A oxidação anaeróbica da ureia é uma via de perda de nitrogênio negligenciada, mas globalmente relevante, em sedimentos marinhos

Por que vias ocultas de nitrogênio importam

Fertilizantes em excesso e águas residuais despejam enormes quantidades de nitrogênio no oceano, alimentando florescimentos de algas e zonas hipóxicas — os chamados "pontos mortos". Os cientistas sabem que micróbios que vivem na lama do fundo do mar ajudam a limpar esse excesso transformando nitrogênio reativo em gás nitrogênio inerte. Até agora, apenas duas rotas principais de remoção eram amplamente reconhecidas. Este estudo revela que uma terceira via, negligenciada — uma forma anaeróbica de oxidação da ureia nos sedimentos — remove silenciosamente uma parcela significativa do nitrogênio, especialmente em águas profundas.

Um composto discreto em mares costeiros movimentados

A ureia é mais conhecida como resíduo de animais, mas no oceano também é produzida por micróbios e lançada por atividades humanas. Os autores mediram ureia na lama sob os mares costeiros da China, do Bohai e do Mar Amarelo ao Mar da China Oriental. Eles descobriram que, embora a ureia geralmente seja menos abundante que o amônio, ela pode compor uma fração substancial do nitrogênio orgânico dissolvido nas águas intersticiais dos sedimentos. As concentrações eram maiores perto da superfície e caíam com a profundidade, sinal de que micróbios a consomem continuamente. Em camadas-chave onde o oxigênio já não está presente, mas o nitrato e o nitrito ainda existem, ureia e essas formas oxidadas de nitrogênio se sobrepõem, criando as condições adequadas para uma via anteriormente suspeita, porém não comprovada: a oxidação anaeróbica da ureia.

Comprovando uma via oculta na lama

Para detectar esse processo diretamente, a equipe usou um método sensível de traçador. Eles adicionaram a suspensões de sedimento ureia marcada com uma forma pesada de nitrogênio e monitoraram o aparecimento de gás nitrogênio rotulado. Na maioria das estações observaram um acúmulo claro e linear de gás rotulado em condições anóxicas, que desaparecia quando a lama era esterilizada ou privada de nitrato e nitrito, demonstrando que micróbios vivos estavam em ação. Entretanto, parte do sinal poderia vir de uma rota secundária, na qual a ureia primeiro se decompõe em amônio, que então é processado por micróbios já conhecidos. Os pesquisadores elaboraram um esquema de cálculo refinado que separa essa rota indireta da verdadeira oxidação direta da ureia, usando medições simultâneas de amônio rotulado e do gás. Após essa correção, ainda detectaram oxidação anaeróbica direta da ureia em 90% dos locais amostrados, mostrando que a via é difundida.

Como a competição molda esse processo oculto

Com o processo confirmado, os autores investigaram quão importante ele é em comparação com a rota familiar em que micróbios oxidam amônio na ausência de oxigênio. Nos mares marginais da China, a oxidação baseada em ureia ocorreu mais lentamente, contribuindo em média com cerca de 15% da taxa da oxidação do amônio e apenas alguns por cento da perda total de nitrogênio quando a desnitrificação clássica é incluída. Ainda assim, a participação da ureia não era fixa. Experimentos mostraram que tanto as rotas da ureia quanto do amônio respondem de forma semelhante à temperatura, mas os micróbios parecem preferir o amônio porque é mais fácil de usar. Onde o amônio nas águas intersticiais era alto, a contribuição relativa da ureia foi fortemente suprimida; onde o amônio era escasso, a ureia desempenhou um papel maior. Esse vínculo quantitativo estreito entre os níveis de amônio e a via da ureia permitiu à equipe construir uma relação preditiva para outras partes do oceano.

Uma visão global de plataformas rasas a trincheiras profundas

Munidos dessa relação e de dados publicados sobre o ciclo do nitrogênio e amônio em sedimentos no mundo todo, os pesquisadores estimaram quanto nitrogênio a oxidação anaeróbica da ureia remove em escala global. Eles descobriram que a taxa absoluta é comparável na maioria das zonas de profundidade, mas cai nas trincheiras mais profundas. Em contraste, sua parcela da perda total de nitrogênio aumenta gradualmente com a profundidade: é modesta em plataformas continentais produtivas, maior nos taludes continentais e chega a cerca de um quinto da perda de nitrogênio em alguns sedimentos abissais e hadais. No conjunto, os autores calculam que essa via responde por aproximadamente 7% do nitrogênio removido dos sedimentos marinhos a cada ano, com o leito marinho profundo e pobre em nutrientes contribuindo com uma fração desproporcional.

O que isso significa para o balanço de nitrogênio do oceano

Para não especialistas, a mensagem é que a "auto-limpeza" do oceano quanto ao excesso de nitrogênio é mais complexa do que se pensava. Micróbios em lamas escuras e anóxicas não dependem apenas de uma ou duas fontes de nitrogênio; eles também podem utilizar ureia diretamente, especialmente em sedimentos mais profundos e com baixo amônio. Embora essa via seja mais lenta que sua equivalente baseada em amônio, é suficientemente difundida para ser relevante no balanço de nitrogênio em escala planetária. Como os modelos atuais do ciclo marinho do nitrogênio em grande parte ignoram a oxidação anaeróbica da ureia, este trabalho sugere que as estimativas atuais sobre a rapidez com que o oceano pode se livrar do nitrogênio reativo — e como responderá a entradas humanas contínuas e às mudanças climáticas — precisam ser revisadas.

Citação: Xu, H., Song, G., Zhu, R. et al. Anaerobic urea oxidation is an overlooked but globally relevant nitrogen loss pathway in marine sediments. Commun Earth Environ 7, 299 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03323-3

Palavras-chave: ciclo marinho do nitrogênio, sedimentos do leito marinho, oxidação da ureia, anammox, bioquímica marinha de águas profundas