)氮循环
氮在自然界中的循环转化过程，是生物圈内基本的物质循环之一。土壤中通过氮的获取和损失进行着反覆循环。大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中。植物利用根系从土壤中吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素。在无氧（低氧）条件下，厌氧细菌最终将硝酸中氮的成分还原成氮气归还到大气中去。这一过程即为氮循环。氮的循环过程是氮素不断进行生物、生物化学、化学、物理、物理化学变化的过程，也是不断进行氮素形态变化的过程。在农田土壤系统中，氮循环是物质循环的基础并影响和控制其它物质或养分循环过程。因此，目前氮素在土壤中的转化和去向已成为科学研究的焦点之一。
提问 编辑摘要氮是自然界中的丰富元素，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和交换，而且受人类活动的强烈影响。自然界中氮的分布和氮的流动交换情况见表1和表2。
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嬃)和硝酸根(NO婣)，随降水降落地面。大气中的N2和 O2可在雷电作用下反应生成NO婣。土壤和水体中某些细菌和微生物也可吸取大气中的氮，并把它和氢结合成为氨。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。然后通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和水体中。动物排出的粪便含尿素和氨，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和氧化亚氮 (N2O)而逸入大气中。氨也可由于挥发而进入大气。土壤中的硝酸盐和氨极易溶于水，所以很容易随地表径流和地下水排入水体中。
人类活动的干预 指人为的固氮作用，即化学氮肥的生产和应用，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NO和NO2。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N2O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N2和N2O,与生物固氮作用吸收的N2和平流层中被破坏的N2O是相平衡的。N2O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，对此目前还不很清楚。 施用氮肥的农田排出的地面径流，城市和农村的生活污水都把大量的氮排入河流、湖泊和海洋，常常造成这些水体的富营养化现象。
矿物燃料燃烧时，空气中和燃料中的氮在高温下与氧反应而生成氮氧化物 (NO和NO2)。大气受到氮氧化物的污染，是发生光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。
自然界中氮循环氮循环及氮污染
一、氮循环的基本知识
在自然界，氮元素以分子态（氮气）、无机结合态和有机结合态三种形式存在，是蛋白质和核酸的重要组成成分，是不可缺少的生命要素之一。施用氮肥是最重要的粮食增产措施之一。
自然界氮循环（Nitrogen Cycle）是描述自然界中单质氮和化合态氮之间相互转换的物质循环。即氮素在大气圈、水圈、生物圈和土壤圈之间的流动。这一循环是开放性的，但极为完善。构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。其中空气中含有大约78%的氮气，是庞大的储存库。但是绝大多数生物都不能直接利用分子态氮，只有豆科植物和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转变为硝态氮（硝酸盐），闪电亦可使N2和O2形成NO后进一步化合，从而被土壤吸附、保留并被植物所吸收利用。植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，然后将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮在自然界中经微生物分解、氨化、硝化成简单氮化物，重新被植物利用；土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，形成自然界的氮循环。
二、氮污染及其防治
1氮失衡的原因
自然界中以氮气形态存在的氮称为惰性氮，对生态环境没有负面影响，在生产工业化以前，氮循环系统中，氮的收支是平衡的，即固氮作用和脱氨作用基本持平。当氮通过化学工业合成或燃烧后，就会被活化，形成氮氧化物和氮氢化物等物质，即加强了固氮作用。氮活化的途径有三：一是人工固氮，将空气中的氮气转化为氨；二是工业生产中燃烧煤、石油、天然气等；三是固氮植物的作用。在循环系统中，氮收支是否平衡会关系到活性氮对人类健康和生存环境积极或消极的影响。氮的过量“活化”，便使自然界原有的固氮和脱氨失去平衡，氮循环被严重扰乱，越来越多的活化氮开始向大气和水体过量迁移，循环开始出现病态，导致全球环境问题。20世纪70年代以来，人类对生态系统中的氮素循环进行了广泛而深入的研究。SCOPE（国际科委环境委员会）将全球氮超载作为一个潜在的环境问题和化学定时炸弹提出。
2氮缺乏的危害
氮是植物正常生长发育所必需的营养元素之一，所以也是提高生产能力的主要限制因子。在农业生态中，如果缺少活性氮就会导致土壤肥力下降、产量下降、蛋白质含量降低、土壤有机质耗竭、土壤侵蚀，甚至沙漠化；在湿润的热带，土壤遭受强烈的风化和淋溶，土壤养分贫瘠，土壤氮素和磷素成为受限的营养元素。因此，我们要适当增强土壤中的氮肥力，促进农业的可持续发展，保障粮食安全（足够的热量）和营养安全（提供相应所有必需的养分，包括蛋白质）。
3氮污染的危害
（1）由氮转化的氨在微生物的作用下，会形成硝酸盐和酸性氢离子，造成土壤和水体生态系统酸化从而使生物多样性下降。另外，铵对于鱼类有剧毒。
（2）水体中氮素过多导致富营养化。水体富营养化的后果，首先是破坏水资源，降低水的使用价值，直接影响人类的健康，同时提高水处理的成本；其次是导致鱼类及水生动物的大量死亡，破坏水产资源，引发“藻华”和“赤潮”等现象。
（3）温室效应和酸雨。一氧化二氮这种氮氧化物吸收红外线辐射的能力特别强，是二氧化碳的200多倍，是导致温室效应的可怕杀手。氧化亚氮（俗称笑气）除了产生温室效应外，还可以在大气中与臭氧发生化学反应，扰乱臭氧层，增加地表的紫外线强度，危害人体健康。一氧化氮、二氧化氮还是酸雨的成分之一。
（4）NO2-诱发各种疾病乃至致癌。人们一旦从受污染的瓜果蔬菜和饮用水中摄取过量的硝酸盐，高血压、先天性中枢神经系统残疾和非霍金氏淋巴瘤就有可能发生。早在1945年，Comly就报道了婴儿体内由于饮用水中高含量硝态氮而影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征（Blue-baby Syndrome）；燃烧化石燃料所产生的氮氧化物形成地面臭氧，会引发哮喘。大量医学研究报道证明，肝癌、胃癌等症的发病率也与人体摄入的硝酸盐量密切相关。
（5）社会问题。市政当局必须面临地下水和饮用水中NO3-超标、医疗费用增加等社会问题。在农田附近的农村，饮用水井NO3-含量超标也是一个难题。
4．控制氮污染的措施
氮对我国及世界环境造成了多方面影响，我们应采用科学的措施和政策，遏制氮对环境与生态的破坏。我国是农业大国，70%的活化氮来自于农业生产，最根本的方法是合理施肥，提高氮肥利用效率。因此，改革现有耕作制度、推广精确施肥、加强农业技术推广体系建设是关键。在工业生产过程中，提高能源利用率或减少含氮物的生成量，也可对固定排放源采用催化还原、吸收、吸附等技术，控制、回收或利用废物中的氮氧化物，使其达到无害化排放。排放废水时，铵的浓度要进行严密的监控，应在排放前进行硝化处理。另外，监测规模化养殖场，禁止其随意向湖泊、河道中排放氮污染物等。
