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氮元素在自然界中的循环

时间:2022-01-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:氮元素是丹尼尔·卢瑟福在1772年首先发现的。把空气中无法被植物和动物利用的氮气转化为可以利用的形式,这一过程称为空气中氮的“固定”。细菌系统的固氮作用是地球上最主要的固氮途径。活体动物排出的粪便和尿液含有尿素、肌酐、尿酸和氨等含氮化合物,它们是氮元素经由动物返回自然界的主要形式。氮元素就这样以不同的形式在自然界生态系统中循环,生生不息。

人体从大自然借用一些东西,使用一段时间后,再全部归还大自然。

氮元素是丹尼尔·卢瑟福在1772年首先发现的。它是空气中含量最多的成分,也是食物、肥料和炸药的重要成分。

空气中氮气(N2)的含量超过78%(体积分数)。但植物或动物均不能直接利用氮气。氮气必须先转化为硝酸盐3NO+)或铵(4NH+)等形式之后,才能被植物或动物利用。把空气中无法被植物和动物利用的氮气转化为可以利用的形式,这一过程称为空气中氮的“固定”。至少有4种途径可以固定空气中的氮:细菌系统,一些细菌具有固氮能力,如豆科植物根瘤中生长的根瘤菌能为寄生植物提供氮。细菌系统的固氮作用是地球上最主要的固氮途径。施用硝态氮化肥,工业上用氮气(N2)与氢气(H2)反应生成氨(NH3)肥(游离态时称为铵),是目前在农业生产中普遍施用的化肥。燃烧,如汽车、火力发电厂等会产生氧氮化合物,如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等,这些化合物在空气中能转化为硝酸盐,随着降雨沉降到地面。闪电,闪电可使N2和O2化合形成一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等。

铵态氮(4NH+)和硝态氮(3NO+)是植物吸收利用氮的两种主要形式。在植物体内,它们被用来合成蛋白质氨基酸)和核酸(碱基)。动物无法直接利用铵态氮或硝态氮,只能利用植物中的蛋白质(氨基酸)和核酸(碱基),其中蛋白质(氨基酸)是人和大多数动物吸收利用氮的主要形式。活体动物排出的粪便和尿液含有尿素、肌酐、尿酸和氨等含氮化合物,它们是氮元素经由动物返回自然界的主要形式。动、植物死亡后,残体被微生物分解,氮又以氨(或铵)的形式回到土壤和水中。人的尸体火化燃烧时,所含氮以一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、一氧化二氮(N2O)等形式释放于空气中。氮元素就这样以不同的形式(各种含氮化合物)在自然界生态系统中循环(称为氮循环),生生不息。

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