SIKLUS NITROGEN YANG DISEDERHANAKAN

MUHAMMAD FAHRI. BRAWIJAYA UNIVERSITY MALANG 2009

JENIS N
Amoniak (NH3), Ion Ammonium (NH4+)
Amoniak (NH3) sangat dapat larut dalam air. Hukum Henry konstanta untuk NH3 adalah 57.5 mol/(L-atm) pada 250C. NH3 suatu dasar lemah berkombinasi dengan suatu proton (H+) untuk membentuk suatu ion ammonium (NH4+).
Konsentrasi NH3 dan NH4+ pada keseimbangan terkait dengan persamaan berikut :

di mana Ka adalah suatu konstanta (5.5x10-10 pada 25ºC) dan kurung besar menandai adanya konsentrasi (mol/L). Nilai Ka pada temperatur lain diberi dengan persamaan berikut :

di mana T adalah temperatur didalam Kº (Wright et al., 1961). Gambar berikut menunjukkan bagaimana konsentrasi NH3 dan NH4+ berbeda menurut pH. Dalam cakupan pH dari perairan paling alami, NH4+ adalah bentuk utama dari N inorganik dalam bentuk -3 oksidasi. NH3 adalah jenis beracun untuk ikan, bukan NH4+.

Figure 9 Persentase NH4+ and NH3 sebagai fungsi dari pH.
Sebagai bahan dasar lemah, gas NH3 (pupuk amoniak anhydrous) yang dimasukkan ke dalam tanah dengan seketika menaikkan pH dari 5 cm sekeliling sampai 10. Gambar menunjukkan, pada pH 10 kebanyakan dari pemberian pupuk N tersisa sebagai NH3. Jika tanah tidak dilindungi dengan baik di setelah pemupukan, atau jika tanah terlalu bersifat alkali untuk mengkonversi NH3 ke NH4+, atau jika pengeringan terlalu terlindung untuk mengijinkan usaha yang cukup, volatilisasi NH3 dapat dinilai. 20 sampai 40 persen dapat terjadi. Eksperimen sudah menunjukkan bahwa dengan penerapan pupuk amoniak anhydrous yang baik mempunyai kehilangan volatilisasi 1 persen atau lebih sedikit (Denmead et al., 1977). Pada rata-rata, kehilangan berupa gas dalam kaitan dengan denitrifikasi volatilisasi NH3 lebih dari cropland sejumlah sekitar 15 persen dari penambahan nitrogen tahunan (Allison, 1955; Brady, 1974; Troeh dan Thompson, 1993).

NH4+ adalah suatu komponen utama dari aerosol atmosfir. NH4+ mengambil bagian pada reaksi pertukaran kation dimana ion dilarutkan menggantikan ion yang terikat oleh lokasi bermuatan negatif pada unsur partikel mineral, seperti tanah liat dan bahan organik alami.

Pertukaran Ion mungkin adalah suatu reaksi penting untuk NH4+ didalam tanah, sedimen, dan sistem aquifer. Sebagai contoh, koefisien keterlambatan NH4+ (rNH4) dalam batu pasir diperkirakan dari pengukuran pertukaran ion untuk 16
Kalkulasi pertukaran ion equilibria kadang-kadang digunakan untuk menguraikan mutu proses pertukaran ion kation. Dua parameter pertukaran ion empiris bermanfaat adalah kapasitas pertukaran kation (CEC) dan koefisien pemilihan. CEC suatu material (tanah liat, tanah,...) diukur dengan pemenuhan material oleh satu kation (seperti NH4+), memindahkan kation pertama dengan kation lain (seperti Mg2+), dan mengukur konsentrasi dari NH4+ yang dipindahkan. Tabel 5 menunjukan nilai-nilai CEC beberapa mineral tanah liat.

Koefisien selektifitas kadang digunakan persamaan berikut untuk menguraikan keseimbangan pertukaran ion yang menyertakan NH4+ dan Na+.

XNH4 dan XNA menandai adanya fraksi mol NH4+ dan Na+ didalam tahap pertukaran, KNH4Na adalah koefisien selektifitas, kurung besar menandai adanya konsentrasi kandungan air, dan n adalah koefisien empiris dengan nilai dekat dengan 1 untuk ion yang dibebankan dan 0.7
{NH4+} tanah liat adalah konsentrasi dari] NH4 sorbed+ (meq/kg), M adalah total konsentrasi kation (meq/kg), dan lambang lain adalah seperti digambarkan di atas.
Keduanya, baik CEC dan koefisien memilih tergantung pada pH dan komposisi solusi. Seperti itu, bahkan untuk contoh material yang sama, bukan parameter adalah tetap. Meskipun demikian, parameter pertukaran ion mengijinkan rasionalisasi perilaku kation didalam banyak sistem.

Asam Nitrit (HNO3), Ion Nitrat (NO3-)
Asam nitrit dan garam Nitrat adalah semua sangat larut dalam air. HNO3 adalah suatu asam kuat dan dengan sepenuhnya memisah dengan air. HNO3 mudah menguap. NO3- menyerap radiasi UV matahari. Ini merupakan suatu sumber radikal hidroksil utama pada air permukaan dan air yang menguap di atmosfir.

Asam Nitrous (HNO2), Nitrite Ion (NO2-)
Nitrite (NO2-) adalah suatu produk intermediate/antara didalam banyak perubahan bentuk N. Itu diproduksi oleh oksidasi NH4+ didalam tahap pertama nitrifikasi (Nitrosomonas) dan oleh reduksi NO3- dalam tahap pertama denitrifikasi. Itu dioksidasi ke nitrat oleh jenis bakteri Nitrobacter didalam tahap kedua nitrifikasi dan reduksi menurunkan N2O, NO, atau N2 didalam tahap kedua denitrifikasi. HNO2 adalah suatu asam monoprotic lemah dengan pKa 5.2. Gambar berikut menunjukkan bagaimana konsentrasi HNO2 relatif dan NO2- berbeda menurut pH. Pada nilai-nilai pH dari sistem penyediaan air alami, bentuk utama adalah NO2-.

Gambar 10. Persentase HNO2 and NO2- sebagai fungsi dari pH.

Nitrite Okside (NO)
NO diproduksi oleh pembakaran dan oleh denitrifikasi. Pembakaran menghasilkan keduanya NO dan NO2, NOx secara bersama ditandai, hanya N oksida yang diproduksi oleh pembakaran adalah NO. Pembakaran tidak menghasilkan NO baik melalui suatu kombinasi dari N2 di atmosfir dan O2 dan oleh oksidasi dari semua organik N didalam fuel. Didalam Amerika Serikat, Transportasi meliputi kira-kira 49% dari NOx dari emisi anthropogenik. Pembakaran dari sumber stationary menghasilkan kira-kira 44%, termasuk 26% dari penggunaan elektris dan 18% dari lainnya (USEPA, 1998).

NOadalah sedikit dapat larut dalam air. Hukum Henry konstanta untuk NO adalah 1.9x10-3 mol/atm. Tegangan sebagian di atmosfir yang khas NO adalah 2x10-10 atm. NO bereaksi dengan cepat dengan O2 untuk membentuk NO2. NO berperan sebagai bagian penting dalam beberapa proses biologi. Biokimia NO adalah pokok yang banyak diteliti sekarang.

Nitrogen Diokside (NO2)
NO2 diproduksi oleh pembakaran, penurunan pangkat dari bahan organik, dan oksidasi NO. Ini adalah salah satu yang sedikit diwarnai gas dan memberi warna kecoklat-coklatan untuk polusi udara. Itu kelihatan pada konsentrasi yang sama rendah seperti 1 ppmv. NO2 dioksidasi ke HNO3 didalam atmospir. Itu juga hydrolyzes dan tidak sebanding untuk memberi HNO3 dan HNO2.

NO2 adalah sedikit dapat larut dalam air. Hukum Henry Konstanta untuk NO2 adalah 1.0x10-2 mol/atm. Tegangan sebagian NO2 yang khas didalam atmospir adalah 2x10-9 atm.

Nitrous Oxide ( N2O)
N2O adalah yang paling berlimpah yang kedua dari jenis N di atmospir. Tegangan sebagiannya adalah 3x10-7 atm. Itu secara relatif tidak reaktif di troposphere. Fungsi utama untuk N2O adalah reaksi photochemical di stratosfir. Itu diproduksi oleh denitrifikasi. N2O secara wajar dapat larut dalam air. Koefisien Hukum Henry-nya adalah 2.6x10-2 mol/atm.

Organik N
Organic-N meliputi semua unsur di mana N terikat untuk C. Itu terjadi baik yang bentuk terlarut dan partikel. Pecahan yang paling besar terdiri dari asam amino dan peptida dan sering disebut amino N. Partikel N organik meliputi organisma kecil (ganggang, bakteri, dan lainnya), baik hidup atau mati, dan fragmen organisme. N Organik dapat larut dari barang sisa yang dikeluarkan oleh organisme atau dari penurunan pangkat partikel N organik.

Konsentrasi Organik N didalam perairan alami, tanah, dan sedimen secara operasional digambarkan. Didalam Metoda Kjeldahl, suatu contoh air, tanah, atau sedimen dipanaskan dengan H2SO4 dan suatu katalisator dan N dari asam amino dikonversi ke NH4+. Total Kjeldahl N (TKN) meliputi N dari asam amino dan semua NH4+. Organik N dihitung dengan reduksi NH4+ (ditentukan secara terpisah) dari TKN. Didalam metoda lain, suatu contoh air dioksidasi dengan menggunakan berbagai kombinasi persulfat kalium, panas, dan cahaya ultraviolet dan semua N dikonversi ke NO3-. Organik N dihitung dengan reduksi NO3- (ditentukan secara terpisah) dari NO3- didalam contoh yang dioksidasi. Konsentrasi dari asam amino individu dapat ditentukan dengan chromatographically.

Secara khas, banyak N dalam tanah dan sedimen permukaan menjadi bentuk organik. Jumlah organik N didalam tanah dan sedimen dipengaruhi oleh iklim, semua selain itu tetap sama, meningkat dengan embun dan menurun dengan temperatur di Amerika Serikat. Ini juga dipengaruhi oleh tumbuh-tumbuhan. Di Illinois USA tanah padanan yang dikembangkan dibawah padang rumput yang luas mempunyai dua kali lebih organic-N dari tanah yang dikembangkan dibawah hutan. Ini juga dipengaruhi oleh topografi. Tanah dengan semakin luas padang rumput untuk tanah yang tinggi diperkirakan untuk awal mempunyai 0.3 persen dengan menimbang N sedangkan tanah yang dikembangkan dibawah padang rumput yang luas wetlands awal mempunyai 2.2 persen N. Jumlah N juga dipengaruhi oleh ukuran partikel butiran tanah dan sedimen (banak mengumpulkan material berbutir halus) dan jumlah bahan mineral nutrien (terutama fosfor) dalam tanah dan sedimen. Ini juga dipengaruhi oleh umur permukaan daratan, permukaan lebih tua biasanya menjadi lebih rendah C, N, dan bahan mineral nutrien. Praktek pertanian sudah mengurangi N kandungan didalam lapisan cornbelt tanah sekitar 40 persen, pada rata-rata, dari kondisi alami yang diperkirakan.

Organic-N kadang-kadang menyusun suatu fraksi penting dalam larutan dan particulate N didalam perairan alami.

Urea ( CO(NH2)2)
Urea adalah suatu organik N campuran yang dihasilkan dalam jumlah besar. Urea digunakan sebagai suatu pupuk, mencakup pupuk pelepasan yang dikendalikan dan dalam banyak proses industri. Urea adalah bentuk N yang dapat larut itu dihasilkan oleh hewan mamalia. Oleh karena itu, sejumlah urea yang besar ditambahkan kepada permukaan tanah feedlots dan pabrik susu. Bagaimanapun, urea dengan cepat dihydrolys ke NH3 dan CO2, maka tidak bisa diharapkan untuk menyusun suatu bagian penting dari organik N didalam badan air, tanah, atau sedimen kecuali untuk tingkat derajat yang solubilizes (mudah larut) dalam bahan organik tanah (Soil Organic Matter/SOM) dan mempunai kemampuan SOM solubilized untuk menerobos tanah kedalam permukaan dan air tanah (Stevenson, 1982).

Pemecatan excretal N yang tidak seimbang oleh penggembalaan ternak dapat didorong kearah tingkat aplikasi pencemaran setara dengan 400 sampai 2000 kg N/Ha (Watson et al., 2000). Ini dapat dibandingkan pada rata-rata tingkat N pemupukan Illinois cropland yang mana dilaporkan kira-kira 87 kg N/Ha (David dan Gentry, 2000). Jagung yang dipanen utama menerima paling tinggi tingkat pemupukan N - 100 sampai 200 kg N/Ha (David et al., 1997).

Kotoran badan dari ternak penggembalaan melokalisir zone tanah menjadikan N memenuhi. Air seni yang secara khas menyusup kedalam tanah di mana urea siap dihydrolyze ke NH3 dan nitrified ke NO3-N. Dengan ini, N menjadi lebih tunduk pada pelarutan dibanding volatilisasi. Percobaan pada konsentrasi NO3-N pengairan melalui pencemaran dari tambalan air seni sapi memberi konsentrasi berkisar antara 52 sampai 176 mg NO3-N/L, tergantung tahun dan musim (Stout et al., 1997). Pada yang kontras, telah lama dilaporkan tinja yang tersisa pada permukaan hilang sekitar separuh N didalam 2 sampai 4 hari dalam kaitan dengan volatilisasi NH3 (Clark, 1930; Lauer et al, 1976). Banyak N juga hilang dari tinja sebagai organic-N yang dapat larut. Sebagai contoh, lysimeter mengadakan percobaan menunjukan antara 100 dan 600 mg organic-N/L dapat larut melalui pencemaran dari surficial aplikasi daratan pupuk sapi (Elrashidi et al., 1999).

Ada sejumlah kotoran badan herbivora yang dapat dinilai menyimpan pada landscap Padang rumput yang luas Satakan sebelum setlement Eropa. Sebagai contoh, perkiraan terbaik bahwa sebelum setlement Eropa ada 10-20 juta kerbau liar Sungai Mississippi timur. Analisa menunjukkan bahwa hampir semua kerbau liar ini tinggal di Illinois, selatan Wisconsin, dan Lembah Sungai Ohio (Roe, 1951). Pada perbandingan, statistik jaman ini pada banyaknya sapi dan lembu untuk daerah yang sama Missouri dan Iowa (East-Central Amerika Serikat) telah stabil untuk beberapa dekade pada di sekitar 10 juta kepala (White, et al., 1981; Goolsby et al., 1999). Karenanya, pemandangan didalam dan di sekitar Illinois menjadi lebih banyak hewan sebelum setlemen Eropa dibanding sekarang dengan meningkatnya pertanian Eropa.

Contoh Pengukuran Dari Organik N
Organic-N yang dapat larut kadang-kadang suatu fraksi penting dari total N yang dapat larut (Gambar 1).

Gambar 11. Organik terlarut dan Planktonic N di Danau Mendota, Wisconsin
Sejumlah particulate relatif dan organik N terlarut mengalami pertukaran cepat pada badan air yang berbeda dan untuk badan air yang sama dengan tempat, kedalaman, dan waktu (Tabel 1).

Organik N menyusun 10-20% dari total N (dapat larut + particulate) di Sungai Sangamon, dekat Monticello, IL (Gambar 2) (Demissie dan Keefer 1996).

Gambar 12. Jenis N di Sungai Sangamon
Sejumlah particulate relatif dan organik N terlarut bertukar-tukar lebih banyak dengan untuk badan air berbeda dan untuk badan air yang sama dengan penempatan, kedalaman, dan waktu. Tabel 1 lebih menunjukan particulate dan organik N terlarut di beberapa danau.

Sejumlah dari organik N relatif dan jenis N inorganik didalam air tanah tergantung pada banyak faktor, termasuk pemanfaatn daratan, hidrolik properti aquifer, dan kondisi-kondisi redox. Tabel 4 menunjukan banyak konsentrasi NO3-, NH4+, dan TKN didalam air sampel dari sumur-sumur didalam Batas air Parit besar di Daerah Champaign, IL. Sumur-Sumur dangkal yang disaring dekat permukaan air dibawah tanah. Sumur-sumur yang dalam sampel lapisan pasir yang lebih dalam. Organik N (perbedaan antara TKN dan NH4+) adalah suatu fraksi penting total N terlarut dalam beberapa sampel.

TRANSFORMASI JENIS N
Nitrogen (N) menjadi sangat penting bagi kehidupan yang kebanyakan bentuk N yang dilepaskan oleh satu organisme sebagai "limbah" yang pada umumnya dapat dipungut oleh organisma lain sebagai makanan yang panjang sebelumnya seperti "limbah" N dapat diperoleh kesempatan untuk mengambil bagian penuh pada satuan reaksi oxidasi/reduksi (reaksi nitrifikasi/denitrifikasi) yang mengidentifikasi peredaran N yang disederhanakan. Pada sistem dartan (terestrial), suatu produk penting (dan dengan begitu disimpan) dari konstanta ini dan peredaran yang dinamis dari organik "limbah" sebagai humus. Ini dicerminkan dari komposisi kimia humus, dimana atas dasar perbandingan C:N adalah intermediate/perantara yang khas antara tumbuhan dan hewan/mikroorganisme.

Fiksasi N2
Fiksasi N adalah proses dimana N2 di atmosfir dikonversi ke campuran yang dapat digunakan oleh tananam. Itu adalah suatu proses alami yang difasilitasi oleh jasad renik tertentu dan proses industri yang memerlukan sejumlah energi yang besar. Walaupun semua organisme memerlukan campuran N, sangat sedikit yang bisa menggunakan N2, yang paling melimpah bentuk unsur yang siap dimanfaatkan. Kebanyakan organisme memerlukan bentuk N yang difiksasi dalam wujud NH3, NO3-, NO2-, atau N organik. Jumlah N yang difiksasi mungkin adalah faktor kunci yang membatasi didalam kemampuan bumi untuk mendukung kehidupan.

Molekul N2 secara relatif tidak reaktif dan lemah. Itu berkombinasi dengan unsur-unsur lain hanya pada temperatur dan tekanan tinggi atau dihadapan suatu katalisator. N dapat difiksasi dalam wujud beberapa oksida. Dua sumber N oksida adalah mesin pembakaran internal dan pencahayaan. Mesin pembakaran internal menghasilkan NO dan NO2 sebab temperatur internal yang tinggi dan disebabkan tekanan N2 di atmosfir dan O2 untuk bereaksi. Lucutan elektris tegangan tinggi, seperti petir, dapat mengoxidasi N2. Cyanobacteria (Blue-Green algae) dan bakteri berhubungan dengan kacang-kacangan dapat memperbaiki N2 dengan menguranginya ke ammoniacal (seperti amoniak) N, kebanyakan dalam wujud asam amino. N2 direduksi menjadi NH3 yang secara industri menggunakan temperatur tinggi, tekanan, dan suatu katalisator. Produksi NH3 industri bahan kimia kedua terbesar di Amerika Serikat, dengan produksi tahunan 17.2 juta metric ton (14.2 juta metric ton N).

Pada waktu sebelum industrial, fiksasi alami dari gas N2 di atmosfir diperkirakan mencapai 40 sampai 200 juta metric ton N/Tahun oleh ekositem laut dan 90 sampai 130 juta metric ton N/Tahun oleh ekosistem daratan/terestrial (Galloway, 1998). Petir menghasilkan kira-kira 9.4 juta metric ton N oksida setiap tahun. Perkiraan[dari fiksasi N2 yang global anthropogenik meliputi 80 juta metrik tons/tahun bahan kimia pupuk N, 20 juta metric ton N/Tahun yang dilepaskan oleh pembakaran, 25 juta metric ton N/Tahun yang difiksasi oleh tananaman pertanian penfiksasian N kacang-kacangan, dan 25 juta ton N yang didaur ulang dengan kurang baik menggambarkan limbah anthropogenik (Kinzig dan Socolow, 1994; Galloway et al., 1995; Galloway, 1998; Smil, 1999). Produksi USA pada Tahun 1999 mencakup kira-kira 17 juta metric ton dari NH3 anhydous, 7 juta metric ton ammonium nitrat, 3 juta metric ton ammonium sulfat, dan 8 juta metric ton asam nitrit (Anon, 2000). Perkiraan pembakaran meliputi oksidasi organik-N pada batubara dan minyak untuk NO. Walaupun ini bukan fiksasi N2, beberapa peneliti merasakan itu adalah setara dengan fiksasi N2 sebab organik N akan tidak tersedia untuk siklus di biosphere (Vitousek et al., 1997).

Adalah menarik untuk dicatat bahwa jumlah N2 yang dilepaskan oleh pembakaran dan produksi pupuk menjadi sama besarnya sebagai yang diperkirakan biologi terestrial dari fiksasi N.

Proses Biologi Yang Menyertakan N
Kandungan N adalah penting bagi semua bentuk kehidupan. Paling utama biomolekul mengandung N pada suatu bentuk yang serupa untuk amoniak (bentuk oksidasi -3). Hampir semua seperti N disebut ammoniacal N -yaitu salah satu dari atom hidrogen dikombinasikan dengan atom amoniak N yang digantikan oleh atom karbon, misalnya, C-NH2. N adalah komponen penting dari protein, peptida, enzim, molekul energi transfer (ATP, ADP), dan material genetik (RNA dan DNA)- unsur yang penting bagi semua organisme.

Sedangkan jumlah N yang diperlukan oleh hewan, jasad renik, dan tumbuhan sangat bervariasi, sejumlah N diperlukan selalu cukup besar untuk membuat N jatuh masuk ke kategori menjadi macronutrient penting (diperlukan sejumlah besar sehubungan dengan bahan nutrien lain yang penting seperti : kalsium, fosfor, kalium, sulfur, dan magnesium). Dalam semua kasus, kebutuhan bahan nutrien untuk N terlewati hanya oleh karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O).


Bakteri tertentu juga menggunakan campuran N dalam pernapasan (produksi energi). pada semua organisme, pernapasan adalah suatu reaksi oxidation-reduction (redox) yang menyertakan suatu oxidant (akseptor elektron) dan suatu reductant (donor elektron). Aerobes (termasuk manusia) memanfaatkan oksigen sebagai akseptor elektron. Energi yang tersedia dari berbagai reaksi yang dilakukan oleh organisme disampaikan dalam tujuh baris yang pertama mengikuti Tabel berikut, dimana "CH2O" (rumusan umum untuk karbohidrat) menandai adanya bahan organik (Reaksi menunjukkan Tabel hasil bersih dari proses biokimia multi-step yang kompleks).

Donor elektron menghasilkan kebanyakan energi pada umumnya menentukan jenis utama pernapasan didalam lingkungan tertentu. Oleh karena itu, ketika oksigen hadir, pernapasan aerobik adalah bentuk pernapasan utama. Denitrifikasi adalah reaksi yang paling giat kedua didalam Tabel. Oleh karena itu, ketika oksigen dihabiskan, nitrat menjadi akseptor elektron yang lebih disukai, yang diikuti oleh mangan dan iron oksida, dan akhirnya sulfate (SO42-). Urutan reaksi redox ini sering diamati di lingkungan yang tidak berhubungan dengan atmospir, mencakup sedimen, tanah dibanjiri, dan sistem aquifer. Pada nitrifikasi (dua baris terakhir [dalam Tabel) jenis N bertindak sebagai donor elektron.

Asimilasi
Tumbuhan mengkonversi NO3- ke campuran N organik, mencakup asam amino, purin, dan pyrimidin. NO3- (kebanyakan bentuk oksidasi +5) direduksi menjadi N (bentuk oxidation organik -3). Tumbuhan dapat juga menggunakan NH3 dan organik N. Keseluruhan 8-elektron reduksi diuraikan oleh persamaan berikut :

Tahap asimilasi pertama adalah reduksi NO3- ke NO2-, yang mana dikatalisasi oleh enzim NO3- reductase. Reduski yang berikut NO2- ke NH4+ dikatalisasi oleh nitrite reductase. Proses dimana NH4+ disatukan ke dalam asam amino yang disebut aminasi.

Pembusukan, Degradasi
NH3/NH4+ dilepaskan ketika bahan organik didegradasi. Status N oksidasi adalah tanpa proses perubahan ini. Proses pemecahan campuran organik ke dalam campuran inorganik seperti NH3 dan CO2 disebut mineralisasi.

Nitrifikasi
Bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter menggunakan NH4+ dan NO2-, berturut-turut, sebagai donor elektron dalam pernapasan. Nitrifikasi terjadi di bawah kondisi-kondisi oxic.

Denitrifikasi
Denitrifikasi (juga disebut dissimilatory denitrification) melengkapi peredaran N dengan reduksi NO3- dan NO2- ke N2 dan mengembalikan N ke atmospir. "Beberapa ilmuwan percaya bahwa alasan N adalah komponen yang prinsip di atmospir bumi adalah oleh karena aktivitas yang dilanjutkan ke pendenitrifikasian jasad renik selama sejarah hubungan geologi". (Stevenson 1972). Kebanyakan bakteri pendenitrifikasian mempunyai genera jenis Psuedomonas, Micrococcus, Achromobacter, dan Bacillus. Perkiraan global dari denitrifikasi terestrial terbentang dari 13 sampai 233 juta metric ton N/Tahun (Schlesinger, 1997, p. 389). Kebanyakan denitrifikasi terjadi di bawah kondisi-kondisi anoxic.

Denitrification adalah suatu bentuk pernapasan dimana NO3- atau NO2- digunakan sebagai akseptor elektron. Reaksi bersih diuraikan oleh persamaan berikut :

Denitrifikasi terdiri dari empat reaksi sekuensial. Reaksi pertama, pereduksian NO3- ke NO2-, dikatalisasi oleh enzim reductase nitrat. Reaksi kedua, pereduksian NO2- ke NO, dikatalisasi oleh nitrite reductase. Reaksi ketiga, pereduksian NO ke N2O, dikatalisasi oleh nitrous oksida reductase. Reaksi akhir, pereduksian N2O ke N2, dikatalisasi oleh nitro oxida reductase.

NO nampak seperti diproduksi oleh denitrifikasi didalam tanah yang asam anaerob (anaerobic acidic) oleh denitrifikasi kimia nitrite (NO2-) dengan tanah bahan organik ke NO, N2O dan N2. Emisi NO alami mungkin dibandingkan secara relatif kecil pada dua N lain gas yang dipancarkan oleh tanah (N2O dan N2) sebab NO2- jarang menghimpunkan secara alami pada sejumlah yang dapat dinilai dan denitrifikasi microbial NO3- dan NO2- ke N2O dan N2 adalah umum. Kebanyakan emisi NO dipercaya untuk dihubungkan dengan pemupukan NH4+ dan nitrifikasi terbatas berikut pupuk yang ditambahkan ke NO2-. Emisi diperkirakan untuk NO bergantian secara luas. IPCC (1992) tidak memperkirakan emisi NO untuk tanah hutan sampai 3.6 juta metric ton N/tahun dan diperkirakan total dari semua tanah 10.8 juta metric ton N/tahun. Bagaimanapun, pertimbangkan lain tanah emisi NO yang sangat kecil maka bukan untuk tidak mempertimbangkan emisi NO sama sekali. Laporan lain nilai-nilai emisi berkisar antara 6-45 juta metric ton N/tahun (National Research Council, 1977, p. 20; Galloway et al, 1995, p. 236).
Konsensus bahwa kebanyakan emisi tanah N2O diproduksi oleh denitrifikasi biologi. Bakteri yang mampu melakukan denitrifikasi biologi sangat utama ada dimana mana. Oleh karena itu, faktor lain mengendalikan luas dan tingkat denitrifikasi, yakni; kehadiran bentuk dari N dioksidasi untuk bertindak sebagai akseptor terminal elektron, donor elektron sesuai (seperti, campuran organik C, campuran yang direduksi, H2), dan ketidakhadiran gas oksigen (O2). Perubahan terus menerus N2O diperkirakan dari tanah ke atmospir terbentang dari sekitar 5-70 juta metric ton N/tahun. Kontribusi dari lahan pertanian diperkirakan terbentang sekitar 3-57 juta metric ton N/tahun (Soderlund dan Svensson, 1997, p. 53; National Research Council, 1977, p. 20; Schlesinger, 1991, p. 395; Matthews, 1994, p. 412)

Reaksi Photochemical
NO3- menyerap radiasi UV matahari (Gaffney et al, 1992) dan sangat reaktif dalam keadaan aktif. Sedang photolysis bukan suatu endapan utama untuk NO3-, ini adalah salah satu sumber yang prinsip dari radikal hidroksil permukaan perairan dan air di atmosfir droplets (Zepp et al. 1987).