氮元素在自然界中的循环

简述氮循环主要过程氮元素在生物体内扮演着不可或缺的角色，是构成核酸和蛋白质的基本组分。

在大气中，氮占据了78%的比重，但植物和动物无法直接利用空气中的氮。

因此，氮循环就成为了保持生态系统氮平衡的一个关键过程。

氮循环涉及到许多微生物和化学反应，主要包括固定、硝化、反硝化以及氨化等过程。

1. 固定氮在自然界中以二价原子存在，无法直接进入生物体内合成生物大分子。

固定是将大气中的氮转化为生物可利用的形式，最主要的固定形式是植物均可递气囊细胞共生固氮和根瘤菌固氮。

递气囊细胞共生固氮是指某些植物中含有一些细胞，这些细胞包含了一些可生长壮大的细菌，例如豆科植物的根瘤，可以固氮，为植物提供大部分氮元素。

根瘤菌固氮则是一些可逆反应的产物。

根瘤菌霉素反应一般包括两步，首先将氮气转化为两种亚氮酸盐，这两种亚氮酸盐分别与另外两个合适的分子组成产物，最后被死亡或部分死亡的菌体分贝进入土壤中形成有机氮。

2. 氨化氨化是将无机氮转换为有机氮的过程，包括各种微生物的氧化还原过程。

这个过程可以包括和不能化发酵过程。

在发酵过程中，一些微生物使用无机氮源使土壤中有机物质发酵产生氨以及一系列的无机氮化合物。

与硝化的营养需求不同氨化由于缺乏氧气，其可以细菌在没有氧气的情况下进行分解生产，成为土壤的有机物质。

3. 硝化硝化是将氨和一些有机氮化合物转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。

在硝化过程中，营养还原菌可以将氨氧化为亚氮酸盐，继而再氧化为硝酸盐。

此过程中吸收了一定分子的化学能，能量的消耗为8.2×10^24 J（中等计算）不过此过程也可放大自愿能收益，即在得到的能量要大于消耗的化学能，即—ΔG（负的吉布斯自由能）。

硝化反应产生的硝酸盐在很多非生物化学反应中都具有催化作用，使硝酸盐成为一种非常活跃而且对生态系统产生重要影响的物质。

反硝化过程是一种典型的还原反应，嫩叶菜饮食的养分循环在反硝化中得到了一定的处理。

反硝化是将硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮气的过程，主要通过一些微生物的代谢过程进行。

氮的循环与氮的固定一、概念：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定。

二、固氮方法：1、自然固氮：（1）大气固氮：（2）生物固氮：（3）自然界中氮的循环：1）游离态→化合态①豆科植物根瘤菌把氮气转化变为硝酸盐等含氮化合物；②在放电的条件下与氧气结合生成氮氧化物并随雨水进入水体及土壤中。

2）化合态→化合态①植物经过复杂的生物转化将铵离子、硝酸盐转化为氨基酸，最后转化为蛋白质；②动物将获得的植物蛋白转化为动物蛋白；③微生物将动物蛋白分解为铵离子、硝酸盐和氨气。

2、人工固氮：（1）合成氨。

（2）仿生固氮。

【命题方向】题型一：固氮的概念典例1：起固定氮作用的化学反应是（）A．氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C．氨气经催化氧化生成一氧化氮D．由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵分析：根据氮的固定是指将游离态的氮转变为氮的化合物来思考分析。

解答：A．氮元素由游离态的氮气转化为化合态的氨气，故A正确；B．氮元素由化合态的一氧化氮转变为化合态的二氧化氮，不是游离态转化为化合态，故B 错误；C．氮元素由化合态的氨气转变为化合态的一氧化氮，不是游离态转化为化合态，故C错误；D．氮元素由化合态的氨气转变为化合态的铵盐，不是游离态转化为化合态，故D错误；故选A。

点评：本题考查的是基本概念及对基本概念的理解，属于容易题，但是如果不能掌握基本概念，解答本类题目就会出错。

题型二：人工固氮典例2：下列过程属于人工固氮的是（）A．分离液态空气制氮气B．闪电时N2转化为NO C．工业合成氨D．豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物分析：人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，然后根据选项解答。

解答：A、分离液态空气制氮气，是氮气的状态发生改变，不属于氮的固定，更不是人工固氮，故A错误；B、闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，故B错误；C、工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故C正确；D、豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，故D错误。

3.2 氮的循环一、自然界中氮的循环：1．氮的存在形态氮是地球上含量丰富的一种元素，以游离态的形式存在于大气中，以化合态的形式存在于动植物体、土壤和水体中。

2．氮在自然界中的循环➢在自然界中豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。

➢在放电条件下，空气中少量的N2与O2化合生成NO，NO和O2迅速生成NO2并随水进入土壤和水体。

➢人们通过化学方法把空气中的N2转化为NH3，再根据需要进一步转化成各种含氮化合物(如HNO3、氮肥等)。

二、氮气：1．物理性质➢色味态：无色无味气体➢溶解性：难溶于水➢密度：比空气略小2．化学性质放电2NO➢与氧气：N2＋O2=====➢与氢气：N2＋3H22NH3➢与镁：N2+3Mg点燃Mg3N23．用途➢氮气是合成氨，制硝酸的重要原料➢氮气因为性质稳定，经常用作保护气，比如用于焊接金属➢液氮可用作冷冻剂，应用于医学领域4、氮的固定(1) 概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程(2) 分类：➢自然固氮：主要包括生物固氮和高能固氮➢人工固氮：主要包括合成氨固氮和仿生固氮三、氮的氧化物：12. 注意事项：➢酸酐的问题：N2O3是亚硝酸的酸酐，N2O5是硝酸的酸酐➢颜色的问题：只有NO2是红棕色气体，其余均为无色气体➢污染的问题：氮的氧化物都具有毒性，而且都是大气污染物，3. NO和NO2(1)物理性质➢色味态：NO是无色无味气体，NO2是红棕色有刺激性气味的气体➢溶解性：NO难溶于水，NO2易溶于水➢密度：NO比空气略小，NO2比空气大(2) 相互转换➢NO→NO2:2NO+O2====2NO2➢NO2→NO:3NO2+ H2O====2HNO3 + NO(3)影响➢NO：是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。

➢NO2：能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。

四、氨气：1．物理性质(1)NH3是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解700体积的氨气。

自然界中的氮循环
氮循环是指在自然界中氮元素通过各种反应形式传递的过程，是其中一项重要的营养元素的循环。

氮循环分为大气循环、植物循环和土壤循环三个部分。

大气循环是氮的最终归宿，一是大气中的氮原子，当其暴露在强紫外线的照射下，会被氧活化而成可溶性的尿素，分解而形成氮气。

氮气在雨水和其他水体的作用下，会被还原，形成氨等有机氮化合物，这些化合物可以被动植物和细菌合成利用。

植物循环是植物从氨等有机氮化合物中取得氮元素，进行光合作用，利用太阳能将CO2与H2O分解成氨、糖、烯醇等有机物，植物利用这些物质生长发育，而在此过程中释放的CO2又回到大气。

植物死后，经土壤微生物分解释放出的氮元素，又流入到地下水中，经天然回归再返回大气，形成了一个完整的氮循环。

土壤循环是有机物和无机物完成氮元素流动的过程，这种循环可以通过土壤中的微生物和植物把氮从原有化合物形式释放出来，使氮得以流通利用。

细菌利用土壤中的尿素、氨等有机氮化合物，可以把它们氧化成氮气，并作为植物吸收使用的氮源，也可以还原成氨等有机物再次流入植物的体内，这样就形成了氮循环的一个重要环节。

氮循环是指氮元素在生物体内外的循环过程。

氮是生物体必需的元素之一，对于生物多样性和地球生态系统至关重要。

氮循环的过程主要包括以下几个环节：
1.无机氮循环：氮原子在无机环境中参与的一系列循环过程。

主要包括：
氨化作用：在水体中，氨在微生物作用下合成，为动植物提供氮源。

硝化作用：在土壤中，氨在硝化细菌作用下转化为亚硝酸盐，然后进一步转化为硝酸盐。

反硝化作用：硝酸盐在反硝化细菌作用下转化为氮气返回大气中。

2.生物固氮：生物体内的固氮作用，由某些固氮微生物（如豆类根瘤菌）利用大气中的氮气形成氨，为植物提供氮源。

3.植物吸收和利用：植物通过根部吸收土壤中的氨、硝酸盐等氮素，通过植物体内的一系列生化过程将其转化为有机物质，如氨基酸、蛋白质等，为植物生长提供养分。

4.动物和微生物摄取：动物通过食物链摄取植物中的有机氮，而微生物则通过分解动植物遗骸、粪便等有机物获取氮素。

5.有机氮循环：有机氮在生物体内参与的循环过程，主要包括尿素循环、氨基酸循环等。

这些过程将氮转化为有机
化合物，供动植物细胞使用。

6.代谢产物排出：动植物组织中的有机氮在生命过程中被代谢和分解，以氨、硝酸盐、尿素等形式排出生物体外，回到无机氮循环中。

氮循环是一个复杂的过程，涉及多种生物和非生物因素，以及大气、水体、土壤等多种环境因素。

这个循环过程对地球生态系统的稳定和生物多样性具有重要意义。

氮循环在自然生态系统中至关重要氮元素是生物体中普遍存在的重要元素之一，它在自然界中以氮气（N2）的形式占据着大部分。

然而，大多数生物体无法直接利用氮气来合成自身所需的有机物质，因此氮循环对于维持生态系统的平衡至关重要。

氮循环是生物体获取和利用氮元素的过程，包括氮固定、氨化、硝化、硝化和脱硝等一系列生物和非生物过程。

氮固定是氮循环的第一步，将大气中的氮气转化为生物可利用的氨（NH3）或氮酸盐（NO3-）形式。

氮固定可以由一些特定的细菌和蓝藻通过酶的作用完成，也可以通过人为手段如工业活动和合成肥料的使用来实现。

这些可利用的氮化合物可以被植物吸收利用，并通过食物链传递给其他生物。

植物通过根部吸收土壤中的氨和硝酸盐，进而将它们转化为氨基酸等有机物质。

这个过程被称为氨化或硝化。

氨化在土壤中主要由细菌完成，它们可以通过将氨盐还原成氨来释放出氨。

硝化是由两个不同细菌群体完成的，它们将氨氧化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。

这些硝酸盐是植物从土壤中吸收氮的主要来源。

在氮循环中，脱硝是一个重要的过程，它帮助将土壤中过多的氮释放回到大气中，以维持氮的平衡。

脱硝由一些特定的细菌在缺氧环境中完成，它们利用氮氧化物代替氧气作为电子受体。

这个过程产生的氮氧化物可以通过大气中的其他化学反应转化为氮气，返回到大气中。

氮循环对自然生态系统的几个方面起着重要的作用。

首先，它是植物生长的限制因素之一。

在大多数自然生态系统中，土壤中的氮含量通常较低，限制了植物的生长。

通过氮固定和氨化等过程，氮循环为植物提供了可利用的氮化合物，从而促进了植物的生长和发育。

此外，氮循环对水体中的氮污染控制也至关重要。

过量的氮肥和废水中的氮排放会导致水体中硝酸盐和氨等氮化合物的积累，引发水体富营养化问题，使得藻类过度生长，导致水体缺氧和生态系统的崩溃。

因此，理解氮循环及其过程非常重要，以便有效控制和减少氮污染。

此外，氮循环还与气候变化密切相关。

氮循环中的某些过程，如氮固定和脱硝，涉及到一些有机体的活动，这些活动会产生温室气体二氧化氮等，从而影响气候变化。

氮在生态系统中的循环途径和影响氮是生命体的重要组成部分之一，而氮在自然界中的循环，叫做氮循环。

氮在生态系统中的循环途径和影响是生态学、环境科学和农业科学研究的热点话题。

本文将从氮的循环途径和生态系统的角度来展开探讨氮在生态系统中的循环和影响。

一、氮的循环途径氮是生态系统中不可或缺的元素，它的循环包括了大气氮、土壤氮、植物氮、动物氮和微生物氮等几个阶段。

简要介绍如下：1.大气氮：大气中有高达78%的氮气，但不是所有生物都能利用这些氮。

只有通过化学反应、闪电或放电等自然现象将氮与氢结合生成氨，再利用氨形成氧化氮或亚氮，形成硝酸或亚硝酸盐的表面水分才能利用大气中的氮。

这一过程被称为固氮作用。

2.土壤氮：土壤氮主要来自于植物和动物的废物，包括粪便、尸体、叶子、枝条和根系等。

这些废物会逐渐分解、腐烂和降解，产生氨和其他氮化合物，如有机肥料。

这些化合物将与土壤颗粒相吸附，形成土壤氮库。

此外，氮还可以通过空气和水的过程流入土壤。

3.植物氮：植物需要从土壤中吸收氮，因为氮是植物发育所必需的营养元素之一。

植物吸收土壤中氮的形式不是氮气，而是氨或亚硝酸盐和硝酸盐。

在植物中，氮会形成氨基酸、蛋白质和核酸等大分子有机化合物。

这些化合物构成了植物体内氮的储存库。

4.动物氮：动物获得氮的主要途径是通过食物摄取和吸收植物中的氮化合物，也就是蛋白质和氨基酸。

进入动物的消化系统后，氮化合物会被消化和代谢，形成大量的氨基酸和尿素等排泄物。

这些废物能被其它生物利用，如蛆，继而回归到土壤氮库。

5.微生物氮：微生物是全球氮循环中重要的一环。

许多微生物可以利用固氮作用和腐解作用将有机氮和无机氮转化成氨基酸。

同时，一些微生物，如氧化亚硝酸菌和硝化菌，将氨或亚硝酸盐等氮化合物的氧化成为硝酸盐，释放到土壤和水体中。

二、氮的影响氮是生态系统中一个关键的营养元素，但当其存在过于丰富或不足时，都会对生态系统造成不良影响。

氮的影响因素包括氮的形式和氮的浓度。

氮的循环一、氮在自然界中循环1、氮的固定使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，简称固氮。

正是通过氮的固定，开始了氮在自然界中的循环，氮的固定有自然固氮和人工固氮两种方式。

2、自然固氮(1)生物固氮：大豆、蚕豆等豆科植物的根部含有根瘤菌，能把空气中的N2转变为硝酸盐，被植物吸收。

故豆类植物不需要施用氮肥，这种固氮方式占整个自然固氮的90％。

(2)高能固氮：通过闪电等高能量途径把N2固定的方式为高能固氮。

涉及到的反应主要有：N2＋O22NO 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO可知，N2最终变成HNO3，即正常的雨水略呈酸性。

HNO3与土壤中的矿物作用，得到硝酸盐，被植物吸收，这就是“雷雨发庄稼”的科学道理。

3、人工固氮人们在工业生产中把N2转化为氮的化合物的方法为人工固氮，又叫工业固氮。

常见的方法有：(1)N2与H2合成NH3：，该反应为工业制HNO3的基础反应。

(2)仿生固氮：用某些金属有机化合物做催化剂，实现常温、常压固氮，这些金属有机物类似于根瘤菌，故又叫仿生固氮，这是目前科学界较为关注的研究性课题。

4、氮在自然界中的循环人们在生产活动中也涉及到了氮的循环，其中主要是利用N2与H2合成工业中重要的生产原料——NH3，即人工固氮。

涉及到两种很重要的物质：NH3、HNO3。

二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气，常况下是一种无色无味的气体，难溶于水，通常无毒。

氮气占空气体积总量的78.12%，是空气的主要成份。

氮气的化学性质很不活泼，只在特殊条件下，才能以下反应。

①与氧气反应：通常状况下氮气和氧气不反应，但在放电条件下，却可以直接化合生成NO。

反应的化学方程式为：★N2+O2闪电2NO②与氢气反应：在高温、高压、催化剂作用下，氮气和氢气可以反应制得氨气。

反应的化学方程式为：★N2 + 3H22NH3 此反应是工业合成氨的反应③与金属镁反应：金属镁可以在氮气中燃烧，生成氮化镁。

氮的生物地球化学循环是指氮元素在自然界中的循环过程，主要包括氮的固定、氮的氧化和氮的还原等过程。

氮的生物地球化学循环对于维持全球生态系统的平衡和稳定具有重要意义，因为氮是许多生物体内蛋白质和核酸的组成部分，同时也是植物进行光合作用的必需元素。

在生态系统中，氮的固定是通过植物的根系吸收土壤中的氮元素，并将其转化为含氮化合物（如尿素）的过程。

含氮化合物在细菌和真菌的作用下被降解为氨和二氧化碳，其中一部分被植物吸收，用于合成蛋白质和核酸。

然而，大部分的氮元素最终会以硝酸盐的形式被归还到大气中，这是氮元素在生态系统中的另一种循环方式。

氮的氧化是指将含氮化合物（如尿素）转化为含氧化合物（如水和二氧化碳）的过程。

含氧化合物在好氧微生物的作用下被分解为氧气和各种含氧化合物，其中一部分被植物吸收，用于合成有机物和进行光合作用。

然而，当含氧化合物被不易分解的有机物污染时，会形成臭氧层空洞等环境问题。

氮的还原是指将含氮化合物（如硝酸盐）转化为氮元素的过程。

硝酸盐是土壤中常见的含氮化合物，它们可以被微生物还原为氮气或其他含氮化合物。

氮的还原过程对于维持土壤肥力和生态系统的稳定性也具有重要意义。

总之，氮的生物地球化学循环是一个复杂的过程，涉及到氮元素在自然界中的固定、氧化、还原和循环利用等过程。

这个过程对于维持全球生态系统的平衡
和稳定具有重要意义，同时也是人类活动对环境产生影响的重要因素之一。

氮元素由海洋到林木的过程
氮元素在自然界中通过氮循环的过程在海洋和陆地上发生着。

首先，氮气通过大气中的氮气固定作用，被一些细菌转化为氨或硝
酸盐，然后被降雨带入海洋。

在海洋中，氮元素被吸收和利用，成
为海洋生物体内蛋白质和核酸等生物大分子的重要组成部分。

海洋
中的氮元素还可以通过生物固氮作用，由一些特定的微生物将氮气
转化为有机氮化合物，进一步丰富了海洋生态系统中的氮资源。

当海洋生物死亡或排泄时，其中的有机氮化合物会进入海水中，一部分被微生物分解成氨或硝酸盐，然后被植物吸收利用。

此外，
海洋中的氮元素也可以通过潮汐和海浪的作用，被带到海岸，进入
陆地生态系统。

在陆地上，植物通过根系吸收土壤中的氮元素，将
其转化为蛋白质等有机物质，并成为食物链的起点。

动物通过食用
植物摄入氮元素，然后将其积累在自己的体内。

当动植物死亡时，其中的有机氮化合物会被分解为无机氮化合物，然后返回到土壤中。

在土壤中，一部分氮元素被微生物分解释
放为氮气，重新进入大气，完成了氮气的固氮作用。

另一部分则被
植物吸收利用，继续循环在陆地生态系统中。

此外，一部分氮元素
也可能被冲刷到河流，最终流入海洋，参与海洋中的氮循环。

总的来说，氮元素在自然界中通过海洋和陆地上的氮循环过程不断地在不同的生态系统中转化和循环，为生物体提供了必要的营养物质，维持了生态系统的平衡和稳定。

自然界氮循环是描述氮在自然界中如何被循环和再利用的过程。

氮是生物体的重要组成元素，对生命活动有着至关重要的作用。

然而，大气中的氮气（N2）对于大多数生物来说是无法直接利用的，因此需要通过一系列的化学反应和生物过程，将氮气转化为生物可利用的氮化合物。

氮循环的主要环节包括氮的固定、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和有机氮的合成。

首先，氮的固定是将大气中的氮气转化为氨或其他含氮化合物的过程。

这个过程可以分为生物固氮和非生物固氮两种。

生物固氮主要是由一些特定的微生物（如豆科植物根瘤菌）完成的，而非生物固氮则通过高温、高压或闪电等自然条件实现。

接下来是氨化作用，即有机氮化合物被微生物分解产生氨的过程。

这个过程在土壤中进行，是氮循环的重要环节之一。

氨化作用产生的氨会被植物吸收利用，进一步参与生物体的代谢过程。

硝化作用是将氨转化为硝酸盐的过程，主要由硝化细菌完成。

硝酸盐是植物吸收氮的主要形式之一，通过植物的吸收和利用，氮元素得以进入生物体内部，参与生命活动。

反硝化作用是将硝酸盐还原为氮气的过程，主要在缺氧条件下由反硝化细菌完成。

这个过程是氮循环中氮元素返回大气的重要途径之一。

最后是有机氮的合成，即植物通过吸收氨或硝酸盐等无机氮源，将其转化为有机氮化合物的过程。

这个过程是植物生长和发育的基础，也是氮循环中氮元素得以在生物体内循环利用的关键环节。

总的来说，自然界氮循环是一个复杂而精致的生态系统过程，通过生物和非生物过程的相互作用，实现了氮元素在自然界中的循环和再利用。

这个过程对于维持生态系统的平衡和生物体的正常生命活动具有重要意义。

氮循环特点
氮循环是指地球上氮元素在生物圈、大气圈、水圈和岩石圈之间的循环过程。

氮元素是生命体中不可缺少的元素之一，它在生物体内主要以蛋白质、核酸和氨基酸的形式存在。

氮循环的特点主要有以下几个方面：
1. 氮元素在大气中的存在形式为氮气（N2），但大多数生物无法直接利用氮气，需要通过固氮作用将氮气转化为氨（NH3）或氮化物（如NH4+）等可利用的形式。

2. 氮元素在生物圈中的循环主要通过生物固氮、氨化、硝化、反硝化和腐殖等过程完成。

其中，生物固氮是指一些特定的微生物（如蓝藻、根瘤菌等）能够将氮气转化为氨或氮化物，从而为其他生物提供可利用的氮源。

3. 氮元素在水圈中的循环主要通过水体中的硝酸盐和铵盐的流动和沉积完成。

水体中的硝酸盐和铵盐可以被水生植物和浮游生物吸收利用，也可以通过沉积作用沉积到水底，最终形成氮矿物质。

4. 氮元素在岩石圈中的循环主要通过岩石的风化和侵蚀作用完成。

岩石中的氮元素可以通过风化和侵蚀作用释放出来，进入土壤和水体中，成为生物可利用的氮源。

氮循环是一个复杂的生物地球化学过程，它涉及到生物圈、大气圈、水圈和岩石圈之间的相互作用和转化。

在人类活动的影响下，氮循
环也发生了一些变化，如化肥的广泛使用导致土壤中的氮含量增加，进而影响到水体和大气中的氮循环。

因此，保护生态环境，合理利用氮资源，对于维护地球生态平衡和人类可持续发展具有重要意义。