第二节　氮循环

第二节　氮循环

在自然界中，氮是比较丰富的元素，主要以氮气（N₂）的形式存在于大气中，以有机氮的形式存在于沉积物中，以溶解氮的形式存在于海水中。这三种氮的量的变动都很小。其他形态的氮则不停地进行着复杂的流动与交换，而且受人类活动的强烈影响。

一、生态系统中的氮循环

氮气占大气总体积的78%以上。氮在大气中主要以氮的分子态存在，还以氨（NH3）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）等氮的化合态的形式存在。这些化合态的氮在云、气溶胶粒子、雨滴中转化为铵（NH＋₄）与硝酸根（NO－₃），随降水降落地面。大气中的氮气与氧气可在雷电作用下反应生成硝酸根离子。土壤与水体中某些细菌与微生物也可吸取大气中的氮，并把它与氢结合成为氨。这样生成的氨以及大气中降落的铵类化合物在微生物的硝化作用下，最终变为硝酸盐。硝酸盐很容易被植物根系吸收，在植物体内合成多种有机化合物如蛋白质。然后经过食物链的传递成为动物体的蛋白质。动、植物死亡后，残体被微生物分解，氮又以氨的形式回到土壤与水体中。动物排出的粪便含尿素与氨，尿素也可被微生物转变为氨。

土壤中的硝酸盐在微生物的反硝化作用下还原为氮与一氧化二氮（N₂O，俗称“笑气”）而逸入大气中。氨也可由于挥发而进入大气。土壤中的硝酸盐与氨极易溶于水，所以很容易随地表径流与地下水排入水体中。

二、人类活动的干预

这里干预指人为的固氮作用，即化学氮肥的生产与应用，大规模种植豆科植物等有生物固氮能力的作物，以及燃烧矿物燃料生成一氧化氮与二氧化氮。人为的固氮量是很大的，估计约占全球年总固氮量的20%～30%。随着世界人口的增多，这一比例将会继续上升。

农田大量施用氮肥，使排入大气的一氧化二氮不断增多。在没有人为干预的自然条件下，反硝化作用产生并排入大气的氮气与一氧化二氮，和生物固氮作用吸收的氮气与平流层中被破坏的一氧化二氮是相平衡的。一氧化二氮是一种惰性气体，在大气中可存留数年之久。它进入平流层大气中以后，会消耗其中的臭氧，从而增加到达地面的紫外线辐射量。这可能会给人体健康带来有害影响，对此现今还不很清楚。

施用氮肥的农田排出的地面径流，城市与农村的生活污水都把大量的氮排入河流、湖泊与海洋，常常造成这些水体的富营养化现象。

矿物燃料燃烧时，空气中与燃料中的氮在高温下和氧反应而生成氮氧化物（一氧化氮与二氧化氮）。大气受到氮氧化物的污染，是发生光化学烟雾与酸雨的一个重要原因。