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Sprache Deutsch
Stufe Andere
Erstellt / Aktualisiert 22.11.2016 / 10.12.2018
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wozu dient die Haber-Boschh-Synthese?

nenne die stöchiometrische FOrmel

  • industrielle HErstellung von Ammoniak (Dünger, Sprengstoff, Synthesen)
  • sehr energieintensiv
  • dadurch wurde es möglich N2 belibieg zu fixieren

N2 + 3 H2 => 2 NH3

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welche MO können Luftstickstoff abbauen?

  • Rhizotobacter
    • in Symbiose mit PFlanze: Knöllchenbakterien
  • Cyanobakterien
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was sind Knöllchenbakterien?

zeichne Stöchiometrie auf

  • befinden sich auf Wurzeln von Leguminosen (Bohnen, Soja, Kefen usw)
    • Proteinreich
  • fixieren elementaren Stickstoff
  • Pflanze stellt Assimilate (Ausgangsstoffe) zur Verfügung
  • Anaerober Vorgang
    • Milieu stellt Pflanze her durch O2-bindendes Leghaemoglobin , Diffusionsschranken oder oxidative atmung
  • Boden kann so mit Stickstoff angereichert werden

N2 + 8H+ + 8e- => Nitrogenase (ATP) => 2 NH3 + H2

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stelle den aeroben/anaeroben N-Kreislauf dar

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Bild

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stele den N-Kreislauf in der Atmosphäre dar

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=> nur oxidative Prozesse liefern Energie

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was sind Nitrifikanten?

  • Nitirfizierende Bakterien
    • oxidieren Ammonium zu Nitrat
      • mit gewonnener Energie wird CO2 autotroph fixiert (chemolitropher Stoffwechsel)
    • zwei Teilschritte mit zwei Bakterien:
      • Ammonium-Oxidierer (Nitrosomonas): NH4+ + 1,5 O2 => NO2- + 2H+ + H2O
      • Nitrit-Oxidierer (Nitrobacter): NO2- + 0.5O2 => NO3-
        • Summe der Reaktionen: NH4+ + 2O2 => NO3- + 2H+ + H2O
      • leben oft in Symbiose
      • NO2- wird sofort weiter umgesetzt, da toxisch
    • langsam wachsend
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was hemmt die Nitrifikation?

  • chemische Stoffe (ACT oder Nitrapyrin)
  • pH < 6.5
  • Sauerstoffgehalt <2mg/L
  • Temperatur <12 Grad
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für was werden Nitrifikationshemmer in der Landwirtschaft eingesetzt?

  • Ammonium wird so langsamer nitrifiziert => hemmt Stickstoff-Verlust
  • Stickstoff würde ins Grundwasser ausgewaschen => schlecht
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was sind Denitrifikanten?

Stöchiometrische Formel

5 C6H12O6 + 24 NO3- => 24 HCO3- + 6 CO2 + 18 H2O + 12 N2

  • = dissimilatorische Nitratreduktion
  • Nitrat dient als Wasserstoffakzeptor unter anaeroben Bedingungen
  • erfolgt nur bei Sauerstoffmangel (z.B. hohe Wasserstoffsättigung im  Boden)
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was passiert bei der Ammonifikation?

  • Freisetzung von Ammonium aus organischem Material durch Desaminierung (Abspaltung einer Aminogruppe)
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wie scheiden MMensch und Tier Stickstoff aus?

H2N-CO-NH2 + 3 H2O => Urease => 2 NH4+ + 2 OH- + CO2

  • Ausscheidung über NIere als Harnstoff CO(NH2)2
  • Urease baut Harnstoff zu Ammoniak ab
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Vergleich Ammonium, Nitrit und Nitrat... (k.A. ob das wichtig ist)

Bild

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was tun Anammoxbakterien?

Stöchiometrie

NO2- + NH4+ => N2 + 2 H2O

Abbau von giftigem Stickstoffdioxid (NO2-)

  • haben spezielles Zellorganell: Anammoxosom
  • Anammoxverfahren für Abwasserreinigung attraktiv:
    • weniger Biomasse
    • vollständige Stickstoff-Elimination
    • weniger Sauerstoffeintrag
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wie wirkt Überdüngung mit Stickstoff auf die Umwelt? (7)

  • Emission von N2O => Zerstörung Ozonschicht
  • Überdüngung der Wälder
  • Nitratbelastung des Grundwassers
  • Eutrophierung von Gewässern
  • Korrosionsschäden
  • Überdungung Magerwuesen
  • sauerer Regen
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warum leisten Ammoniakemissionen in der Luft einen Beitrag zum saueren Regen? ist ja eine BAse...

???

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welche Oxidationszahlen hat Stickstoff im Ammonium, im Lachgas, im Nitrat?

???

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Wie verändert sich der pH-Wert eines Abwassers tendenziell, wenn der Stickstoff möglichst vollständig entfernt werden soll und dazu mittels Belüftung zuerst nitrifiziert und anschliessend das Nitrat denitrifiziert wird?

Ist eine Nitrifikation mit anschliessender Denitrifikation auf einer Kläranlage sinnvoll?

???

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Oxidation organischer Verbindungen im Abwasser:

Auf Kläranlagen werden gelöste organische Verbindungen zu CO2 und Wasser oxidiert. Welche Luftmenge in Normlitern [Nl] wird benötigt, um die organischen Schmutzstoffe eines Menschen (50 g C pro Tag) im Abwasser durch Oxidation vollständig abzubauen?

Definition Normliter [Nl]: [Nl]: T = 273,15 K,  0 °C, p = 101.325 N/m² = 1013,25 hPa =  1013,25 mbar

???

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Nitrifikation auf der Kläranlage:

Auf Kläranlagen möchte man zudem Ammonium (aus Harnstoff im Urin) wegen dessen Fischtoxizität in Nitrat überführen. Welche Luftmenge [Nl] wird benötigt, um zusätzlich den Stickstoff im Abwasser eines Menschen (14 g N pro Tag) vollständig zu nitrifizieren?

???