Мочевина зачем нужна: Новые дизельные моторы: зачем им мочевина?

Зачем дизельным двигателям система Bluetec — ДРАЙВ

К каким только ухищрениям не прибегают разработчики, дабы увеличить экологичность своих автомобилей. Мудрят с солнечными батареями, электрическими и гибридными приводами, шаманят с водородными технологиями. Из этих разработок многие просочились на конвейер, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи воплощёнными только в опытных образцах. А, между прочим, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz применяет на своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но зато чистит отработавшие газы как надо.

Эффективность этой системы ставить под сомнение грех. Посудите сами, благодаря её применению инженерам без изменения конструктива двигателей, соответствующих нормам Евро-3, удалось с минимальными перенастройками топливной аппаратуры достичь уровня выбросов, которые по содержанию окислов азота с большим запасом укладываются в нормы Евро-5 и даже Евро-6. Так как же устроено это чудо техники?

Корпус каталитического нейтрализатора выполнен из двойных стенок с жаропрочной оболочкой между ними. Внутри корпуса находятся керамические или металлические «соты», покрытые тонким слоем химически активного вещества — катализатором. В результате работы катализирующего вещества токсичные соединения CO, CH и NO_x окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды Н₂О.

На многих современных машинах нынче трудятся трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной долговечностью и, надо сказать, весьма неплохо справляются со своей задачей. В таких катализаторах платина и палладий «воюют» с СО (угарный газ) и СН (углеводороды), а родий «борется» с NO (окислы азота). Если особо не вдаваться в подробности, то результатом работы «противогаза» является окисление или восстановление этих токсичных компонентов до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды. И если на бензиновых двигателях со зловредной «троицей» научились бороться весьма эффективно, то при очистке выхлопа дизельных моторов химики столкнулись с кое-какими проблемами.

На многие модели автомобилей ставятся двух- или даже трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они, как правило, состоят из нескольких секций с различными каталитическими веществами — платиной, родием, палладием.

Всё бы ничего, да только особенности смесеобразования в дизеле таковы, что при его работе выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и, плюс ко всему, большое количество сажи, которая, кстати, является «провокатором» роста раковых клеток. И это ещё не всё! Особенность дизельных «движков» такова, что если уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NO_x, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Причём перевес в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смесеобразования, но и от режима работы.

«Соты» каталитического нейтрализатора.

Вот и получается, что для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна куда более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. И таких систем, надо сказать, было выпущено довольно много — с ними экспериментировали и Toyota, и Citroen, и Mitsubishi. Среди них есть весьма интересные экземпляры, но, к сожалению, по своей сложности они в большинстве случаев напоминают гидролизные установки нефтеперегонного завода. Они не только громоздки и тяжелы, но ещё и дороги до такой степени, что их использование в массовом производстве ставит под вопрос рентабельность.

Дизельные красавцы Аrtego, Actros и Axor выпускаются в различных вариантах и могут соответствовать как нормам Евро-4, так и нормам Евро-5.

Хотя, следует заметить, на сажу управу удалось найти относительно быстро и, главное, дёшево. Химики-инженеры создали специальные накопительные противосажевые фильтры, которые можно видеть сегодня на большом количестве современных дизелей. С СО и СН на этих моторах эффективно борются при помощи обычных окислительных катализаторов. А куда же девать NO_x? Ведь его количество при отдельных режимах работы дизеля может настолько увеличиться, что вписать его в нормы Евро-4 и, тем более, Евро-6 становится весьма проблематично.

13-метровый «междугородник» Mercedes-Benz Tourismo, который вышел в прошлом году, соответствует нормам Евро-4.

Ответ дали специалисты компании Mercedes со своей технологией Bluetec. Именно эта система очистки выхлопа, которая среди себе подобных оказалась наиболее простой и удачной, позволила «вписать» дизельные двигатели в перспективные сверхжёсткие нормы токсичности по всем статьям, в том числе и относительно окислов азота. Однако не все знают, что под «вывеской» Bluetec на автомобилях Mercedes и Chrysler применяется не один, а три подвида системы, отличающиеся весьма сильно. Впрочем, давайте обо всём по порядку.

Схема работы системы очистки выхлопа Bluetec на грузовиках Actros.

Первой в серию DaimlerChrysler вывел автомобили с системой, которая предполагала впрыск в выпускной тракт искусственной мочевины AdВlue. Опытные образцы с мочевинной технологией Bluetec концерн выпустил на дороги в 2002 году. На протяжении нескольких месяцев испытатели гоняли машины по дорогам Европы и Америки, прежде чем поняли, что система дееспособна и может применяться на серийных автомобилях. Уже в начале 2005 года серийные дизельные грузовики концерна оснащались такими системами. Потом технология потихоньку перекочевала на автобусы. А не так давно к ним присоединились и легковушки, например, внедорожник Mercedes-Benz GL или Mercedes E 320 CDI Bluetec.

А это не что иное, как дозирующее устройство, которое контролирует подачу мочевины AdBlue в выхлопную трубу грузового Actros.

Грузовой вариант Bluetec наиболее простой и работает следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами.

Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции специальными колонками.

Далее эта «адская» смесь попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Здесь аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре около 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота. В результате чего NO_x «разбирается» на безобидные азот и воду. Естественно, здесь дожигаются и остальные вредные компоненты.

А вот вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, более навороченный. Работает эта версия так: практически сразу после выпускного коллектора отработавшие газы попадают в окислительный катализатор, который совмещён с противосажевым фильтром. Кстати, ничего особенного этот совмещённый «очиститель» собой не представляет — большинство современных дизельных моторов оснащается именно такими. В нём платина и палладий «борются» с СО и СН, а фильтр задерживает, а потом окисляет твёрдые частицы углерода, то есть сажи.

Составные части системы нейтрализации с применением мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили.

Так многоступенчатая система очистки выхлопа скомпонована на внедорожнике Mercedes-Benz Vision GL 320 Bluetec.

Затем полуочищенный выхлоп попадает в смесительную камеру выпускного тракта и смешивается с реагентом AdBlue. Заключительная стадия очистки проходит в избирательном катализаторе SCR точно так же, как на «грузовой» модификации системы. И только после такой многоступенчатой очистки выхлопные газы «отпускают на волю».

Vision GL 320 Bluetec (справа) показали во время Детройтского автосалона в 2006 году. Дизельная V-образная «шестёрка» CDI развивает 211 лошадей и 540 ньютон-метров крутящего момента. При этом уровень загрязняющих веществ мотора соответствует нормам Евро-4. Трёхтонная махина с этим «движком» расходует в смешанном режиме 9,4 литра дизельного топлива на сто километров.

Расход искусственной мочевины не так велик, как может показаться сначала — всего около 0,1 литра на 100 километров. Следовательно, 20-литрового бака с AdBlue, вполне хватает на пробег более 20 тысяч километров. А это значит, что запас можно пополнять каждый раз при выполнении планового ТО. С грузовиками ситуация аналогичная, только жидкости на километр пути, конечно же, уходит несколько больше.

Прототип с длинным названием Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с трёхлитровым дизелем CRD был представлен Крайслером на Детройтском автошоу в прошлом году. Насчёт серийного производства таких автомобилей американская компания пока помалкивает.

Есть, разумеется, у «жидкостной» Bluetec и недостатки. И речь не только о цене — система крайне прихотлива к качеству топлива и способна нормально работать только на солярке с минимальным содержанием серы. Кроме того, такая система доставляет лишние хлопоты при обслуживании. Есть и ещё одна трудность — раствор AdВlue замерзает уже при минус 11,5°С.

На Mercedes GL 320 Bluetec, а также Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept и других легковушках с мочевинной технологией бак с реагентом ушёл в подполье.

Поэтому сверхчистые дизели, работающие с реагентом AdBlue, актуальны в регионах, где минимальная температура не опускается ниже минус 5–8°С. То есть в относительно тёплых европейских странах или южных штатах Америки. К примеру, в озабоченной проблемами экологии Калифорнии.

Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetec немцы представили миру весной 2007 года, буквально за неделю до Женевского автосалона. Мотор этого седана «коптит» настолько чисто, что удовлетворяет требованиям Евро-6, которые вступят в силу только в 2015 году.

Зная об этих недостатках, Mercedes в своё время озадачился разработкой системы без использования мочевины. Так родился ещё один вариант, который, кстати, уже применяется на седанах и универсалах Mercedes E 320 CDI Bluetec. Здесь разработчики пошли по иному пути — при помощи электроники они несколько изменили характер впрыска на всех режимах. И решили подвергнуть выхлопные газы четырёхступенчатой очистке, без применения жидкого реагента.

А так устроена четырёхступенчатая система очистки газов без использования мочевины (Mercedes E 320 CDI Bluetec).

Система эта состоит из платинового окислительного каталитического нейтрализатора, противосажевого фильтра и двух SCR-катализаторов, которые «сражаются» исключительно с окислами азота. С такой четырёхступенчатой очисткой автомобили продаются исключительно на территории США и позволяют дотянуть состав окислов азота в выхлопе до строжайших калифорнийских стандартов. Кстати, принятые в штате Шварценеггера нормы по концентрации окислов азота NO_x примерно соответствуют уровню Евро-5.

А это, собственно, рентген Mercedes E 320 CDI Bluetec с системой, в которой применена последовательная четырёхступенчатая очистка выхлопа без использования мочевины. Судьба этого Мерса весьма забавна, ведь изначально автомобиль запретили продавать на территории Калифорнии из-за несоответствия экологическим нормам. Однако, немного поработав над ошибками, немцы всё-таки прорвались на автомобильный рынок южного штата.

В будущем технологии Bluetec сейчас сомнений уже нет. Но пока что лидером по выпуску таких машин является Mercedes-Benz. Кстати, в консорциум Bluetec некогда входил ещё и Volkswagen, но позже концерн почему-то решил отказаться идти в ногу со своими коллегами. Тем не менее продажи машин с Bluetec только начинаются, и не факт, что остальные производители в перспективе не будут делать что-то подобное. Правда, к России всё это пока, как обычно, не относится — с нашим-то качеством солярки…

В этом году во Франкфурте Mercedes представил S-400 Bluetec Hybrid. Интересна разработка тем, что в ней воедино соединены две экотехнологии: гибридный привод и многоступенчатая система очистки выхлопа с применением реагента AdBlue. Старания инженеров привели к тому, что автомобиль с запасом укладывается в нормы Евро-6. Скажем по секрету, инженеры из Штутгарта к 2009 году готовятся выпустить в серию ML 450 Hybrid и E300 Bluetec Hybrid.

Кстати, Scania и MAN готовят мерседесовской технологии довольно сильную альтернативу. Они пообещали представить V-образную дизельную «восьмёрку» с технологией EGR, которая будет соответствовать Евро-5 уже в 2008 году. «Шестигоршковые» дизели с «пятым Евро» у них уже есть. Правда, надо заметить, что Scania и MAN делают упор не на SCR-технологии (как в Bluetec), а на более точное управление фазированным впрыском и каталитическую систему очистки с рециркуляцией (возвратом обратно в камеру сгорания) отработавших газов.

Какую роль выполняет мочевина в современном автомобиле?

С каждым годом вопрос сохранности экологии приобретает все большую актуальность, что не могло не сказаться на автомобилях. В поисках оптимального способа снижения вреда от их деятельности, ученые разработали уже не один вариант реализации указанной идеи (стоит только вспомнить об электромобилях и питании двигателя от солнечных батарей), но одним из самых малоизвестных методов является применения мочевины в дизельных силовых агрегатах. В данной статье мы расскажем об особенностях новшества, а также выясним насколько рационально его использование на практике.

Мочевина для дизеля, что это?

Мало кто из современных автолюбителей знает, что такое мочевина и каким образом она влияет на работу транспортного средства. В этом нет ничего удивительного, ведь в нашей стране еще не введены стандарты «Евро», а значит, и требования к экологичности транспортных средств не столь жесткие, как в европейских странах.

Как известно, дизельные моторы функционируют на основании смеси воздуха и топлива, что обеспечивает полное сгорание сажи. Уровень сжатия системы зажигания под воздействием высокой температуры и давления существенно выше аналогичного показателя бензиновых моторов. Такие условия провоцируют появление большого количества окислов азота в выхлопных газах дизеля.

Мочевина для дизеля являет собой состав из деминерализованной воды и мочевины, который считается лучшим реагентом для их нейтрализации. В результате соответствующих реакций, на выходе получают воду, углекислый газ и азот. То есть воздействие высоких температур способствует протеканию химических реакций, по завершении которых азотные окислы трансформируются в безвредный инертный газ.

Все, что нужно для достижения подобного эффекта, – это время от времени впрыскивать в камеру с отработанными газами раствор мочевины, причем за состояние самого транспортного средства можно не волноваться, так как это органический продукт и никак не сможет навредить механизмам.

Системы современных автомобилей способны самостоятельно подбирать объем и скорость подачи мочевины, для чего в конструкции предусмотрены своеобразные «контролеры», отслеживающие производительность силовой установки и количество отработанных газов. Также стоит отметить, что количество добавляемой мочевинной жидкости напрямую зависит от топливной системы автомобиля и в большинстве случаев составляет 2-6% объема потребления топлива. Такая дозировка способна обеспечить длительные интервалы между пополнением запасов жидкости.

Дизельный мотор и влияние его на экологию

С точки зрения вреда для экологии, современные дизельные моторы точно такие же, как и их бензиновые аналоги. На классических конструкциях возможна установка лишь окислительных нейтрализаторов выхлопных газов, которые, в свою очередь, окисляют только CO и CH, в результате чего получается вода и безвредный углекислый газ.

В былые времена подобные нейтрализаторы ломались из-за воздействия на них соединений серы и частиц сажи, скапливающихся на поверхности катализатора, но с началом применения системы «Common rail», в которой впрыск топливной смеси осуществляется электронно-управляемыми форсунками – все изменилось.

Отрегулированный дизельный мотор выбрасывает в атмосферу менее вредные отработанные газы, нежели аналогичная установка, не имеющая этой особенности. В частности, в этом случае показатель окиси углерода несколько меньше, чем у бензиновых моторов.

Основными составляющими вредных выхлопных газов являются углеводороды (НС или СН), оксиды (или, как их еще называют, «окислы» азота) и сажа (вместе со всеми ее производными), которая вырывается наружу в виде черного дыма. Главными виновниками их распространения считаются грузовики и автобусы, которые в нашей стране очень часто оказываются старыми и не отрегулированными.

А знаете ли вы? Первый дизельный мотор был запатентован немецким инженером и изобретателем Рудольфом Дизелем еще в 1892 году. Новый двигатель обладал более высоким коэффициентом полезного действия (КПД) и отличался удобством эксплуатации, чего нельзя было сказать о популярных в те времена паровых машинах.

Преимущества использования мочевины

Помимо высокой экологичности, мочевина в дизельных двигателях имеет и другие преимущества. Прежде всего, стоит отметить возросшую мощность двигателей BlueHDi (в среднем на 7-10%) и их большую топливную экономичность. Кроме того, к положительным моментам ее применения стоит отнести абсолютную безвредность состава для человека, снижение налога на выброс выхлопных газов (правда, здесь многое зависит от законодательства той или иной страны) и свободное перемещение по дорогам общественного пользования без страха быть оштрафованным.

Недостатки использования мочевины в двигателе

Конечно, как и любой другой состав, мочевина не может не иметь своих недостатков. По правде говоря, на сегодняшний день уже достаточно сложно вычислить, какая же разница между обычным дизелем HDi и мотором BlueHDi, так как в нашей стране последний поставляется в комплекте с автоматической коробкой передач, и сравнивать его с версией «HDi + МКПП» в средних и дорогих комплектациях автомобиля просто некорректно.

Однако можно попробовать сопоставить стоимость запчастей для этих силовых установок. К примеру, французские автомобилисты часто используют SCR-катализатор, который находится в едином блоке с DPF-фильтром, справедливо отмечая, что горячие отработанные газы лучше всего обрабатывать и очищать в одном и том же месте.

Интересный факт! В 1999-2000 годах группа PSA одной из первых компаний-автопроизводителей внедрила DPF-фильтр для борьбы с сажей, который как раз отлично подходил под нормы Евро-3. Это еще раз доказывает, что PSA – это один из лидеров дизельного авторынка, причем как в европейских странах, так и в Украине.

Таким образом, две технологии DPF и SCR соединились в одном узле, хотя в случае его повреждения автовладельцу придется заплатить приличную цену за ремонт, так как обе составляющие сами по себе довольно дорогостоящие.

Наряду с достаточно высокой стоимостью, к минусам применения мочевины в дизельных автомобилях стоит отнести и то, что запах выхлопных газов будет далеко не самым приятным, а многих водителей это здорово раздражает. Более того, состав легко замерзает при минусовой температуре, а в случае попадания на кожу человека может спровоцировать появление аллергической реакции и раздражений. Отрицательным моментом эксплуатации такого варианта дизельных двигателей есть и то, что на территории нашей страны отсутствуют качественные специальные заправочные станции, с помощью которых можно было бы долить мочевину.

В состав мочевины для дизеля также входит аммиак, испарения которого могут отрицательно воздействовать на кожу и глаза человека. Для тех автолюбителей, которым совсем не нравится такая функция дизельного двигателя, существует возможность ее отключения (программное отключение, отключение посредством «заморозки» или обесточивания системы SCR).

Интересно! Оказывается, мочевина имеет непосредственное отношение к моче. Так, в 1773 году французскому химику Илеру Марену Руэлю удалось выделить ее из человеческой мочи. Немного позже, точнее в 1828 году, немецкий химик Фридрих Велер с помощью процесса упаривания растворенного в воде цианата-аммония получил органическое соединение, характеристики которого напоминают мочевинные. С этого момента началась история органической химии, так как впервые удалось получить органическое соединение синтетическим путем.

Вопросы, которые вас заинтересуют

Уменьшается ли расход топлива

Споров насчет уменьшения расхода топлива благодаря мочевине немало. Одни уверяют, что она не имеет никакого отношения к процессу сгорания топливной смеси, а значит, не может повлиять на снижение его расхода, в то время как другие специалисты приводят весьма убедительные доводы в пользу эффективности такого метода экономии. Например, автомобиль Peugeot 508, который имеет под капотом 163 л.с., в городских условиях потребляет 7,6 л на 100 км, в то время как по трассе этот показатель достигает 4,6 л.

При смешанном цикле езды расход топлива соответствует 5,7 л. С модернизированным и более мощным двигателем BlueHDi расход топлива несколько снижается: в пределах города – 5,2 л; на трассе – 3,8 л., на смешанной дороге – 4,3 л.

Можно ли разбавлять мочевину водой

Среди наиболее распространенных вопросов о мочевине стоит выделить один, который встречается достаточно часто: «можно ли разбавлять AdBlue водой?» Сразу нужно отметить, что сэкономить таким образом не удастся, так как расположенные на входе в катализатор сенсоры NO точно определяют количество диоксида азота в выхлопных газах, исходя из чего и выбирается нужное количество раствора мочевины с учетом ее стандартной концентрации (32,53%).

Второй NO-сенсор, расположенный на выходе из катализатора, контролирует эффективность работы системы и степень очистки отработанных газов. Поэтому, если уменьшить концентрацию раствора, то оставшейся мочевины не хватит для эффективной нейтрализации двуокиси азота, для чего данный состав и используется. Система контроля сразу «увидит» эту нехватку и даст насосу команду увеличить подачу реагента для повышения эффективности нейтрализации до заданных параметров.

Обратите внимание! Если разбавлять мочевину обычной, а не деминерализованной водой, то соли металлов, которые имеются в ней, просто выведут систему из строя, на что потребуется не так уж и много времени.

Возможно ли изготовить мочевину самостоятельно?

Чисто теоретически можно попробовать изготовить мочевину самостоятельно, но практика показывает, что такой состав будет очень далеким от идеала. В домашних условиях создать эффективный состав требуемого качества просто невозможно.

Во-первых, в качестве основного доступного сырья для изготовления мочевины AdBlue чаще всего рассматривается гранулированная мочевина (карбамид), которая также является достаточно распространенным минеральным удобрением. Однако гранулы покрыты специальным составом, который при хранении предотвращает слеживание и прилипание гранул друг к другу. Именно это вещество убивает компоненты системы AdBlue, а отфильтровать его практически нереально.

Во-вторых, наиболее распространенное минеральное удобрение мочевины (гранулы) содержит в себе 1,6% биурета, в то время как уровень его содержания в AdBlue не должен превышать 0,3%. Данное вещество отрицательно сказывается на сроке службы катализатора.

Третьей причиной, из-за которой вам не удастся создать мочевину в домашних условиях, является то, что этот раствор должен изготавливаться на основе деминерализованной воды, чтобы соли металлов, присутствующие в обычной жидкости, не забивали поры катализатора и не вывели его из строя раньше отведенного времени. Конечно, найти такую воду можно, но понятное дело, что на нее придется потратить деньги.

В любом случае использование самодельной мочевинной жидкости чревато неприятными последствиями, а если вы знаете, для чего именно нужна мочевина (в том числе и для использования на грузовиках), то сразу поймете, что проводить «домашние» опыты очень нерентабельно.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как,
Facebook,
Вконтакте,
Instagram,
Pinterest,
Yandex Zen,
Twitter и
Telegram:
все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что такое Ad Blue и для чего нужна технология SCR?

Одним из самых опасных для человека веществ, выбрасываемых в атмосферу при работе автомобильных двигателей является двуокись азота. Причем, чем более форсирован двигатель, тем больше выделяется окислов азота. Откуда берутся окислы азота, ведь в топливе азотистых соединений очень мало? Все очень просто, при высоких температурах с кислородом начинает реагировать тот азот, который содержится в атмосферном воздухе. И если в бензиновом двигателе этот процесс довольно легко контролировать, то в турбодизеле это совсем не просто. На ранних этапах проявления этой проблемы обходились установкой клапана EGR, для выполнения экологических норм ЕВРО 3 этого вполне хватало. С введением более жестких ограничений ЕВРО 4 и выше понадобились более радикальные меры. Инженеры-химики придумали способ борьбы с окислами азота непосредственно в глушителе автомобиля, в его выпускном тракте. В поток отработавших газов впрыскивается водный раствор карбамида, то есть мочевины, мочевина реагирует с окислами азота с образованием чистого азота и воды. Так родился реактив AdBlue, в некоторых странах известный как AUS 32, где 32 обозначает концентрацию мочевины в процентах в водном растворе. Технология мочевинной нейтрализации окислов азота получила название SCR (Selective Catalytic Reduction) — селективное каталитическое восстановление) и используется практически всеми крупными производителями автомобильной и сельскохозяйственной техники. Сам раствор мочевины в воде стал жестко стандартизованным продуктом (DIN 70070 и ISO 22241), который выпускается строго по лицензии. Почему так жестко? Ведь мочевина активно используется как органическое удобрение, а воды вокруг хоть залейся? Обязательное использование именно лицензированного продукта связано с очень жесткими требованиями к чистоте продукта. Дело в том, что расход AdBlue при работе автомобильного двигателя составляет порядка 3-5 % от расхода топлива, стало быть, дозирующая аппаратура очень точная и чувствительная к малейшим загрязнениям. Незначительные примеси посторонних веществ из самой мочевины или из воды выводит из строя дорогостоящее оборудование. И двигатель при выходе из строя системы SCR работать не будет, так как электроника не позволит его даже завести. Примерно такая же настройка используется и в случае опорожнения бака с мочевиной, автомобиль проедет еще несколько десятков километров с пустым баком, но повторный запуск двигателя электроника заблокирует. Так производители соблюдают экологические нормативы.  Очень капризен реактив AdBlue и к условиям хранения, особенно при повышенных и пониженных температурах. При нарушении температурного режима раствор мочевины теряет свойства, к счастью, не сразу, а за несколько раз. Оптимальный режим хранения не более 36 месяцев при температурах 0-10°С. Срок хранения при температуре выше 25°С сокращается в два раза. После однократного замораживания-размораживания продукт не теряет свои свойства и полностью работоспособен. Установленный на автомобиль бак для AdBlue обычно термостатирован и снабжен автономным подогревателем. Даже при двухсуточной стоянке при температуре -40°С, AdBlue не замерзнет. Дозирующее устройство и блок подачи также снабжены подогревом.

Сегодня, системами мочевинной нейтрализации снабжено большинство дизельных грузовиков и некоторая часть легковой техники, лидерами являются Mercedes Benz, Peugeot, Citroen. На грузовые автомобили ставится специальный нержавеющий бак с голубой пробкой для AdBlue, емкостью 20-30 литров, чего обычно хватает на полную заправку соляркой. У легковых дизельных автомобилей также есть бак для реагента, но меньшей емкости, на пробег от ТО до следующего ТО. Для того чтобы владелец не ошибся с заливкой и не заправил «стеклоомывайку» вместо мочевины, используется специальная горловина с автоматическим замком, а на канистре c AdBlue специальная насадка-шланг. При использовании реагента нужно соблюдать осторожность, так как мочевина вызывает ускоренную коррозию железа алюминия и меди. Пролитую жидкость нужно как можно быстрее смыть водой и вытереть насухо. Не рекомендуется также контакт с кожей. Сегодня, для сохранения экологичного выхлопа дизельного двигателя у системы SCR нет альтернативы, поэтому жидкость AdBlue будет использоваться в эксплуатации автомобилей еще долго.

Подробнее про AdBlue Liqui Moly: https://liquimoly.ru/item/8835.html

Где купить AdBlue: https://liquimoly.ru/map.html

Что такое мочевина и зачем она нужна в косметике

Все чаще и чаще на упаковках средств появляются надписи, гласящие, что в составе крема содержится мочевина. Название вроде бы простое — куда легче гиалуроновой кислоты или аллантоина, и слышали мы о нем нередко: как минимум видели в результатах анализов крови. Но какова роль мочевины в косметике и из чего ее добывают? Можно ли использовать ее на сухой коже и в каких средствах искать заветный ингредиент? Мы решили уточнить это у врача-дерматолога, кандидата медицинских наук и эксперта бренда дерматологической косметики Laboratoire SVR Алекcандры Богадельниковой.

Что такое мочевина 

Компонент изначально был обнаружен в моче несколько столетий назад, но сам по себе он не имеет едкого запаха. Кристаллы мочевины напоминают морскую соль, сама она присутствует в нашем организме и является натуральным увлажняющим веществом, которое делает кожу мягкой. Мочевину можно получить синтетическим путем (и не из мочи) — тогда она носит название «карбамид»: именно его и используют в косметике.

Карбамид — результат синтеза окиси углерода и аммиака. Если говорить с точки зрения биологии и химии, мочевина — это конечный продукт распада белков, который выделяется из организма человека и млекопитающих.

Зачем мочевина используется в косметике

В косметике мочевина применяется достаточно широко, и это объясняется уникальным составом. Именно ее достаточное или недостаточное количество влияет на то, как будет выглядеть ваша кожа. Если же по каким-то причинам уровень мочевины низкий (это часто происходит с возрастом, по причине каких-либо заболеваний, в результате физиологических и климатических факторов), на коже появляются микротрещины, шелушение и другие дефекты.

Какая функция у мочевины

Мочевина — это естественный незаменимый увлажнитель, который не просто подходит для человека, но и является природным составляющим его организма. Она способна вытягивать влагу из глубоких слоев кожи и перемещать ближе к верхнему слою эпидермиса. В итоге внешний вид улучшается.

Высокая гигроскопичность этого компонента способна связывать молекулы воды между собой, что препятствует испарению влаги с поверхности эпидермиса. Также карбамид отшелушивает ороговевшие клетки, что способствует регенерации кожи и ее заживлению.

В какой концентрации используется мочевина и в чем разница

Существует множество средств, где концентрация мочевины колеблется от 1% до 50% — в зависимости от предназначения продукта. Выбирать процент следует в соответствии с типом кожи и местом применения средства. Избыток или, наоборот, недостаток концентрации вещества приведет к раздражению или отсутствию эффекта от использования. Правильнее всего подбирать такую косметику среди аптечной.

С осторожностью применяйте средства с мочевиной для ухода за лицом. Открытые ранки на коже лица, кровоточащие порезы, угри, акне, гнойные кожные высыпания — все это абсолютные противопоказания. Для очень сухой кожи лица выбирайте концентрацию не более 10%. Для типа, склонного к легкому периодическому шелушению, лучше выбрать ниже 5%. Однопроцентный крем с мочевиной подойдет для универсального применения.

Какая роль мочевины в косметике для тела

Наиболее оправдано применение мочевины в косметике для тела и, в частности, ног. 

У марки SVR есть линия средств, в которых концентрация мочевины колеблется от 10% до 50% в зависимости от предназначения продукта. В основе — технологический патент «чистая мочевина». Он объединяет в себе пять компонентов: собственно мочевину в концентрации 10–50%, серинпротеазу — 1–2%, серин и гистидин, а также пятипроцентный глицерол. 

В качестве ежедневного ухода для тела подойдет молочко с десятипроцентной концентрацией мочевины. А если у вас врастают волосы после эпиляции, подойдет средство с концентрацией 30%. Оно быстро решит проблему и сделает вашу кожу бархатистой и гладкой всего за несколько дней. Если планируете наносить косметическое средство на стопы, смело можете выбирать концентрацию 30% и более. 

Как долго хранится крем с мочевиной

Единственный нюанс, на который хотелось бы обратить внимание, — мочевина склонна к кристаллизации. Поэтому после того, как вы открыли крем, где-то через месяц ингредиент может начать кристаллизоваться. В этом нет ничего страшного: продукт не испорчен, и вы легко можете им пользоваться. 

Больше средств с мочевиной ниже: 

_{На сайте могут фигурировать ссылки на внешние ресурсы, которые мы не администрируем и не контролируем. Политика конфиденциальности, практикуемая другими сайтами, не находится в сфере нашего влияния. Как только вы осуществляете переход на другие ресурсы, вы должны найти информацию об их политике конфиденциальности, прежде чем вводить на них свои данные.}

Мочевина для дизеля: что это?

Мочевина для дизельных силовых агрегатов представляет собой активный компонент, который принимает непосредственное участие в работе очищающих SCR-систем. Такие системы являются составным компонентом очищающего комплекса, который обеспечивает поддержание уровня токсичности отработавших газов дизельных двигателей в соответствии со стандартами Евро-4, Евро-5 и Евро-6.

Сама дизельная мочевина представляет собой жидкость-реагент, состоящий из деминерализованной воды и мочевины (водный раствор мочевины). Далее мы рассмотрим, зачем нужна и как работает мочевина в дизельных двигателях для очистки выхлопа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое система EGR. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы системы рециркуляции отработавших газов.

Содержание статьи

Дизельный мотор и экология

По мере развития технологий к двигателям внутреннего сгорания стали выдвигаться все более жесткие нормы и требования касательно вредности выхлопных газов. Установка каталитических нейтрализаторов на бензиновые ДВС позволила достаточно эффективно решить данную проблему. Более того, инженерам удалось выполнить поставленную задачу без существенных конструктивных изменений самого двигателя и его топливной аппаратуры.

Катализатор устанавливается в выхлопную систему.  Корпус такого каталитического нейтрализатора имеет двойные стенки, между которыми находится специальная жаропрочная оболочка. Также внутри катализатора имеются особые «соты», которые могут быть изготовлены из керамики или металла. Указанные соты покрывают небольшим слоем вещества, которое вступает в химическую реакцию с отработавшими газами.  Другими словами, активное вещество на сотах представляет собой катализатор, который превращает вредные соединения в выхлопе путем их окисления в углекислый газ, азот и воду.

Сегодня широко используются катализаторы, которые имеют в своей основе три компонента: платину, палладий и родий.  Платина и палладий нейтрализуют угарный газ и углеводороды, в то время как родий эффективно взаимодействует с окислами азота. К преимуществам таких каталитических нейтрализаторов относят эффективность работы, простоту их изготовления, а также долгий срок службы.

Что касается дизельных двигателей, в списке токсичных компонентов в составе их отработавших газов (в отличие от бензинового агрегата) присутствует сажа. Также в значительной мере отмечено наличие оксида азота. Образование большого количества сажи возникает по причине индивидуальных особенностей процесса смесеобразования в моторах на солярке.

Хорошо известно, что сажа является вредным канцерогеном, который может спровоцировать образование раковых клеток. Стоит отметить, что попытки снизить количество сажи в выхлопных газах дизеля приводят к значительному увеличению содержания оксида азота, а снижение выбросов оксида азота означает резкое увеличение количества сажи.  Другими словами, уменьшение содержания одного токсичного компонента приводит к закономерному увеличению другого. Данная особенность затрагивает различные режимы работы дизельного двигателя.

Для борьбы с сажей дизельные автомобили оснастили сажевыми фильтрами. Работают такие фильтры по принципу специального уловителя. Частицы сажи оседают на сетке фильтра. Когда сетка забивается, система управления двигателем активирует процесс дожигания сажи, реализуя таким образом регенерацию сажевого фильтра и нормализацию его пропускной способности.

Использование мочевины для очистки выхлопа

Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.

Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:

• сажевый фильтр;
• окислительный катализатор;
• жидкостная система для нейтрализации оксида азота;

Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.

После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.

Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Периодический впрыск раствора мочевины в выпускной тракт является абсолютно безвредным для окружающей среды, так как мочевина представляет собой органический продукт. Система осуществляет самостоятельный подбор момента, скорости впрыска и количества подаваемой мочевины зависимо от режима работы ДВС, нагрузки на мотор и интенсивности образования выхлопных газов.

• Главным плюсом от использования такой очистки является экологичность двигателя без необходимости снижать его мощность. Выхлоп дизеля после очистки  становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет угрозы.
• Также необходимо отметить полное соответствие нормам Евро и другим экостандартам в развитых странах, что означает свободное передвижение без штрафов и ограничений, а также снижение налогообложения.
• Что касается расхода реагента и цены на дизельную мочевину, то для легковых автомобилей требуется в среднем 100-150 мл. мочевины для дизеля на 100 километров пути. Получается, 10 литров реагента хватит на 10 тыс. км пробега.  Грузовики закономерно расходуют больше раствора, что будет напрямую зависеть от объема ДВС. Большегрузные автомобили могут использовать на «сотню» около 1.5 литров мочевины и более, позволяя пройти на 20-литровой канистре всего 1000-1500 км.
• Отметим, что канистра мочевины для дизеля обойдётся около 7-10 у.е. В продаже реагент представлен в виде готового раствора, который обычно фасуется в емкости по 20 литров. Мочевину для дизеля предлагают несколько компаний-производителей, доступен как искусственный продукт, так и органический.

Среди недостатков использования мочевины для дизеля стоит выделить дополнительные расходы на сам реагент, а также необходимость технического обслуживания аппаратуры, которая обеспечивает работу жидкостной системы очистки.

Еще одной особенностью является повышенная требовательность системы к качеству топлива, так как нейтрализаторы с впрыском мочевины предполагают нормальную работу только на низкосернистой солярке. Также необходимо отдельно учесть, что  раствор мочевины склонен замерзать при температурах около -12 градусов по Цельсию. С учетом данной особенности автомобили с подобными решениями можно без проблем эксплуатировать только в регионах с теплым и умеренным климатом.

Читайте также

состав, принцип работы и особенности выбора

По мере ужесточения требований к чистоте выхлопа дизельных двигателей конструкторы столкнулись с противоречиями в работе трёх основных систем снижения вредных выбросов. Нейтрализация окислов азота требует уменьшения температуры на выпуске, с чем справляется рециркуляция выхлопных газов EGR, а очистка от окиси углерода и сажи при помощи катализаторов и сажевых фильтров наоборот, повышает температуру.

Содержание статьи:

Как итог, борьба за экологию дизеля зашла в определённый тупик.

Предназначение системы SCR

Аббревиатура SCR означает селективную каталитическую работу по разложению окислов азота уже после их образования, в отличие от мер по предотвращению их появления, то есть без нежелательного снижения температуры.

Таким способом удаётся весьма радикально уничтожить ядовитые соединения азота с кислородом, используя довольно простое вещество – мочевину, а также специальный каталитический нейтрализатор с соответствующими органами управления и контроля.

Что такое мочевина в двигателе

В системе принято применять не чистую мочевину, а так называемый раствор AdBlue, в составе которого карбамид занимает примерно треть по удельной массе. Остальное – хорошо очищенная от посторонних минеральных примесей вода.

Это интересно: Что такое впускной коллектор (принцип работы, неисправности)

Состав заливается в отдельный бак, откуда и расходуется путём дозированного впрыска во выпускной тракт.

Предназначение

При попадании раствора мочевины в выхлопные газы двигателя происходит несколько реакций:

• выхлопные газы обладают достаточно высокой температурой для разложения карбамида на аммиак и углекислый газ;
• промежуточные продукты реакции, возникающие из-за нестабильной температуры выхлопа, также в конечном счёте образуют аммиак;
• при прохождении через SCR-катализатор аммиак реагирует с окислами азота, в результате чего образуется чистый азот и водяной пар;
• углекислота, водяной пар и азот могут выбрасываться в атмосферу, поскольку являются обычными её составляющими.

Результатом всего происходящего будет значительная нейтрализация вредных окислов азота, с которыми очень трудно бороться в высокофорсированных дизельных моторах с турбонаддувом. Любые другие способы снижают экономичность, удельную мощность, и обходятся ещё дороже.

Состав

Система достаточно сложна и состоит из целого ряда компонентов:

• бак, в котором хранится запас мочевины, пополняемый при заправке автомобиля, горловина выведена наружу с применением мер, максимально исключающих заливание туда дизтоплива;
• блок управления системой впрыска AdBlue;
• насос, создающий давление раствора на клапане впрыска в выхлопную трубу перед катализатором SCR;
• датчики содержания окислов азота до и после катализатора;
• обратная магистраль слива излишков от дозатора с клапаном;
• датчики температуры в баке и магистрали впрыска;
• датчик температуры выхлопных газов;
• датчик уровня мочевины в баке;
• фильтры подаваемого в дозатор раствора;
• датчики и клапаны регулировки температуры циркулирующей жидкости;
• катализатор SCR.

В состав входят два контура регулирования – по количеству впрыскиваемого раствора и его температуре. Компоненты системы могут подогреваться жидкостью из системы охлаждения двигателя, за чем следят соответствующие датчики и блок управления. Нельзя допускать широкого изменения температуры мочевины, тем более её замерзания.

Количество подаваемого раствора определяется блоком управления, куда поступает информация о режиме работы двигателя, в частности о температуре отработанных газов.

Нужное количество измеряется клапанами дозатора при фиксированном давлении насоса, остальное циркулирует по обратной магистрали, одновременно подогревая бак. Возможно применение и электроподогрева магистралей.

Читайте также: Что такое сайлентблоки и зачем они нужны в подвеске

Каталитический нейтрализатор представляет собой сотовую конструкцию с нанесёнными на керамику благородными металлами, на поверхности которых и происходят каталитические реакции.

Сам материал катализатора при этом не расходуется. При продувании через него выхлопных газов с активными веществами на выходе получаются допустимые по нормам Евро-5 и Евро-6 компоненты.

Помимо управления процессом, блок ведёт и непрерывный контроль за техническим состоянием системы. При выявлении неисправностей высвечивается соответствующий индикатор на приборной панели, сигнализирующий об отключении системы.

Последствия могут быть разными, от значительного ограничения отдачи двигателя до полной невозможности его пуска.

Плюсы и минусы системы

К достоинствам впрыска мочевины относятся:

• относительная простота решения проблемы экологичности дизелей повышенной эффективности;
• незначительный дополнительный расход мочевины, не идущий ни в какое сравнение с экономическим эффектом от снижения расхода дизельного топлива, полученного безбоязненным повышением термического режима процессов в цилиндрах;
• совместимость с катализаторами снижения СО, сажевыми фильтрами и системой EGR;
• возможность повышения мощности двигателей с одновременным улучшением экономичности.

Но в практической эксплуатации подобных перспективных технологий начали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно водителей-профессионалов:

• качественный раствор AdBlue не везде доступен по приемлемой цене;
• возникают дополнительные сложности зимой, поскольку эта жидкость в типичной концентрации замерзает при снижении температуры после 10 градусов мороза;
• возможно появление паров аммиака, вызывающих раздражение дыхательных путей, да и при попадании на кожу раствор проявляет свою едкость;
• на рынке имеется много поддельных канистр с AdBlue, применение которых вызывает отказы техники, в том числе и с дорогостоящими последствиями;
• дополнительная система впрыска усложняет автомобиль и снижает его надёжность;
• возможно проникновение паров аммиака в глушитель, а оттуда и в атмосферу, что помимо неприятного запаха может повлечь нарушение установленных экологических норм, в стандарте Евро-6 количество аммиака в выхлопе уже жёстко регламентировано;
• при снижении эффективности катализатора начинает неприемлемо расти расход мочевины.

Всё это часто приводит к нелегальному отключению владельцами системы с применением переделанных прошивок ЭБУ двигателя или эмуляции её нормальной работы всевозможными «обманками».

Как выбрать AdBlue

Попадание в бак для мочевины посторонних веществ или дизельного топлива категорически недопустимо и может привести к дорогостоящему ремонту. Кроме того, заливать можно только раствор определённого состава, который производится по лицензии немецкого патентообладателя. Другим способом качество не гарантируется.

Производители контрафакта часто обходят правовые ограничения, не употребляя на канистрах обозначение AdBlue и указывая в рекламе, что их продукт выполняет те же функции, но имеет при этом намного меньшую цену.

После заправки подобными веществами случались отказы узлов системы впрыска, а также дорогих катализаторов. Даже если физически поломок не будет, то система скорее всего по информации своих датчиков заметит несоответствие и перейдёт в аварийный режим.

Поэтому все заявления о 100% аналоге стоит проигнорировать. Тем более не стоит надеяться на самостоятельное изготовление раствора из одноимённого сельскохозяйственного удобрения.

Конечно, изготовители контрафакта могут отражать на этикетках и зарегистрированный торговый знак AdBlue, и ссылку на производителя, имеющего лицензию от правообладателя (их перечень можно найти в сети). Тут уже всё зависит от честности торговой организации и наличия сертификатов соответствия.

Лицензия выдаётся немецкой организацией VDA. Канистры должны быть герметичны и опломбированы, а срок хранения не превышать одного года. Разницы между грузовым и легковым использованием нет, как и между марками автомобилей.

Что такое мочевина и зачем нужна обработка мочевиной

Азотные удобрения жизненно необходимы растениям для роста и развития. Мочевина является самым концентрированным азотсодержащим удобрением, потому стала столь популярной у дачников и садоводов. Мочевина, или карбамид, — это конечный продукт жизнедеятельности млекопитающих, формула соединения Nh3CONh3. Она обладает отличными физическими характеристиками: представляет собой гранулированную массу, кристаллы которой не имеют запаха, не слипаются, хорошо растворяются в воде.

Что значит «мочевина»?

Одно из самых известных открытий французского химика Илера Марена Руэля — создание в 1773 году мочевины. Ему удалось опытным путем выделить ее из мочи человека, новое соединение было названо по аналогии с сырьем, из которого было получено.

Многие знают, что мочевина – полезное удобрение, но не каждому известен факт, что именно это соединение положило начало новой науке – органической химии. В 1828 году немецкий химик, врач по образованию, Фридрих Вёлер сделал открытие, повлиявшее на дальнейшее развитие всей науки о химии. В результате проводимого им упаривания водного раствора цианата-аммония (Nh5 CNO) образовались бесцветные кристаллы, тождественные по составу и свойствам мочевине. Карбамид стал первым органическим веществом, полученным из неорганического соединения.

Применение мочевины

Мочевина применяется в разных сферах и отраслях экономики и производства.

1. Медицина. На основе мочевины изготавливаются дегидратационные препараты. В составе комплексной терапии они применяются для лечения отеков мозга различной этиологии, способствуя выводу воды из организма человека. Также мочевина является составляющим компонентом при производстве снотворных препаратов.
2. Нефтяная промышленность. С помощью карбамида очищают масла и топливо от парафиновых соединений.
3. Используют мочевину и для нужд котельных, мусороперерабатывающих предприятий, электростанций. С ее помощью очищают дымовые газы от оксидов азота.
4. Пищевая промышленность. Пищевая добавка E927b, она же карбамид, применяется для усиления вкуса и аромасвойств продуктов, например, жвачек. Также ее используют для повышения качества муки и мучных изделий.
5. Сельское и дачное хозяйство, пожалуй, основная и самая масштабная сфера использования мочевины. Карбамид – это азотсодержащее удобрение, позволяющее существенно повысить плодородность грунта, он хорошо растворим в воде, но при этом плохо впитывает влагу. Такие свойства позволяют хранить большие объемы заготовок, гранулы не слипаются и не каменеют. Подкармливать почву мочевиной нужно особенно в период предпосевной обработки, а также на начальной стадии роста растений, когда культуры наращивают зеленую массу.

Удобрение Мочевина

При правильном внесении мочевина и удобрения, содержащие мочевину, являются отличными источниками азота для растениеводства.

Химические реакции

После внесения в почву мочевина претерпевает химические изменения и образуются ионы аммония (Nh5 +). Влажность почвы определяет, насколько быстро происходит это преобразование.

Когда частица мочевины растворяется, область вокруг нее становится зоной с высоким pH и концентрацией аммиака. Эта зона может быть довольно токсичной в течение нескольких часов.Образовавшийся свободный аммиак может убить семена и корни проростков в этой зоне.

К счастью, эта токсичная зона нейтрализуется в большинстве почв, поскольку аммиак превращается в аммоний. Обычно растения могут эффективно использовать азот всего за несколько дней.

Хотя мочевина при первом внесении в почву вызывает щелочную реакцию, в конечном итоге она вызывает кислотную реакцию.

Как и сколько применять

Мочевина или материалы, содержащие мочевину, как правило, должны быть внесены в почву и немедленно внесены в почву.

При внесении удобрений на основе мочевины полосой отделите их от семян не менее чем на 2 дюйма почвы. Ни при каких обстоятельствах нельзя засеивать кукурузу на основе мочевины или удобрений на ее основе.

При работе с мелкими зернами вы обычно можете внести 10 фунтов азота в качестве мочевины с помощью сеялки во время посева, даже в засушливых условиях. В условиях хорошей влажности вы можете внести 20 фунтов азота в качестве мочевины с помощью зерновой сеялки.

Результаты исследования

Исследование, проведенное Государственным университетом Северной Дакоты, показывает, что в засушливых условиях мочевина может уменьшить рост пшеницы более чем на 50 процентов (Таблица 5).Это было для мочевины, внесенной зерновой сеялкой с интервалом 6 дюймов, из расчета более 20 фунтов азота на акр.

Исследования

Университета Висконсина показывают, что внесенная в семена мочевина с кукурузой, даже при низком уровне азота, очень токсична для семян и значительно снижает урожайность (Таблица 6). Однако, когда мочевина была помещена сбоку в качестве стартера размером 2 на 2 дюйма, исследователи отметили незначительное повреждение, если оно вообще было (Таблица 7).

В Миннесоте для получения хорошего урожая обычно требуется более 20 фунтов азота на акр.Фермеры могут избежать ущерба от мочевины, разбрасывая большую часть азотных удобрений мочевины перед посевом. Данные в таблице 8 показывают, что внесение мочевины перед посевом равно или более эффективно, чем аналогичные обработки нитратом аммония.

Мочевина

Мочевина

Мочевина (также известная как карбамид ) является продуктом жизнедеятельности многих живых организмов и основным органическим компонентом мочи человека. Это потому, что он находится в конце цепочки реакций, расщепляющих аминокислоты, из которых состоят белки.Эти аминокислоты метаболизируются и превращаются в печени в аммиак, CO ₂ , воду и энергию. Но аммиак токсичен для клеток и поэтому должен выводиться из организма. Водные существа, такие как рыбы, могут выбрасывать аммиак прямо в воду, но наземным животным нужен другой метод утилизации. Таким образом, печень превращает аммиак в нетоксичное соединение, мочевину, которую затем можно безопасно транспортировать с кровью в почки, где он выводится с мочой.

«Жизненно важный» Discovery

Мочевина имеет довольно интересную историю.Впервые он был обнаружен и выделен из мочи человека H.M. Rouelle в 1773 году, а затем был успешно синтезирован в 1828 году Фридрихом Велером. Синтез был почти случайным, поскольку Велер пытался создать другое соединение, цианат аммония, чтобы продолжить изучение цианатов, над которыми он работал в течение предыдущих нескольких лет. Когда он добавил цианат серебра в раствор хлорида аммония, он получил белый кристаллический
материал, который оказался идентичным мочевине, полученной из мочи.

Это открытие было очень важным, поскольку оно сделало мочевину первым органическим соединением, которое было синтезировано полностью из неорганических исходных материалов .Велер торжествующе написал Берцелиусу:

« Я должен вам сказать, что я могу производить мочевину без использования почек, ни человека, ни собаки. Цианат аммония — это мочевина. »

Это открытие нанесло серьезный удар по широко распространенному в то время убеждению, которое называлось «витализм». Эта теория утверждала, что живые организмы, такие как растения и животные, состоят из материалов, отличных от неодушевленных предметов, таких как камни. Считалось, что живые организмы обладают неизвестной «жизненной силой», которая позволяет им производить органические химические вещества, а поскольку неодушевленные предметы не обладают этой силой, они не могут ни создавать, ни превращаться в химические вещества жизни.Открытие Велера показало, что не только органические химические вещества можно модифицировать с помощью химии, но также они могут быть получены с помощью химии. По сути, он показал, что мы сделаны из тех же материалов, что и остальная природа, и поэтому являемся частью окружающего нас мира.

Промышленный прекурсор

Мочевина коммерчески производится в несколько стадий, которые начинаются с прямой реакции аммиака с диоксидом углерода в высокотемпературном реакторе высокого давления.Это очень важный исходный материал в ряде химических синтезов, который используется в промышленных масштабах для производства удобрений, фармацевтических препаратов и смол. Например, мочевина является одним из предшественников различных барбитуратов, которые широко используются в качестве седативных средств и снотворных. Мочевина также используется в производстве уретанов, которые затем полимеризуются с образованием пенополиуретана. Еще одно важное применение — производство смол и полимеров. Мочевина может реагировать с формальдегидом с образованием карбамидоформальдегидных смол, которые очень важны для формованных пластиков.Другим продуктом является меламин, который образуется при дегидратации мочевины и используется в основном в производстве меламиноформальдегидных смол, которые имеют гораздо большую твердость и окраску.
стойкость, чем у карбамидоформальдегидных смол. Оба этих типа полимерных смол имеют очень разнообразное применение, включая клеи, ламинаты, формовочные смеси, покрытия и отделочные материалы для текстиля.

Мочевина не только используется в качестве химического прекурсора, но и обладает свойствами, которые делают ее полезной сама по себе. Например, из-за высокого содержания азота мочевина часто используется в качестве компонента сельскохозяйственных удобрений. Кроме того, мочевина обладает способностью слабо связываться со многими крупными органическими соединениями, окружая их инертной «оболочкой» и таким образом подавляя межмолекулярные водородные связи. Такое поведение предотвращает слипание больших молекул, и поэтому может использоваться для разделения смесей, например, при производстве авиационного топлива и смазочных масел.

Пять вещей, которые вы должны знать об использовании удобрений на основе мочевины

1. Мочевина не всегда была основным источником азота для сельскохозяйственных культур

Мочевина была впервые синтезирована немецким химиком Фридрихом Велером в 1828 году. До этого времени органические источники азота, такие как моча, ночная почва, навоз и компост, были единственными средствами доставки этого важного макроэлемента в почву.

Рекомендуемая литература: POTASIO EN LAS PLANTAS

Другие химические соединения использовались в качестве популярных удобрений в течение последнего столетия.Нитрат аммония (N2h5O3.) Является одним из таких соединений и имеет рейтинг NPK 34-0-0. Мочевина, с другой стороны, имеет класс NPK 46-0-0, что делает ее более экономичной для транспортировки. Сейчас 90% производимого синтетического карбамида используется для удобрений.

Пожалуйста, присоединяйтесь к нашему бесплатному еженедельному вебинару

Нажмите кнопку, и наш чат-бот поможет вам зарегистрироваться

Присоединяйтесь к вебинару

2. Примеси и неправильное использование мочевинных удобрений могут повредить растения

Обычной примесью удобрений на основе мочевины является биурет (C2H5N3O2), который может расщепляться в почве, но делает это в течение длительного периода времени, и при этом является фитотоксичным.

Как и любой другой источник азота, мочевина сама по себе может повредить растения: азот ухудшает или полностью препятствует прорастанию семян, а слишком большое количество азота может вызвать «ожог» растений.

3. Существующие почвенные бактерии разрушают удобрения на основе мочевины

Первым шагом в обеспечении доступа растений к азоту мочевины (Ch5N2O) является его преобразование либо в аммиак (Nh4), либо в ионы аммония (Nh5 +) и ионы бикарбоната (HCO3-). Встречающиеся в природе почвенные бактерии — широко известные как аммиакокисляющие бактерии (АОБ) — быстро добиваются этого с помощью фермента уреазы.

После этого в процессе нитрификации аммиак окисляется до нитрита. Нитрит окисляется до нитрата нитритокисляющими бактериями (NOB).

Как аммоний, так и нитрат являются формами азота, которые наиболее легко усваиваются растениями.

4. Мочевинные удобрения воздействуют на почву pH

В процессе нитрификации увеличивается количество свободных ионов водорода (H +) в почве, что создает кислотность.Кроме того, когда растения поглощают ионы аммония (Nh5 +), они также выделяют ионы водорода в почву.

Таким образом, необходимо соблюдать осторожность, чтобы нейтрализовать избыточную кислотность, используя такие соединения, как эффективный карбонат кальция (ECC).

Легко составьте план внесения удобрений с помощью нашего программного обеспечения

Начните использовать и увеличьте урожай до 40%

Создайте свой план

5. Здоровый рост растений зависит от качества, а не от количества

Как упоминалось выше, слишком много мочевины и, как следствие, слишком много азота могут иметь негативное воздействие на растения.Это также может иметь негативное влияние на окружающую среду: нитраты очень подвижны в воде, а вымывание в результате сельского хозяйства вредно для водных путей.
Рекомендуемая литература: EL FÓSFORO EN SUELO Y AGUA

Таким образом, хотя карбамидные удобрения в целом являются экологически безопасным и экономичным выбором, при их применении необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить максимальную пользу для ваших культур с минимальным воздействием на окружающую среду.

Используя SMART! Инструменты сельского хозяйства могут помочь сделать этот выбор.Фактически, в нашем программном обеспечении есть специальная функция для внесения удобрений перед посадкой, в которой учитываются различные формы азота (мочевина, аммоиний и нитрат), чтобы уменьшить потери и вымывание. Это позволяет пользователю не только экономить деньги и избегать нанесения ущерба окружающей среде, но и более эффективно вносить питательные вещества в урожай.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

• Рекомендует идеальную смесь / смеси удобрений
• Экономия до 50% на удобрениях
• Исчерпывающие данные по сотням сортов сельскохозяйственных культур
• Интерпретирует результаты тестов для любого метода экстракции

Попробуйте наше программное обеспечение сейчас

Вы хотите прочитать статью полностью? Оставьте пожалуйста свой электронный адрес

Мы регулярно обновляем нашу базу статей, а также работаем над качеством материалов.Оставьте свой адрес электронной почты и всегда получайте новые статьи в нашей еженедельной рассылке. Узнай первым, не упускай важного!

карбамид | Определение, формула, производство, использование и факты

Мочевина , также называемая карбамидом , диамидом угольной кислоты. Его формула: H ₂ NCONH ₂ .Мочевина имеет важное применение в качестве удобрения и кормовой добавки, а также в качестве исходного материала для производства пластмасс и лекарств. Это бесцветное кристаллическое вещество, которое плавится при 132,7 ° C (271 ° F) и разлагается перед кипением.

Подробнее по этой теме

Фридрих Вёлер: Алюминий и карбамид

В 1825 году Велера наняли в новую берлинскую школу Gewerbeschule (торговую школу), а в 1831 году он перешел в Technische Hochschule (институт им…

Мочевина является основным азотистым конечным продуктом метаболического распада белков у всех млекопитающих и некоторых рыб. Этот материал содержится не только в моче всех млекопитающих, но и в их крови, желчи, молоке и потоотделении. В процессе расщепления белков аминогруппы (NH ₂ ) удаляются из аминокислот, которые частично составляют белки. Эти аминогруппы превращаются в аммиак (NH ₃ ), который токсичен для организма и, следовательно, должен преобразовываться в мочевину в печени.Затем мочевина переходит в почки и в конечном итоге выводится с мочой.

Впервые мочевина была выделена из мочи в 1773 году французским химиком Илером-Марином Руэлем. Его получение немецким химиком Фридрихом Велером из цианата аммония в 1828 году было первым общепринятым лабораторным синтезом встречающегося в природе органического соединения из неорганических материалов. В настоящее время мочевина в больших количествах коммерчески производится из жидкого аммиака и жидкого диоксида углерода. Эти два материала объединяются при высоком давлении и повышенных температурах с образованием карбамата аммония, который затем разлагается при гораздо более низких давлениях с образованием мочевины и воды.

Мочевина является одним из наиболее концентрированных азотных удобрений, поскольку в ней высокое содержание азота и она легко превращается в почве в аммиак. Недорогое соединение, его добавляют в смешанные удобрения, а также вносят отдельно в почву или опрыскивают листву. Вместе с формальдегидом он дает удобрения на основе метилен-мочевины, которые выделяют азот медленно, непрерывно и равномерно, причем за один раз вносится годовой запас. Хотя азот мочевины находится в небелковой форме, его могут использовать жвачные животные (крупный рогатый скот, овцы), и значительная часть потребностей этих животных в белке может быть удовлетворена таким образом.Использование мочевины для производства карбамидоформальдегидной смолы по важности уступает только ее использованию в качестве удобрения. Большое количество мочевины также используется для синтеза барбитуратов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Мочевина реагирует со спиртами с образованием уретанов и с эфирами малоновой кислоты с образованием барбитуровой кислоты. С некоторыми алифатическими углеводородами с прямой цепью и их производными мочевина образует кристаллические соединения включения, которые полезны для очистки включенных веществ.

Как обращаться с мочевиной

Азот — мастер побега. А сухой мочевина знает больше путей выхода, чем любая другая распространенная форма азота. Если созрели условия для потери, часть мочевины выбивает аппликатор из поля. Гудини позавидовал бы.

Азот мочевины может быть потерян в результате улетучивания, денитрификации и выщелачивания. Его также можно иммобилизовать (связать) на пожнивных остатках от предыдущего урожая. Улетучивание не является проблемой для большинства других форм коммерческого азота.

Однако при правильном обращении сухой мочевина является хорошим источником азота, и многие фермеры обратятся к нему по желанию или по необходимости в предстоящие годы.

СЛУШАТЬ: Важность микроэлементов

«В целом, при правильном внесении азотных удобрений все агрономически равны», — говорит агроном из Университета Небраски Ричард Фергюсон.

Три I-слова являются ключевыми для управления мочевиной: введение, инъекция и ирригация.Если вы не добавляете сухую мочевину при обработке почвы, не вводите ее под поверхностные остатки или не поливаете, лучше надеяться на дождь в течение нескольких дней после внесения.

Другими вариантами являются обработка мочевины Агротином (ингибитор уреазы) или ESN, мочевина с контролируемым высвобождением.

Улетучивание аммиака представляет собой первый риск потери азота мочевины. Когда применяется мочевина, фермент в почве и растительных остатках, называемый уреазой, быстро превращает мочевину в аммиак N. Если это преобразование происходит под поверхностью почвы, аммиак превращается в аммонийный азот и связывается с частицами почвы.Это хорошая вещь.

Однако, если мочевина превращается в аммиак на поверхности почвы или в остатках, как в случае системы нулевой обработки почвы, газообразный аммиак может улетучиться в атмосферу. Этот процесс называется испарением аммиака, и это плохо.

«Потери аммиака могут быть значительными, если производитель поверхностно вносит удобрения, содержащие мочевину без заделки, особенно если присутствует значительное количество остатков и условия теплые и влажные», — говорит Фергюсон.«Сумма общих потерь азота из удобрений, содержащих мочевину, из-за испарения аммиака может значительно варьироваться, от отсутствия потерь до 50% или более внесенного азота.

«Типичные потери от внесения мочевины во влажную илистую глинистую почву весной, без дождя в течение как минимум недели после внесения, могут составлять от нуля до 20% внесенного азота», — добавляет он.

Из-за всех взаимодействующих факторов невозможно точно предсказать, сколько азота будет потеряно при внесении мочевины на поверхность почвы.Температура почвы, pH почвы, текстура почвы, влажность почвы, время между внесением и значительным дождем и, конечно же, количество остатков — все это играет роль.

Почвовед из Университета Миннесоты Джордж Рем говорит, что после 10 дней нахождения на поверхности почвы около 14% мочевины улетучится в виде аммиака при температуре 75 градусов по Фаренгейту по сравнению с лишь шестью процентами при 45 градусах по Фаренгейту.

По словам Рема, pH почвы также может иметь большое значение. Всего через два дня на поверхности пять процентов мочевины могут улетучиваться в виде аммиака при pH 7.5 по сравнению с одним процентом при pH 7 и нулем при pH 6,5. Никогда не применяйте мочевину на полях, на которых недавно была внесена известь. Меньше мочевины теряется с сухой поверхности почвы или сухих остатков.

Мнения по поводу того, сколько дождя необходимо для включения мочевины и предотвращения потерь от улетучивания, неоднозначны. Некоторые исследователи считают, что 1/4 дюйма достаточно; другие требуют не менее 1/2 дюйма. Нет единого мнения о том, как скоро после нанесения потребуется дождь. Конечно, раньше лучше, чем позже.

Именно здесь на помощь приходит ингибитор уреазы Агротин.«Ингибиторы уреазы снижают активность фермента уреазы на срок до 14 дней», — говорит Ллойд Мердок из Университета Кентукки. «Пока идет дождь в течение этого 14-дневного периода, мочевина будет перемещаться в почву, где она может быть преобразована в аммоний-азот без риска испарения».

ПОДРОБНЕЕ: 4 совета по плодородию для высокоурожайных культур

Мнения о приложениях поздней осенью неоднозначны. Потенциал потерь существует в конце зимы и весной. Существует интерес к использованию форм азота с медленным высвобождением (с многослойным покрытием) для осеннего применения.

Самый надежный способ избежать потерь в результате улетучивания — это как можно скорее обеспечить, чтобы мочевина попала в землю и под поверхностные остатки. Пневматические системы позволяют вводить сухую мочевину в системы нулевой обработки почвы.

Азот — мастер побега. А сухой мочевина знает больше путей выхода, чем любая другая распространенная форма азота. Если созрели условия для потери, часть мочевины выбивает аппликатор из поля. Гудини позавидовал бы.

Половина азота в мочевине-аммиачной селитре (КАС), жидкой форме азота, обычно называемой 28% или 32%, также является мочевиной и подвержена потерям.Кроме того, 25% аммония немедленно теряются в результате улетучивания.

Что такое удобрения на основе мочевины? |

Лесли Роуз Обновлено 17 декабря 2018 г.

Мочевина — это недорогая форма азотных удобрений с соотношением NPK (азот-фосфор-калий) 46-0-0. Хотя мочевина естественным образом вырабатывается людьми и животными, синтетическая мочевина производится с безводным аммиаком. Хотя мочевина часто предлагает садоводам больше азота по самой низкой цене на рынке, при внесении мочевины в почву необходимо принимать специальные меры, чтобы предотвратить потерю азота в результате химической реакции.

Производственный процесс

Мочевина производится, когда диоксид углерода взаимодействует с безводным аммиаком. Этот процесс происходит под сильным давлением, при температуре 350 градусов по Фаренгейту. Мочевина перерабатывается, чтобы получить форму гранул или твердых шариков, известных как гранулы. Сухая мочевина очень растворима, и до использования ее необходимо хранить вдали от влаги.

Как использовать мочевину

Когда мочевина помещается на поверхность почвы, происходит химическая реакция, которая превращает мочевину в бикарбонат аммония.Аммоний превратится в газ, который, если его не защитить, будет утерян. Это означает, что для максимальной эффективности мочевину следует смешивать с почвой. Это можно сделать либо путем разбрызгивания мочевины с последующим ее вспахиванием в почву, либо путем впрыскивания мочевины в почву. Это также можно сделать путем разбрызгивания мочевины с последующим интенсивным орошением, чтобы вытолкнуть растворенную мочевину в почву.

Преимущества мочевины

Как правило, мочевина обеспечивает наибольшее количество азота при минимальных затратах.Его легко хранить, и он не представляет опасности возгорания при длительном хранении. Мочевину можно смешивать с другими удобрениями или вносить отдельно. Для растений, которые любят кислые почвы, мочевина — одно из лучших удобрений для подкисления почвы. Для садоводов, выращивающих такие культуры, как кукуруза, клубника, черника и другие тяжелые азотные удобрения, мочевина станет незамедлительным и мощным источником азота.

Недостатки мочевины

В результате химической реакции, которая происходит при внесении мочевины в почву, необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы гарантировать, что азот не теряется при испарении аммония.Это может сделать мочевину непрактичной для садоводов, имеющих дело с большими участками земли. Высокая растворимость мочевины также требует условий хранения в сухом виде.

Удобрения на основе мочевины — обзор

4.1.1 Влияние азотных удобрений на биоразнообразие почвы

Разнообразие бактерий— Азотные удобрения могут напрямую влиять на разнообразие почвенных бактерий, изменяя химический состав почвы. При внесении в больших количествах удобрения на основе аммония и мочевины могут подавлять почвенные микроорганизмы из-за токсичности аммиака и увеличения ионной силы (Eno et al., 1955; Омар и Исмаил, 1999). Неорганические азотные удобрения часто поставляются в виде NH ₄ ⁺ , который выделяет ионы H ⁺ при окислении и снижает pH почвы (Magdoff et al., 1997). Обычно это снижает микробное разнообразие почвы (Fierer, Jackson, 2006; Zhang et al., 2015). Несмотря на множество исследований, показывающих, что высокие уровни поступления синтетического азота негативно влияют на бактериальные сообщества почвы (Fierer et al., 2012; Frey et al., 2014; Treseder, 2008; Wallenstein et al., 2006), наш метаанализ показал что высокие нормы внесения азотных удобрений не оказали значительного отрицательного воздействия на бактериальное биоразнообразие.Кроме того, низкие нормы внесения азотных удобрений увеличивают бактериальное разнообразие. В то время как значительное сокращение разнообразия с более высокими по сравнению с более низкими поступлениями азота подтверждает, что внесение удобрений может отрицательно влиять на разнообразие бактерий (например, Fierer et al., 2012; Poulsen et al., 2013; Suleiman et al., 2016; Wood et al., 2015), наши данные подчеркивают, что ответы сильно различаются. Эта изменчивость часто может быть объяснена различиями в условиях участков между исследователями (Fierer et al., 2012), когда удобрения могут по-разному влиять на другие факторы, которые опосредуют биоразнообразие почвы, такие как синтетические свойства почвы, продуктивность растений, разнообразие растений и органическое вещество почвы. содержание.

Наши результаты показывают, что вызванные удобрением изменения в содержании органического вещества почвы (ПОВ) особенно важны в опосредовании реакции бактериального разнообразия на добавление азота. А именно, мы обнаружили, что бактериальное разнообразие увеличивалось (~ 6%), когда азот применялся в качестве органического удобрения или как комбинация неорганических и органических азотных удобрений. Кроме того, внесение азотных удобрений увеличивало микробное разнообразие, когда исследования проводились в течение более 5 лет, даже когда азот вносился в больших количествах.В обоих случаях азотные удобрения, вероятно, привели к накоплению ПОВ либо непосредственно за счет внесения органических материалов, либо за счет вызванного удобрением увеличения поступления углерода растительного происхождения в почву (Belay-Tedla et al., 2009; Chen et al., 2018 ; Rasse et al., 2005; Zhang et al., 2017b). SOM увеличивает доступность ресурсов для почвенных микробов (Hao and Chang, 2002; Mooleki et al., 2002), он улучшает физические свойства почвы, такие как структура, аэрация, дренаж и водоудерживающая способность (Miller et al., 2002; Рейнольдс и др., 2003; Whalen and Chang, 2002) и защищает от колебаний pH. Наши результаты показывают, что методы управления, которые увеличивают ввод и удержание ПОВ, могут работать на сохранение или поощрение бактериального биоразнообразия почвы. Дальнейшие исследования, оценивающие роль поправок к ЗВЛ в сдерживании потерь биоразнообразия от синтетических поступлений азота, и, в частности, понимание количества ЗВЛ, необходимого для предотвращения негативных воздействий, будут полезны при принятии управленческих решений.

Разнообразие грибов — Разнообразие грибов постоянно увеличивается с поступлением азота.Положительное влияние добавления азота на таксоны грибов, отличных от экто- и арбускулярных микоризных грибов, наблюдалось в различных экосистемах умеренного пояса, включая сосновые леса (Weber et al., 2013), смешанные лиственные породы (Morrison et al., 2016) и луга (Chen et al., 2018). Похоже, что это увеличение разнообразия может быть вызвано, в частности, увеличением разнообразия и богатства конкретных функциональных и / или таксономических групп, в частности аскомицетов, сапротрофов и дрожжей (Morrison et al., 2016; Weber et al., 2013). Механизмы, которые приводят к увеличению сапрофитного разнообразия с добавками азота, неясны. Однако похоже, что подобно ответам бактериального сообщества, грибное сообщество могло иметь увеличенное количество видов с более копиотрофным образом жизни, таких как дрожжи, которые одновременно обладают большей генетической способностью к поглощению неорганического N, чем другие группы грибов ( Треседер и Леннон, 2015). Кроме того, доступность фосфора может опосредовать реакцию грибного сообщества на добавление азота (Lauber et al., 2008). Повышенное разнообразие грибов может быть вызвано, по крайней мере частично, снижением pH, вызванным азотными удобрениями. Это изменение может усилить процессы выветривания, которые высвобождают P и повышают активность фосфатазы (Chen et al., 2018; Marklein and Houlton, 2012; Vitousek et al., 2010). Однако механистические связи между плодородием почвы и разнообразием сапрофитных грибов еще предстоит изучить.

Другой возможный механизм положительного воздействия азотных удобрений на разнообразие грибов — это косвенное изменение состава растительного сообщества.Пятьдесят процентов исследований разнообразия грибов в нашем анализе проводились на пастбищах, где поступление азота обычно снижает разнообразие растительного сообщества за счет стимулирования быстрорастущих видов, питающихся питательными веществами (Chen et al., 2018; Clark and Tilman, 2008; Roth et al. ., 2013). Некоторые исследования связывают потерю биоразнообразия растений с утратой биоразнообразия почвы (Fanin et al., 2018; Kowalchuk et al., 2002; Wagg et al., 2011), таким образом предполагая, что поступление азота в невозделываемые экосистемы может привести к утрате биоразнообразия почвы. .Однако утрата биоразнообразия растений из-за добавления азота непредсказуемо снижает биоразнообразие почвы (Chen et al., 2018; Fierer and Jackson, 2006). Это говорит о том, что механизмы, действующие на наземное разнообразие, не переносятся аналогичным образом на подземную систему (Chen et al., 2018; Tedersoo et al., 2014). Требуется дополнительная работа, чтобы связать структуру надземной и подземной экосистемы и изменения в ней после экологических нарушений (Kardol and De Long, 2018).

Разнообразие AMF —Внесение азотных удобрений в количествах, превышающих 150 кг N га ^{— 1} год ^{— 1} , или внесение удобрений более 5 лет значительно снизило разнообразие AMF (- 20% и — 10%).Это может быть вызвано сокращением численности видов AMF после внесения азотных удобрений (Egerton-Warburton and Allen, 2000; Johnson et al., 1991) из-за изменений химического состава почвы и pH (Dumbrell et al., 2010; Liu et al. ., 2012; Qin et al., 2015) или снижение инвестиций в растения в ресурсы для AMF в условиях высокого азота (Treseder, 2004). С другой стороны, поступление азота может способствовать распространению таксонов AMF, которые вытесняют таксоны, которые не процветают в условиях, богатых азотом, что снижает разнообразие (Johnson, 2010; Johnson et al., 2015; Лю и др., 2015). Механизм, с помощью которого азотные удобрения уменьшают разнообразие AMF, по-видимому, зависит от конкретной местности. Например, разнообразие лугопастбищных угодий C4 уменьшилось из-за распространения конкурирующих видов гломеромицетов, в то время как на лугах C3 произошло общее снижение видового богатства (Egerton-Warburton et al., 2007). При внесении азотных удобрений в малых количествах или в краткосрочных исследованиях не наблюдалось влияния внесения азотных удобрений на разнообразие AMF, что позволяет предположить, что величина и направление реакции разнообразия сообщества AMF регулируются пороговым значением нормы внесения азота или совокупным количеством азота.Этот порог может быть определен стехиометрическими соотношениями C: N и N: P в системах. Низкая доступность C в сочетании с высокой доступностью N может значительно изменить конкурентные отношения в сообществах AMF, что приведет к размножению копиотрофных видов и снижению равномерности (Leff et al., 2015; Verbruggen and Kiers, 2010). Более того, в почвах с низким содержанием фосфора азотные удобрения имеют тенденцию усугублять зависимость растений-хозяев от AMF для поглощения P, тем самым способствуя видовому разнообразию AMF (Egerton-Warburton et al., 2007). В заключение, наши результаты показывают, что азотные удобрения, вносимые в больших количествах и в течение длительного времени, вероятно, уменьшат разнообразие сообществ AMF, и мы предполагаем, что эти эффекты будут особенно выражены в системах с низким содержанием углерода в почве и высокой концентрацией фосфора. Это делает агроэкосистемы, особенно те, которые традиционно управляются многократным добавлением азота в больших количествах, особенно уязвимыми к утрате разнообразия AMF.

Разнообразие почвенной фауны — На разнообразие почвенной фауны отрицательно повлияли поступления синтетического азота, но только в том случае, если они поступали в количестве, не превышающем 150 кг N га ^{— 1} год ^{— 1} .Кроме того, отрицательное влияние азотных удобрений на разнообразие почвенной фауны было обнаружено в исследованиях продолжительностью менее 5 лет (но не в долгосрочных исследованиях). Почвенные нематоды часто подвергаются негативному воздействию азота (Wei et al., 2012). Однако реакция на добавление азота обычно различается среди групп, питающихся нематодами (Liang et al., 2009; Sarathchandra et al., 2001), при этом количество питающихся грибами линейно уменьшается в ответ на добавление азота (Hu et al., 2010; Liang et al. , 2009) и бактериальные питатели, стимулируемые низкими дозами азота, т.е.е., демонстрируя горбатые отношения (Wei et al., 2012). Кроме того, реакции разнообразия питающихся растениями нематод часто меняются со временем после внесения удобрений (Liang et al., 2009) и сильно зависят от видов сельскохозяйственных культур или изменений в составе видов растений после внесения удобрений. Другая почвенная фауна, такая как коллемболы, может быть не особенно чувствительна к азотным удобрениям (например, Coulibaly et al., 2017). Эта изменчивость реакции среди групп почвенной фауны и внутри них может объяснить, почему только низкие поступления синтетического азота и краткосрочные исследования отрицательно повлияли на биоразнообразие.А именно, исследования, включенные в этот анализ, включали очень разнообразную группу организмов (то есть нематоды, коллемболы и клещи), и стохастичность организмов, включенных в категории, может сильно повлиять на результаты. В качестве альтернативы исчезновение отрицательных эффектов азота при более высоких нормах внесения азотных удобрений и в более долгосрочных исследованиях может быть связано с вызванным азотом увеличением поступления углерода в растения. Увеличение поступления углерода в растения, как правило, способствует разнообразию почвенной фауны за счет увеличения доступности пищи (например, ПОВ, микробные сообщества или другая почвенная фауна; Wang et al., 2016). Взятые вместе, наши результаты показывают, что на почвенную фауну, как правило, негативно влияют азотные удобрения, но этим негативным ответам можно противодействовать положительные реакции на накопление ПОВ.