Azot, Nitrit ve Nitrat: Nitrat Kirliliği, Neden Ölü Bölgeler Yaratıyor ve Bu Sorunu Nasıl Çözeriz?

Azot, canlıların protein, DNA ve klorofil sentezleyebilmek için ihtiyaç duyduğu bir elementtir. Atmosferde en yüksek oranda bulunan bir gaz olmasına rağmen, moleküler azot birçok canlı tarafından doğrudan kullanılamaz, çünkü azot atomları arasındaki üçlü bağı kırmak yüksek miktarda enerji gerektirmektedir.

Bu nedenle canlılar azot ihtiyaçlarını amonyak ya da nitrat gibi bileşikleri tüketerek giderirler. Element olarak bulunan azotu amonyağa dönüştüren bazı bakteriler ve arkeler, bazı bitki türleriyle simbiyotik bir ilişki kurarak, onların azot ihtiyacını karşılasa da buğday, mısır, pirinç gibi tarım bitkileri böyle bir ilişki içinde değildir. Yıldırımlar gibi abiyotik faktörlerce de canlılar tarafından kullanılabilir azotlu bileşikler üretilebilmekle beraber, bu oran tüm canlılığı sürdürmek için oldukça yetersizdir.

Tema Vakfı

Bitkilerin azot ihtiyacını karşılamak amacıyla amonyak içerikli gübreler uzun süredir çiftçiler tarafından kullanılmaktadır, ancak bu da çevre sorunlarını beraberinde getirebiliyor. Gübre olarak verilen amonyağın bir kısmı bitkilerce kullanılırken, bir kısmı da topraktaki bakteriler tarafından hücresel solunumda kullanılır ve bunun sonucunda nitrit açığa çıkar.

Diğer mikroorganizmalar tarafından yükseltgenen nitrit, nitrata dönüşür ve kimyasal özellikleri nedeniyle de yer altı sularına rahatça karışabilir. Yer altı suları da denizlere ve okyanuslara ulaştığında, nitratı beraberinde götürür. Nitrat ile beslenen siyanobakterilerin ve alglerin sayısında kaynak bolluğundan dolayı bir patlama yaşanır ve nihayetinde bu canlılar ölüp deniz tabanına çöktüğünde de ayrıştırıcı organizmaların sayısında patlamaya neden olur. Ayrıştırıcılar, ölü siyanobakterileri ve algleri oksitlerken öyle miktarda oksijen tüketir ki bölgedeki oksijen seviyesinde ciddi bir düşüş yaşanabilir.

Örneğin Meksika Körfezi'nde bu şekilde oluşan oksijensiz "ölü bölge", 2020 yılında yaşanan ve oksijensiz bölgeyi önemli ölçüde küçülten Hanna Kasırgası'na rağmen yaklaşık 5480 km² olarak ölçülmüştür. Dahası, Meksika Körfezi'ndeki ölü bölge, Dünya'nın en büyüğü de değil. Umman Körfezi'nde bulunan ölü bölge, neredeyse 164.982 km² boyutunda bir alan kaplamaktadır. Bu bölgenin oluşmasında da iklim değişikliği başta olmak üzere, aşırı gübre kullanımı ve Umman Körfezi'ne dökülen sıcak okyanus akıntıları neden olmaktadır.

EPA

Nitrat, yalnızca sucul ekosistemlere zarar vermekle kalmaz, ayrıca insan sağlığına da doğrudan zarar verebilir. Bu zararın tek sebebi içme suyundaki normalin üzerinde nitrat değildir. Nitratın; tiroit rahatsızlıklarında, meme kanseri, mesane kanseri ve kalın bağırsak kanserinde rol oynadığına yönelik araştırmalar mevcuttur.

Nitrat Kirliliğiyle Nasıl Başa Çıkarız?

Nitrat kirliliğini önlemede en etkili yöntem, elbette azot içerikli gübre kullanımını azaltmaktır. Bunun yanında filtre şeridi (İng: "filter strip") de denen ve akarsuların etrafında bırakılan, çim ya da kalıcı bitkilerden oluşan alanlar da yüzey sularının azotla kirlenmesine karşı etkilidir.

Nitrat kirliliğiyle başa çıkmaya yönelik yenilikçi çalışmalar da mevcuttur. Kore Temel Bilim Enstitüsü ve Japonya'da bulunan Sürdürülebilir Kaynak Bilimleri Merkezi'nden araştırmacılar, 2020 yılında nitratı nitrite verimli bir şekilde dönüştürmeyi sağlayan bir katalizör sentezlemeyi başardılar: okso-içeren molibden sülfür (İng: "oxo-containing molybdenum sulfide"). Bu katalizör, nitratı nitrite çeviren mikroorganizmalar tarafından kullanılan nitrat reduktaz enzimindekine benzer bir aktif bölgeye sahiptir. Nitratı nitrite çevirerek, nitrat kirliliğinin sebep olduğu bütün zararı önleyemesek de bu buluş önemli bir kullanım alanına sahiptir, çünkü atık suları temizlemede kullanılan mikroorganizmalar nitrat yoğunluğu yüksek sularda yaşayamamaktadır.