التثبيت الجوي Atmospheric fixation

يحدث هذا النوع من تثبيت غاز النتروجين عند مرور صاعقة البرق خلال الغلاف الغازي، وهناك يتم اتحاد الأكسجين مع النتروجين بفعل طاقة البرق الكهربية مكونة النترات التي تسقط مع مياه الامطار على التربة او على المياه السطحية وتتوقف الكمية المثبتة بواسطة التثبيت الجوي على الظروف المناخية، وتتراوح عموما بين 15 و 20 كجم نتروجين في السنة لكل هكتار يضاف الى التثبيت الجوي مصادر اخرى تزود التربة والنباتات الخضراء بالمركبات النتروجينية وهذه المصادر ناتجة عن انشطة الإنسان والمختلفة فالملوثات الهوائية المحتوية على المركبات النتروجينية في المناطق الصناعية، تضيف الى التربة كميات تصل الى حوالي 50 كجم من مركبات النتروجين في السنة لكل هكتار كما يقوم الإنسان باستعمال الأسمدة الكيمياوية النتروجينية والتي تستعمل خصوصا في الزراعة المكثفة او الزراعة العمودية، اذا يبلغ معدل ما يضاف من الأسمدة الكيمياوية النتروجينية في اوربا حوالي 100 كجم في السنة لكل هكتار. يضاف الى ذلك المياه العادمة (مياه الصرف) والتي تحتوي على كميات كبيرة من المركبات النتروجينية.

يتزايد الطلب على الغذاء في جميع انحاء العالم نتيجة الزيادة السكانية الهائلة، مما دفع المزارعين الى استخدام انواع مختلفة من الأسمدة (المخصبات) الزراعية لزيادة خصوبة التربة المتاحة لهم وزيادة انتاجها من المحاصيل المختلفة والتي يعتمد عليها الإنسان في حياته. وبذلك زادت كميات الأسمدة النتروجينية التي تضاف للتربة سنويا.

وتبدأ دورة النتروجين بقيام النبتة الخضراء بامتصاص المثبت بواسطة شعيرات الجذور على شكل نترات NO₃ وأمونيوم NH₄ او في بعض الحالات على شكل امونيا NH₃ بحيث تستخدم هذه المركبات النتروجينية في تركيب الأحماض الامينية والتي تعتبر اساس بناء البروتينات. وتستمد الكائنات الحية المستهلكة الاولية مركبات النتروجين على شكل مركبات بروتينية من الكائنات المنتجة، ما تستمد الكائنات الحية المستهلكة الثانوية المركبات البروتينية من المستهلكات الاولية حسب السلاسل الغذائية.

وعند موت هذه الكائنات الحية بالإضافة الى افرازاتها ومخرجاتها تقوم الكائنات الحية المحللة بتحليلها الى مركباتها الاولية.

 وتتم اكسدة الامونيوم في وجود وتوافر الأكسجين بواسطة بكتريا nitrozomonas الى نتريت NO₂ وبعد ذلك تؤكسد بكتريا nitrobacter النتريت الى نترات NO₃ والتي تمتصها النبتة بسهولة، وتسمى هذه العملية بالنترتة nitrification

وتحت ظروف لا يتوافر فيها الأكسجين تختزل النترات بواسطة بعض الكائنات الحية مثل بكتريا pseudomonas الى نتريت وبالتالي الى غاز النتروجين الذي يتصاعد الى الغلاف الغازي، وقسم بسيط جدا الى أمونيا وبذلك يتم اغلاق دورة النتروجين باختزال النترات الى نتروجين وهذه العملية تعرف بعملية انتزاع النتروجين denitification

بالإضافة الى عملية denitification تقوم البراكين والحرائق بإعادة غاز النتروجين الى الغلاف الغازي. ويحدث فقدان للنتروجين من الدورة على شكل نترات عن طريق غسل التربة بمياه الامطار او مياه الري حيث تنقل الى المياه الجوفية والسطحية. وهنا ربما تعود النترات الى الدورة من جديد اذ كانت الطيور والاسماك المائية قد تغذت على كائنات استفادت من هذه النترات، أو يكون تم الاستفادة منها عند استعمال المياه الجوفية في ري المزروعات. وإذا لم تمتص هذه النترات بواسطة الطافيات المائية phytoplanceton او اية نباتات مائية اخرى فأنها تفقد تدريجيا داخل رواسب بحرية عميقة لا تعود للدورة من جديد الا إذا تكشفت الطبقة الجيولوجية المحتوية على تلك الرواسب.

تعد اليوريا من اهم الأسمدة النتروجينية المهمة لاحتوائها على نسب عالية من النيتروجين وعند ذوبانها تتحلل ببطء الى أمونيوم وثاني اوكسيد الكربون ولهذا يمكن استعمالها اما بإضافتها الى التربة او برش محلولها على النبات وتكون اليوريا على شكل بلورات بيضاء اللون تعبأ اليوريا في عبوات سليمة مصنوعة من مادة عازلة للرطوبة حيث تتحول بوجود الرطوبة الى كتل صلدة وتخزن في مخازن جافة غير معرضة للرطوبة واشعة الشمس والتلوث.

تعد النترات احدى الملوثات المائية، وحسب مواصفات منظمة الصحة العالمية Who يجب الا تزيد كمية النترات في مياه الشرب عن 45 جزء في المليون وان لا تزيد الكمية التي يأخذها الإنسان يوميا من النترات عن 200 مجم سواء بواسطة ماء الشرب او الطعام لان النترات بسبب مرض الازرقاق عند الاطفال بالإضافة الى تكون مركبات nitrosamine وهي ماد مسببة للسرطان. والشكل التالي يبين عمليات تحولات النتروجين ودورته في الطبيعة.