Was verbirgt sich wirklich unter der Oberfläche unserer idyllischen Stadtteiche? Diese Frage dringt tief in eine umfassende Untersuchung der komplexen chemischen Prozesse ein, die das Leben in diesen scheinbar friedlichen Ökosystemen bestimmen. Im Fokus stehen die oft unterschätzten Stickstoffverbindungen – Nitrat, Nitrit und Ammoniak – und ihre vielschichtige Rolle. Von ihrer Herkunft, die von natürlichen Quellen wie Fallaub und Niederschlag bis hin zu menschlichen Einflüssen durch Abwässer und landwirtschaftliche Praktiken reicht, wird ein detailliertes Bild gezeichnet. Die Arbeit beleuchtet nicht nur die chemischen Grundlagen des Stickstoffkreislaufs, sondern auch die ökologischen Konsequenzen für das Algenwachstum und das gesamte aquatische Leben. Wie wirken sich diese Stoffe auf die empfindliche Balance des Ökosystems aus, und welche Gefahren bergen sie für Mensch und Tier? Die Analyse der Giftigkeit von Nitrat, Nitrit und Ammoniak offenbart alarmierende Erkenntnisse über potenzielle Gesundheitsrisiken. Ergänzt durch detaillierte Beschreibungen von Versuchsreihen zur Untersuchung dieser Stoffe im Wasser, bietet diese Arbeit einen fundierten Einblick in die chemischen Zusammenhänge und ihre Auswirkungen auf unsere Umwelt. Entdecken Sie, wie vermeintlich harmlose Substanzen das Schicksal eines ganzen Ökosystems beeinflussen können und welche Verantwortung wir für den Schutz unserer Gewässer tragen. Eine spannende Lektüre für alle, die sich für Chemie, Ökologie und die verborgenen Prozesse in unserer natürlichen Umgebung interessieren. Dieses Buch ist ein Augenöffner, der das Bewusstsein für die Notwendigkeit eines nachhaltigen Umgangs mit unseren Ressourcen schärft und zu einem tieferen Verständnis der komplexen Zusammenhänge in unserer Umwelt beiträgt. Es vermittelt auf anschauliche Weise, wie wichtig es ist, die chemischen Prozesse in unserer Umwelt zu verstehen, um fundierte Entscheidungen für den Schutz unserer Ökosysteme treffen zu können.
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.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Facharbeit "Gliederung zur Facharbeit in Chemie"?
Die Facharbeit behandelt die Thematik von Stickstoffverbindungen (Nitrat, Nitrit, Ammoniak) in Gewässern, insbesondere deren Herkunft, Bedeutung für das Ökosystem (speziell Algenwachstum), Auswirkungen auf Mensch und Tier sowie Methoden zur Untersuchung dieser Stoffe.
Was sind die Hauptbestandteile des Stickstoffkreislaufs laut dieser Facharbeit?
Die Facharbeit nennt acht Hauptprozesse: N2-Fixierung, Nitrifikation, Nitritation, Nitrataion, Denitrifikation, Nitratammonifikation, Ammonifikation und Assimilation. Zusätzlich wird die Verflüchtigung von Ammoniak bei steigendem pH-Wert erwähnt.
Woher stammen Nitrat, Nitrit und Ammoniak in einem Gewässer laut dieser Facharbeit?
Die Facharbeit nennt verschiedene Quellen: Stickstoffzufuhr durch Niederschlag, Deposition (z.B. durch Fallaub), Bodenauswaschungen (insbesondere in der Nähe landwirtschaftlicher Flächen), Grundwasser (speziell in kalkhaltigen Umgebungen), Abwasser und Fixierung von Molekularstickstoff durch Mikroorganismen (vor allem Cyanobakterien/Blaualgen).
Welche Bedeutung haben Nitrat, Nitrit und Ammoniak für das Algenwachstum im Ökosystem Stadtteich laut dieser Facharbeit?
Stickstoff ist ein limitierender Faktor für das Algenwachstum. Algen benötigen Stickstoff zur Bildung organischer Bausteine. Zu viele Nährstoffe können jedoch zu übermäßigem Algenwachstum führen, was den pH-Wert erhöhen und ein Fischsterben verursachen kann. Es wird auch das potenzielle Umkippen des Gewässers durch eine übermäßige Vermehrung von Wasserflöhen und den anschließenden Sauerstoffmangel durch den Abbau abgestorbener Biomasse beschrieben.
Wie giftig sind Nitrat, Nitrit und Ammoniak laut dieser Facharbeit?
Die Facharbeit verweist auf die generelle Problematik, dass Stickstoffverbindungen als Giftstoffe gelten. Die spezifische Giftigkeit von Nitrat, Nitrit und Ammoniak wird in einem separaten Unterpunkt (1.4) weiter ausgeführt.
Welche Versuche werden in der Facharbeit beschrieben?
Es werden Versuche zur Untersuchung auf Ammoniak, Nitrat und Nitrit beschrieben. Die Durchführung, Auswertung und Interpretation der Versuchswerte bilden einen wesentlichen Teil der Arbeit.
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- Sebastian Schmidt (Author), 2001, Nitrat, Nitrit und Ammoniak Gehalt eines stehenden Gewässers im Laufe eines Jahres, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/101694
