Nitrification inhibitors are chemic

Nitrification inhibitors are chemical compounds that slow the nitrification of ammonia, ammonium-containing, or urea-containing fertilizers, which are applied to soil as fertilizers. These inhibitors can help reduce losses of nitrogen in soil that would otherwise be used by crops. Nitrification inhibitors are used widely, being added to approximately 50% of the fall-applied anhydrous ammonia in states in the U.S., like Illinois. They are usually effective in increasing recovery of nitrogen fertilizer in row crops, but the level of effectiveness depends on external conditions and their benefits are most likely to be seen at less than optimal nitrogen rates.

The environmental concerns of nitrification also contribute to interest in the use of nitrification inhibitors: the primary product, nitrate, leaches into groundwater, producing acute toxicity in multiple species of wildlife and contributing to the eutrophication of standing water. Some inhibitors of nitrification also inhibit the production of methane, a greenhouse gas.

The inhibition of the nitrification process is primarily facilitated by the selection and inhibition/destruction of the bacteria that oxidize ammonia compounds. A multitude of compounds that inhibit nitrification, which can be divided into the following areas: the active site of ammonia monooxygenase (AMO), mechanistic inhibitors, and the process of N-heterocyclic compounds. The process for the latter of the three is not yet widely understood, but is prominent. The presence of AMO has been confirmed on many substrates that are nitrogen inhibitors such as dicyandiamide, ammonium thiosulfate, and nitrapyrin.

The conversion of ammonia to hydroxylamine is the first step in nitrification, where AH2 represents a range of electron donors.

NH3 + AH2 + H2O → NH2OH + A + H2O
This reaction is catalyzed by AMO. Inhibitors of this reaction bind to the active site on AMO and prevent or delay the process. The process of oxidation of ammonia by AMO is regarded with importance due to the fact that other processes require the co-oxidation of NH3 for a supply of reducing equivalents. This is usually supplied by the compound hydroxylamine oxidoreductase (HAO) which catalyzes the reaction:

NH2OH + H2O → NO2− + 5 H+ + 4 e−
The mechanism of inhibition is complicated by this requirement. Kinetic analysis of the inhibition of NH3 oxidation has shown that the substrates of AMO have shown kinetics ranging from competitive to noncompetitive. The binding and oxidation can occur on two different locations on AMO: in competitive substrates, binding and oxidation occurs at the NH3 site, while in noncompetitive substrates it occurs at another site.

Mechanism based inhibitors can be defined as compounds that interrupt the normal reaction catalyzed by an enzyme. This method occurs by the inactivation of the enzyme via covalent modification of the product, which ultimately inhibits nitrification. Through the process, AMO is deactivated and one or more proteins is covalently bonded to the final product. This is found to be most prominent in a broad range of sulfur or acetylenic compounds.

Sulfur-containing compounds, including ammonium thiosulfate (a popular inhibitor) are found to operate by producing volatile compounds with strong inhibitory effects such as carbon disulfide and thiourea.

In particular, thiophosphoryl triamide has been a notable addition where it has the dual purpose of inhibiting both the production of urease and nitrification. In a study of inhibitory effects of oxidation by the bacteria Nitrosomonas europaea, the use of thioethers resulted in the oxidation of these compounds to sulfoxides, where the S atom is the primary site of oxidation by AMO. This is most strongly correlated to the field of competitive inhibition.


Examples of N-heterocyclic molecules.
N-heterocyclic compounds are also highly effective nitrification inhibitors and are often classified by their ring structure. The mode of action for these compounds is not well understood: while nitrapyrin, a widely-used inhibitor and substrate of AMO, is a weak mechanism-based inhibitor of said enzyme, the effects of said mechanism are unable to correlate directly with the compound’s ability to inhibit nitrification. It is suggested that nitrapyrin acts against the monooxygenase enzyme within the bacteria, preventing growth and CH4/NH4 oxidation. Compounds containing two or three adjacent ring N atoms (pyridazine, pyrazole, indazole) tend to have a significantly higher inhibition effect than compounds containing non-adjacent N atoms or singular ring N atoms (pyridine, pyrrole). This suggests that the presence of ring N atoms is directly correlated with the inhibition effect of this class of compounds.

Kết quả (Việt) 1:

Nitrat hóa chất là chất làm chậm nitrat hóa amoniac, phân bón amoni có chứa, hoặc có chứa urê, được áp dụng cho đất như phân bón. Các chất ức chế có thể giúp làm giảm thiệt hại của nitơ trong đất mà nếu không sẽ được sử dụng bởi cây trồng. Nitrat hóa chất ức chế được sử dụng rộng rãi, được bổ sung vào khoảng 50% áp dụng rơi Khan amoniac trong các tiểu bang ở Mỹ, như Illinois. Họ là thường có hiệu quả trong việc tăng phục hồi phân bón nitơ trong hàng cây trồng, nhưng mức độ hiệu quả phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài và lợi ích của họ có nhiều khả năng để được nhìn thấy ở mức giá ít hơn tối ưu nitơ.Các mối quan tâm về môi trường của nitrat hóa cũng đóng góp để quan tâm đến việc sử dụng các nitrat hóa chất ức chế: các sản phẩm chính, nitrat, leaches vào nước ngầm, sản xuất các độc tính cấp tính trong nhiều loài động vật hoang dã và đóng góp cho eutrophication nước đọng. Một số chất ức chế của nitrat hóa cũng ức chế sản xuất methane, một loại khí nhà kính.Ức chế quá trình nitrat hóa chủ yếu tạo điều kiện của các lựa chọn và ức chế/tiêu hủy các vi khuẩn ôxi hóa amoniac hợp chất. Một vô số các hợp chất ức chế nitrat hóa, mà có thể được chia thành các lĩnh vực sau: trang web hoạt động của amoniac monooxygenase (AMO), ức chế mechanistic, và quá trình của các hợp chất N heterocyclic. Trình cho sau này của ba không được hiểu rộng rãi, nhưng là nổi bật. Sự hiện diện của AMO đã được xác nhận trên nhiều chất có nitơ ức chế chẳng hạn như dicyandiamide, amoni thiosunfat, và nitrapyrin.Chuyển đổi của amoniac để hydroxylamine là bước đầu tiên trong nitrat hóa, nơi AH2 đại diện cho một loạt các điện tử các nhà tài trợ.NH3 + AH2 + H2O → NH2OH + A + H2OPhản ứng này xúc tác bởi AMO. Ức chế của phản ứng này liên kết với các trang web đang hoạt động trên AMO và ngăn ngừa hoặc trì hoãn quá trình. Quá trình oxy hóa amoniac bởi AMO coi với tầm quan trọng do thực tế là các quy trình khác yêu cầu quá trình oxy hóa đồng của NH3 cho một nguồn cung cấp giảm tương đương. Điều này thường được cung cấp bởi hợp chất hydroxylamine oxidoreductaza (HAO) catalyzes phản ứng:NH2OH + H2O → NO2− + 5 H + + 4 e−Cơ chế của sự ức chế phức tạp do yêu cầu này. Các phân tích động lực của sự ức chế quá trình oxy hóa NH3 đã chỉ ra rằng chất AMO có hiển thị động học khác nhau, từ cạnh tranh để noncompetitive. Ràng buộc và quá trình oxy hóa có thể xảy ra trên hai địa điểm khác nhau trên AMO: trong cạnh tranh chất nền, ràng buộc và quá trình oxy hóa xảy ra tại địa điểm NH3, trong khi trong noncompetitive chất nền, nó xảy ra tại một trang web.Cơ chế dựa ức chế có thể được định nghĩa là hợp chất làm gián đoạn bình thường phản ứng xúc tác bởi một loại enzyme. Phương pháp này xảy ra bởi ngừng hoạt động của enzym thông qua các sửa đổi cộng hoá trị của sản phẩm cuối cùng ức chế nitrat hóa. Thông qua quá trình này, AMO ngừng hoạt động và một hoặc nhiều protein một liên kết với sản phẩm cuối cùng. Điều này được tìm thấy là nổi bật nhất trong một phạm vi rộng của lưu huỳnh hoặc hợp chất acetylenic.Hợp chất có chứa lưu huỳnh, trong đó amoni thiosunfat (một chất ức chế phổ biến) được tìm thấy để hoạt động bằng cách sản xuất các hợp chất dễ bay hơi với các hiệu ứng ức chế mạnh mẽ như đisulfua cacbon và thiourea.Đặc biệt, thiophosphoryl triamide đã là một bổ sung đáng chú ý nơi nó có mục đích kép ức chế sản xuất cả hai urease và nitrat hóa. Trong một nghiên cứu của ức chế ảnh hưởng của quá trình oxy hóa bởi vi khuẩn Nitrosomonas europaea, việc sử dụng của thioête dẫn đến quá trình oxy hóa của các hợp chất để sulfoxides, nơi các nguyên tử S là các trang web chính của quá trình oxy hóa bởi AMO. Điều này đặt mạnh mẽ tương quan đến lĩnh vực cạnh tranh ức chế.Ví dụ của các phân tử N-heterocyclic.N-heterocyclic hợp chất cũng ức chế có hiệu quả cao nitrat hóa và thường được phân loại bởi cấu trúc vòng của chúng. Các chế độ của hành động cho các hợp chất này không được hiểu rõ: trong khi nitrapyrin, một chất ức chế sử dụng rộng rãi và bề mặt của AMO, là một yếu dựa trên cơ chế chất ức chế enzyme nói, những ảnh hưởng của cơ chế cho biết là không thể tương quan trực tiếp với các hợp chất có thể ức chế nitrat hóa. Đó là đề nghị nitrapyrin rằng hoạt động chống lại enzym monooxygenase trong vi khuẩn, ngăn ngừa sự phát triển và quá trình oxy hóa CH4/NH4. Hợp chất chứa nguyên tử lân cận vòng N hai hoặc ba (pyridazine, pyrazole, indazole) có xu hướng có tác dụng ức chế cao hơn đáng kể so với hợp chất có chứa không liền nhau N nguyên tử hoặc từ vòng N nguyên tử (pyridin, pyrrole). Điều này cho thấy rằng sự hiện diện của vòng N nguyên tử trực tiếp tương quan với sự ức chế tác dụng của lớp này của các hợp chất.

Kết quả (Việt) 2:

Các chất ức chế quá trình nitrat hóa là những hợp chất hóa học làm chậm quá trình nitrat hóa amoniac, amoni chứa, hoặc phân bón urê chứa, được áp dụng cho đất như phân bón. Các chất ức chế có thể giúp giảm tổn thất của nitơ trong đất mà nếu không sẽ được sử dụng bởi các loại cây trồng. Các chất ức chế quá trình nitrat hóa được sử dụng rộng rãi, được thêm vào khoảng 50% của ammonia khan mùa thu-áp dụng ở các tiểu bang ở Mỹ, như Illinois. Họ thường có hiệu quả trong việc tăng phục hồi phân bón nitơ trong các cây trồng hàng, nhưng mức độ hiệu quả phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài và lợi ích của họ có thể được nhìn thấy ở dưới giá nitơ tối ưu nhất. Các vấn đề môi trường của quá trình nitrat hóa cũng góp phần quan tâm đến sử dụng các chất ức chế quá trình nitrat hóa: các sản phẩm chính, nitrate, thấm vào nước ngầm, sản xuất độc tính cấp tính ở nhiều loài động vật hoang dã và góp phần vào sự phú dưỡng của nước đọng. Một số thuốc ức chế quá trình nitrat hóa cũng ức chế sự sản xuất khí methane, một khí nhà kính. Sự ức chế của quá trình nitrat hóa chủ yếu được hỗ trợ bởi việc lựa chọn và ức chế / tiêu hủy của vi khuẩn oxy hóa các hợp chất amoniac. Một trong nhiều hợp chất ức chế quá trình nitrat hóa, mà có thể được chia thành các lĩnh vực sau: các trang web đang hoạt động của ammonia monooxygenase (AMO), thuốc ức chế cơ học, và các quá trình của các hợp chất N-dị vòng. Quá trình sau này của ba vẫn chưa được hiểu rộng rãi, nhưng là nổi bật. Sự hiện diện của AMO đã được khẳng định trên nhiều chất có nitơ là chất ức chế như dicyandiamide, amoni thiosulfate, và nitrapyrin. Việc chuyển đổi ammonia để hydroxylamine là bước đầu tiên trong quá trình nitrat hóa, nơi AH2 đại diện cho một loạt các nhà tài trợ electron. NH3 + AH2 + H2O → NH2OH + A + H2O Phản ứng này được xúc tác bởi AMO. Các chất ức chế của phản ứng này để ràng buộc các trang web đang hoạt động trên AMO và ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình này. Quá trình oxy hóa của amoniac bằng AMO được coi trọng do thực tế rằng các quá trình khác yêu cầu các đồng-oxy hóa NH3 cho một nguồn cung cấp các chất tương đương. Điều này thường được cung cấp bởi oxidoreductase hydroxylamine hợp chất (HAO) này xúc tác phản ứng: NH2OH + H2O → NO2- + 5 + H + 4 e- Các cơ chế của sự ức chế rất phức tạp do yêu cầu này. Phân tích động học của sự ức chế quá trình oxy hóa NH3 đã chỉ ra rằng các chất nền của AMO đã cho thấy động học khác nhau, từ cạnh tranh để không cạnh tranh. Các ràng buộc và quá trình oxy hóa có thể xảy ra trên hai địa điểm khác nhau trên AMO: trong chất cạnh tranh, ràng buộc và quá trình oxy hóa xảy ra ở các trang web NH3, trong khi chất không cạnh tranh có xảy ra tại một trang web khác. Cơ chế ức chế trên có thể được định nghĩa là các hợp chất gây cản trở cho các phản ứng bình thường xúc tác bởi một enzyme. Phương pháp này xảy ra do sự bất hoạt của các enzyme thông qua sửa đổi kết cộng hóa trị của sản phẩm, mà cuối cùng ức chế quá trình nitrat hóa. Thông qua quá trình này, AMO là ngừng hoạt động và một hoặc nhiều protein được đồng hóa trị ngoại quan đến sản phẩm cuối cùng. Điều này được tìm thấy là nổi bật nhất trong một loạt các hợp chất lưu huỳnh hoặc acetylenic. các hợp chất lưu huỳnh có chứa, bao gồm ammonium thiosulfate (một chất ức chế phổ biến) được tìm thấy để hoạt động bằng cách sản xuất các hợp chất dễ bay hơi có tác dụng ức chế mạnh như carbon disulfide và thiourea. Trong Đặc biệt, thiophosphoryl triamide đã là một bổ sung đáng chú ý nơi nó có hai mục đích ức chế cả việc sản xuất của urease và nitrat hóa. Trong một nghiên cứu về tác dụng ức chế quá trình oxy hóa bởi các vi khuẩn Nitrosomonas europaea, việc sử dụng các thioether dẫn đến quá trình oxy hóa của các hợp chất này để sulfoxides, nơi mà các nguyên tử S là trang web chính của quá trình oxy hóa của AMO. Điều này là tương quan mạnh nhất với lĩnh vực của sự ức chế cạnh tranh. Ví dụ về các phân tử N-dị vòng. các hợp chất N-heterocyclic cũng là chất ức chế quá trình nitrat hóa có hiệu quả cao và thường được phân loại theo cấu trúc vòng của họ. Phương thức hành động cho các hợp chất này không được hiểu rõ: trong khi nitrapyrin, một chất ức chế sử dụng rộng rãi và chất nền của AMO, là một chất ức chế cơ chế dựa trên yếu của enzyme cho biết, ảnh hưởng của cho biết cơ chế là không thể có tương quan trực tiếp với khả năng của hợp chất ức chế quá trình nitrat hóa. Đó là đề xuất rằng hành nitrapyrin chống lại enzyme monooxygenase trong vi khuẩn, ngăn ngừa sự phát triển và CH4 / NH4 quá trình oxy hóa. Hợp chất có chứa hai hoặc ba vòng liền kề N nguyên tử (pyridazine, pyrazol, indazole) có xu hướng để có một tác dụng ức chế cao hơn đáng kể so với các hợp chất có chứa các nguyên tử N không liền kề hoặc vòng ít N nguyên tử (pyridin, pyrrole). Điều này cho thấy sự hiện diện của chiếc nhẫn nguyên tử N là tương quan trực tiếp với tác dụng ức chế của lớp học của các hợp chất này.