Исследователи обнаружили новую роль оксида азота

Химики из Корнеллского университета обнаружили новую роль оксида азота (NO) в биохимических процессах, что может потребовать пересмотра учебников. Они идентифицировали критический шаг в процессе нитрификации, который частично ответственен за сельскохозяйственные выбросы вредного закиси азота (N₂O) и его химических "родственников" в атмосферу, способствуя глобальному изменению климата.

Согласно текущим биохимическим моделям, неорганический гидроксиламин считается единственным промежуточным продуктом при превращении бактериями аммиака (используемого в коммерческих удобрениях) в нитрит. В новом исследовании химики обнаружили, что гидроксиламин преобразуется в другой промежуточный продукт — оксид азота (NO), который в нормальных почвенных условиях служит химическим предшественником нитрита. Однако в неидеальных почвенных условиях оксид азота превращается в мощный парниковый газ — закись азота (N₂O). Работа была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 17 июля.

"Мы нашли дыру в "трубопроводе" азотного цикла. Поскольку закись азота уходит из почвы в атмосферу, мы теперь знаем, где находятся эти дыры", — сказал соавтор работы Джонатан Каранто, постдокторант в области химии. "Закись азота образуется из оксида азота — это его непосредственный предшественник. Если вы знаете, откуда берется оксид азота, вы можете с высокой долей вероятности предсказать выбросы закиси азота".

По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), в 2015 году на долю закиси азота приходилось около 5% выбросов парниковых газов в атмосфере, по сравнению с 82% для диоксида углерода (CO₂). Однако, как отмечает Каранто, закись азота является озонразрушающим газом с потенциалом глобального потепления более чем в 300 раз выше, чем у CO₂. Оксид азота также способствует образованию приземного озона и кислотных дождей.

Новое исследование показывает, что оксид азота образуется на пути от гидроксиламина к нитриту, когда почвенные бактерии используют аммиак в качестве химического топлива. Ранее ученые полагали, что гидроксиламин напрямую превращается в нитрит. "Это исследование может существенно изменить прогностические модели потоков азота, которые ученые используют для оптимизации практик удобрения", — сказал соавтор Кайл Ланкастер, доцент химии. "Если можно замедлить образование этих видов, замедлить окисление аммиака в удобрении, это увеличит "время пребывания" азота в почве. Сельское хозяйство станет более эффективным, экономичным и устойчивым".