nium- und Nitratsalzen erfolgt (Meist als Düngemittel verwendet).

1.2.4.)Stickstoffzufuhr durch Grundwasser:

In einer Umgebung mit hohem Kalksteinvorkommen kann aus den Kalksteinen eine hohe Konzentration von Nitrat ausgewaschen wer- den, was in einer solchen Umgebung den Haupteintrag an Stickstoff ausmacht.

1.2.5.) Stickstoffzufuhr durch Abwasser:

Das Abwasser in Städten oder aus Industrieanlagen gelangt mehr oder weniger gereinigt in umliegende Gewässer, wobei meist orga- nisch gebundener Stickstoff im Abwasser enthalten ist.

1.2.6.) Stickstoffzufuhr durch Fixierung von Molekularstickstoff durch Mikroorganismen

In der Bedeutung für die Stickstoffzufuhr, nimmt die Fixierung durch Mikroorganismen eine besondere Rolle ein. Der größte Eintrag kommt von den Cyanobakterien oder auch Blaualgen genannt. Die- se Bakterien binden den molekularen Stickstoff und reduzieren ihn zu Ammoniak wobei sie ATP als Energiequelle, und 6 Elektronen benötigen. Diese Elektronen werden von reduziertem Ferredoxin geliefert. Das ATP wird aus der Photosynthese gewonnen. Es gibt aber auch Stickstoff fixierende Bakterien, die das ATP aus der Atm- ung, oder der oxidativen Decarboxylierung gewinnen, wobei aber die Blaualgen die effizienteren Stickstoffixierer sind.

1.3.) Bedeutung von Nitrat, Nitrit und Ammoniak für das Algenwachstum im Ökosystem Stadtteich

Der Stickstoff ist allgemein beim Pflanzewachstum einer der limitie- renden Faktoren, weshalb auch Stickstoffdünger auf Feldern und Sonderkulturen (Wein- und Reisanbau) angewandt wird. Somit ist auch das Algenwachstum in einem Gewässer vom Stickstoffeintrag abhängig. Sie brauchen ihn um verschiedene organische Bausteine (z.B. Aminosäuren) zu bilden, die sie zum leben brauchen. Algen leben in den oberen, durchleuchteten Wasserschichten. Wenn nun ausreichend Stickstoff (in Gebundener Form) und auch Phosphate vorhanden sind können sich Algen Vermehren und für das Zooplan- kton als Nahrung dienen.

Doch wenn nun zuviel Nährstoffe vorhan- den sind kann es zu einem übermäßigen Algenwachstum führen, was eine deutliche Verminderung der CO2 bzw. der H2CO3 führt, dies kann mehrere Folgen nach sich ziehen. Die erste Möglichkeit ist, daß der pH-Wert des Wassers drastisch ansteigt, dies führt dazu, daß sich das Ammonium/Ammoniak Gleichgewicht zu Gunsten des hoch toxischen Ammoniaks verschiebt, was zu einem Fisch- sterben führt. Es kann aber auch sein, daß es zu einer Vermehrung von Wasser-flöhen kommt, die ein Klarwasserstadium hervorrufen. Doch wenn die Wasserflöhe sich in einem zu starken maß vermehrt haben kann es zum umkippen des Gewässers kommen, da nun kein Phytoplankton mehr vorhanden ist und die Wasserflöhe absterben. Bei deren Zersetzung im Teich durch aerobe Bakterien wird so viel Sauerstoff verbraucht, daß die Fische nicht mehr atmen können und somit zu Grunde gehen.

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Details

Titel
Nitrat, Nitrit und Ammoniak Gehalt eines stehenden Gewässers im Laufe eines Jahres
Autor
Jahr
2001
Seiten
10
Katalognummer
V101694
ISBN (eBook)
9783640001071
Dateigröße
351 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Nitrat, Nitrit, Ammoniak, Gehalt, Gewässers, Laufe, Jahres
Arbeit zitieren
Sebastian Schmidt (Autor:in), 2001, Nitrat, Nitrit und Ammoniak Gehalt eines stehenden Gewässers im Laufe eines Jahres, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/101694

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