全球氮循环新理论的发现及其环境意义_同位素技术的新贡献_方晶晶
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析随着全球环境问题的日益突出，环境科学的发展成为当今最重要的研究领域之一。
其中，碳循环作为全球气候变化研究的核心，对了解地球系统的动态变化具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种精确而灵敏的分析工具，日益被应用于环境科学中的碳循环解析，为我们深入了解碳循环机制和评估人类活动对环境影响提供了重要的手段。
首先，我们需要了解碳循环在环境科学中的重要性。
碳循环是指地球上碳元素在不同环境介质（如大气、水体、土壤等）之间的相互转化与平衡过程。
这种平衡是复杂而脆弱的，任何外界因素的干扰都会对地球系统产生重大影响。
例如，二氧化碳是温室气体的主要成分之一，其排放和吸收的不平衡将导致全球气候变化。
因此，准确地了解碳循环的机制和过程，对于评估和预测气候变化以及环境管理具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种用来标记物质的方法，已经被广泛应用于环境科学领域。
其中，碳同位素示踪技术是研究碳循环的重要手段之一。
碳元素有两种主要的同位素：碳-12和碳-13。
这两种同位素在自然界中的丰度比例是稳定的，但由于环境变化和生物过程的影响，不同介质中同位素丰度的比例会发生变化。
通过测量碳同位素的丰度变化，我们可以推断出碳元素的来源和转化过程。
具体来说，同位素示踪技术将标记同位素（如放射性同位素碳-14）引入环境介质中，然后测量标记同位素与自然同位素的丰度比例变化。
通过对比不同介质中同位素丰度的差异，我们可以推断出碳的运动路径和转化过程。
例如，通过测量大气中二氧化碳中碳-14的丰度，可以估算出大气中二氧化碳的存活时间和源头，从而了解大气中二氧化碳的增长机制。
类似地，同位素示踪技术还可以揭示碳元素在土壤中的储存和释放过程，以及海洋中的碳沉积和迁移等。
同位素示踪技术在环境科学中的应用具有广泛的研究领域。
首先，它可以帮助我们了解全球碳循环过程。
通过对不同环境介质中同位素丰度的测量，可以追踪碳元素在大气、水体和陆地之间的相互转化和平衡过程。
自然界中的氮循环
这两个过程通常在不同的环境和条件下进行，但也有可能在同一环境 中同时进行。
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氮循环的影响因素
气候变化对氮循环的影响
气温升高
气温升高会导致土壤中氮的挥发和流失增加，影响氮 的固定和转化。
降水变化
降水量的增加或减少会影响土壤中氮的吸收和释放， 从而影响氮循环。
气形式存在。
氮循环涉及一系列生物和化学过程，包括固氮、硝化、反硝化
03
等，对维持地球生态平衡和生物多样性具有重要意义。
氮循环的环节
01
固氮
将空气中的游离态氮转化为含氮 化合物的过程，主要通过生物固 氮和工业固氮两种方式进行。
03
反硝化
将硝酸盐还原为氮气，释放到大 气中的过程，是氮循环中重要的
脱氮过程。
促进生物多样性
氮循环过程中涉及多种微生物和植物的共生关系，促进了生物多样 性的发展。
减缓全球气候变化
通过固氮作用，将大气中的氮气转化为含氮化合物，有助于减缓全球 气候变化。
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氮的固定
自然固氮
生物固氮
通过微生物的作用，将大气中的氮气 转化为氨的过程，是自然固氮的主要 方式。
高温高压固氮
在高温高压条件下，地壳中的岩石和 矿物能够将大气中的氮气转化为氮化 合物。
反硝化作用通常发生在缺氧或 厌氧环境中，如土壤、水体等 。
反硝化作用是自然界氮循环的 另一个重要环节，能够将化合 态的氮转化为气态的氮，释放 到大气中。
硝化与反硝化的关系
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硝化作用和反硝化作用是自然界氮循环的两个相互联系的环节，它们 共同维持着氮的循环和平衡。
硝化作用将氨氧化成硝酸盐，为反硝化作用提供了所需的硝酸盐。
自然界的氮循环
氮的释放是指自然界中氮气被转化为其他氮化 合物的过程。
03
火山活动可以将大量的氮气释放到大气中，同时岩 石风化也可以将氮气转化为硝酸盐等化合物。
02
自然界的氮释放主要来源于火山活动、岩石风 化和微生物的固氮作用等。
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微生物的固氮作用是自然界中最重要的氮释放途径， 通过微生物的作用，大气中的氮气可以被转化为氨
等有机氮化合物。
氮的回归
土壤微生物固氮是指土壤中的微 生物将有机氮化合物转化为氨， 然后进一步转化为氮气。
自然界的氮回归主要通过生物呼 吸作用、土壤微生物固氮和燃烧 等途径实现。
05
04
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02
01
燃烧也是氮回归的一种途径，例 如森林火灾和草原火灾可以将有 机氮化合物转化为氮气。
生物呼吸作用是植物和动物将有 机氮化合物转化为氮气和二氧化 碳的过程，这是自然界中最重要 的氮回归途径。
某些植物能够通过自生固氮作用将大 气中的氮气转化为硝酸盐，供自身吸 收利用。
03 氮的转化
有机氮的转化
1 2
有机氮的来源
有机氮主要来源于生物固氮和动植物残体的分解。
有机氮的转化过程
有机氮在微生物的作用下，经过一系列的分解和 转化，最终转化为氨、硝酸盐等无机氮形式。
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有机氮的转化意义
有机氮的转化是自然界氮循环的重要组成部分， 对于维持生态系统的平衡和稳定具有重要意义。
氮的回归是指自然界中有机氮化 合物被转化为氮气的过程。
氮的循环平衡
氮的循环平衡是指自然界中氮的释放和回归达 到动态平衡的状态。
在这种状态下，大气中的氮气浓度保持相对稳 定，同时各种有机氮化合物在生物和非生物界 之间进行循环转化。
如果氮的循环平衡被打破，例如过度的农业活 动导致土壤中氮素过量积累或大气中氮气浓度 过高，就会对环境和生态系统造成负面影响。
氮循环及其在生态系统中的作用机制
氮循环及其在生态系统中的作用机制氮循环是指地球上氮元素在大气、水体和生物体之间进行循环的过程。
氮元素在生态系统中的循环是维持生物体生命活动和生态系统稳定性的关键过程之一、氮元素是构成生物体蛋白质、核酸和氨基酸的重要元素，因此氮循环对于生物体的生长和发育具有重要的意义。
氮循环涉及到多种转化过程，主要包括固氮、硝化、反硝化和氨化等。
固氮是指将空气中的氮气转化为植物和微生物可利用的氨或氮化合物的过程，这一过程主要由一些氮固定菌和闪光菌完成。
硝化是指将氨氮在土壤中氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程，该过程由硝化细菌完成。
反硝化是指一些厌氧微生物将硝酸盐还原成氮气，从而将土壤中氮氧化产生的氮气重新释放到大气中。
氨化是指将有机氮转化为无机氮的过程，这一过程主要由分解细菌完成。
氮循环在生态系统中的作用机制主要表现在以下几个方面：1.维持生物体的正常生长和发育：氮元素是构成生物体蛋白质、核酸和氨基酸的重要组成部分，对于植物和动物的正常生理功能具有重要作用。
通过氮循环，生物体可以从大气中获取氮源，从而合成所需的生命物质，维持正常的生长和发育。
2.影响土壤营养和植物生产力：氮元素是土壤中的重要养分之一，对于土壤的肥力和植物的生产力具有重要的影响。
通过氮循环，氮元素在土壤中被转化成植物可利用的形式，提供给植物作为营养源，促进植物的生长和产量。
3.调控水体中氮的浓度：大量的氮排放到水体中会引起水体富营养化，导致水体中的藻类、浮游生物等生物种群过度繁殖，形成赤潮和水华等问题。
氮循环中的硝化和反硝化过程可以调控水体中氮的含量，从而维持水体生态系统的平衡。
4.影响气候变化：氮循环通过调控大气中氮氧化物的浓度，对大气中温室气体的生成和消耗起着重要作用。
硝化和反硝化过程会生成一氧化氮（NO）和氮氧化物（N2O），它们是重要的温室气体。
因此，氮循环对于调控全球气候变化具有重要意义。
综上所述，氮循环在生态系统中发挥着重要作用。
通过维持生物体的正常生长和发育、调控土壤养分和植物生产力、影响水体富营养化和气候变化等方面的机制，氮循环对于维持生态系统的稳定性和健康发展具有重要的意义。
论述氮循环途径及其特点
论述氮循环途径及其特点《氮循环那些事儿》嘿，大家好呀！今天咱就来唠唠这个氮循环途径及其特点，这可真是个有趣又重要的话题呢！氮循环啊，就好比一场氮元素这个小分子的奇妙冒险之旅。
氮元素它就像是个调皮的小精灵，在自然界的各个角落跑来跑去，玩得不亦乐乎。
首先呢，氮气可是占了大气的大部分，就像是一个巨大的氮元素仓库。
不过呢，这些氮气大部分植物可没办法直接利用，这可把植物们急坏啦。
好在有一些微生物，比如固氮菌，挺身而出，它们就像一群神奇的魔法师，能把氮气变成植物可以吸收的铵盐等，这下植物们可开心啦，有了充足的“粮食”。
植物吸收了氮元素后，就开始茁壮成长啦。
动物们呢，又通过吃植物把氮元素装进了自己的身体里。
你看，氮元素这一路玩得多欢快呀！如果动物们不幸“挂了”，或者植物凋落了，那这些氮元素又会在微生物的分解作用下，重新变回铵盐等物质。
可是氮循环也不是一帆风顺的呀，偶尔也会遇到些“小麻烦”。
比如，人类活动排放了大量含氮的污染物，这可把氮循环给搅得乱七八糟的。
就像一锅好汤里不小心掉进了一块坏肉，味道就变了。
这些污染物进入水体，可能导致水体富营养化，让藻类疯狂生长，把水里的氧气都抢光，其他水生生物可就遭殃啦。
氮循环还有一个特点就是它的全球性。
氮元素可不管什么国界不国界的，它在全球范围内溜达，一会儿在这儿，一会儿在那儿，影响着整个地球的生态系统呢。
咱可得好好保护氮循环呀，不能让这个小精灵的冒险之旅变得一团糟。
我们要减少污染排放，保护好那些可爱的微生物，让它们继续为氮循环服务。
这样，我们的大自然才能一直保持健康、美丽呀！总之呢，氮循环就像是一场不停歇的狂欢派对，氮元素是主角，微生物、植物、动物都是参与者。
它们一起在大自然这个大舞台上，演绎着精彩的故事，而我们人类也是这场故事中的重要角色，可不能搞砸了哟！让我们一起努力，守护好氮循环这个奇妙的生态过程吧！哈哈，大家觉得我说得有没有道理呀？。
地球科学中的地球化学循环
地球科学中的地球化学循环地球是一个复杂的系统，其中各个领域之间存在着相互作用和相互影响。
人类社会的发展与经济的繁荣虽然给地球带来了很多好处，但同时也对生态环境造成了破坏。
对地球化学循环的研究可以帮助我们更好地理解和管理这个系统，保持人类社会的可持续发展。
地球化学循环最初指的是研究全球分布和形态的各种化学元素在地球上的循环和转化过程。
随着研究深入，地球化学循环的范围逐渐扩大，现在已成为研究全球生态和环境演变的重要领域之一。
它涉及到大气、陆地和海洋之间的物质和能量的交换过程，包括氧、碳、氮、硫等元素的循环、地表水和地下水的流动、矿物的形成和分解等。
全球氧循环在地球历史漫长的进化过程中，氧气的出现对于生命的产生和演化都具有至关重要的意义。
我们生活的空气中，氧气是主要成分之一，占空气体积的21%左右。
而地球大气中的氧气并不是永久性的，它也需要通过地球化学循环来不断地补充和更新。
全球氧循环的主要过程是海洋的光合作用和陆地植被的光合作用。
海洋中浮游植物通过光合作用可以吸收二氧化碳，并将其转化成有机物时释放氧气。
陆地上的植物同样通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化成有机物时也会释放氧气。
除此之外，火山爆发等自然灾害也会释放大量的氧气。
全球氮循环氮是构成生命体的基本元素之一。
它在自然界中主要以氮气（N2）的形式存在。
每年全球大气中的氮气的总量为510亿吨左右，而光合作用和自然氮交换仅能将其中约2%左右的氮转化为植物可利用的氮肥，对于农业和生态环境就显得十分有限了。
全球氮循环的研究有助于深入探究这种利用率低的现象，为提高农业生产效率和生态环境保护提供科学依据。
全球氮循环包括大气-陆地-水域三个部分。
在大气中，氮气将在闪电、火山爆发等自然作用下转化为硝酸盐等物质。
这些物质在雨水中溶解后被输送到陆地或水域中，为陆地植物和水生生物提供养分。
此外，人类活动（如化肥、沼气和工业等）也会导致大量氮化合物的排放，从而改变全球氮循环的运行方式。
氮循环的研究进展
氮循环的研究进展自从人类开始农耕以来，人类对土壤养分的需求早已有了长足的发展。
而近几十年来，随着化肥的广泛应用和人口快速增长，土壤养分供应已成为人们广泛关注的问题。
而氮素作为一种常见的肥料，也成为了当下研究的焦点之一。
本文将会针对氮循环的研究进展进行详细的介绍和分析。
一、氮素的运转氮是一种常见的非金属元素，在大气、水体和土壤中都存在。
但是，大气中的氮几乎都是氮气，难以为植物直接吸收利用。
然而，部分土壤中的细菌可以将氮气转化为氨，而植物则可以利用这些易于吸收的有机分子。
这个过程被称为氮的固氮过程。
另外，植物在生长过程中会利用土壤中的氮素来合成蛋白质、核酸等必要分子。
当植物死亡后，细菌会利用遗留的蛋白质等分子分解它们，进而释放出氨和其他形式的有机氮，这个过程被称为氮的矿化。
这些新产生的氨分子经过一段时间之后，就会被一些细菌进一步转化为硝酸根和亚硝酸盐，这个过程被称为氮化作用。
硝酸根和亚硝酸盐易于水溶，因此很容易随水流进入河流、湖泊和大海。
此外，一些细菌也能利用硝酸根从有机物中释放出来的氮来进行生长，这个过程被称为反硝化作用。
二、氮循环的关键环节随着对氮素循环的研究加深，科学家们发现氮循环中的一些关键因素。
这些因素不仅对农业生产有重要意义，也对环境保护产生了深远的影响。
1. 固氮菌固氮菌是将大气中的氮转化为植物可吸收的氮的重要群体之一。
早在 19 世纪末就有人发现，豆科植物的根部带有一些微小的黑色块状结构，这些结构被称为根瘤，并且不同的根瘤中存在着不同类型的固氮菌。
这些固氮菌可以通过生化反应将氮气转化为氨，这样，豆科植物就可以从土壤中吸收到足够的氮素，从而保证了高产。
此外，现代科学家也发现了其他可以固氮的微生物，如蓝藻和某些细菌。
2. 氨化作用氨化作用是指微生物将有机氮（如蛋白质）转化为氨的过程。
这个过程在土壤中尤其常见，是一些植物的主要氮来源之一。
此外，在高温和湿度条件下，这个过程也容易发生在废弃物和堆肥中，产生大量的氨。
氮循环在全球环境变化过程中的作用
氮循环在全球环境变化过程中的作用氮是生命的重要元素之一，是构成核酸、蛋白质等有机物质的基本元素。
在自然界中，氮元素主要以气态分子的形式存在于大气中，也存在于土壤和水体中的无机盐形式。
氮的循环过程分为大气固氮、生物固氮、其它化学固氮和氮素复合等四个部分。
全球氮元素的变化直接影响到生态系统的运转，而氮循环在其中起着至关重要的作用。
氮循环的起点是大气固氮，大气中的氮元素是空气中的主要组成部分，但是在地球表面上却不能被多数生物利用。
通过一些微生物作用，如闪电、紫外线辐照等，大气中的氮分子可以被转化成氮氧化物，再随着雨水的降落而进入地表，成为固定在土壤中的一种无机氮化合物。
生物固氮则是通过一些寄生在土壤中的微生物、根瘤菌和一些植物的根系中的一些菌株，在大气固氮的基础上将固定的无机氮还原成氨或其他有机化合物。
这些有机化合物又可以转化为其他的有机氮化合物而提供给生物体的生长和繁殖，成为一些植物和微生物固定氮的重要来源。
化学固氮则是指那些特殊环境下的氮循环过程，如雷达波突破大气层时，大气分子中的 N2 在高温等多种因素下，可以直接转化为一氧化氮等一系列底物，这种化学固氮是环境自然循环之外的第一大蓄氮源。
氮素复合则是微生物降解过程中氮的分化过程，由于这种生物降解过程会把有机质变为氨或氮化物的无机物，这样形成植物营养的供应源。
氮元素在自然界中的微循环和大循环是全球氮循环过程的重要组成部分。
由於人类商业和农业活动的不断扩张，導致人工固氮和化工固氮过程比例和速率的急剧上升，氮元素在人类活动中的产生已经超过了自然的氮元素循环比例。
这种附加的氮元素流入生态系统中，破坏了氮元素在自然界中的平衡，导致了全球氮循环的不平衡。
当氮元素超过环境的承载能力时，就容易引起一连串的环境问题，如酸雨的形成、水体富营养化、温室气体的排放等。
一些生物体甚至可以利用超过环境承载力的氮元素并过度生长，对生态环境造成更大的影响。
大量张量的氮肥在底部留在起糖能源，促进生物体的再生和耐受性。
地表环境氮循环过程中微生物作用及同位素分馏研究综述
同化作用是指微生物将无机或有机氮源转化为自身组织的过程。在这个过程 中，微生物通过合成自身的细胞物质和酶等所需成分，将氮源进行同化和储存。 此外，一些微生物还能将复杂的有机氮源分解为简单的有机分子或无机离子，如 尿素、氨基酸等，为其他生物提供可利用的氮源。
异化作用是指微生物将自身有机物质分解为无机物质的过程。在这个过程中， 微生物通过分解自身的细胞物质和酶等成分，将有机氮源转化为简单的无机离子 或气体，如氨气、二氧化碳等。这些无机离子或气体可被其他生物再次利用，形 成完整的氮循环过程。
结论
本次演示对地表环境氮循环过程中的微生物作用及同位素分馏进行了综述。 微生物在氮循环过程中扮演着至关重要的角色，通过固氮、同化作用和异化作用 等过程影响氮的转化和分布。同位素分馏作为一种重要的研究手段，在环境氮循 环过程中具有广泛的应用。
尽管前人对这些方面进行了大量的研究，但仍存在一些不足和需要进一步探 讨的问题，例如不同类型微生物的相互作用及其对同位素分馏的影响等。未来研 究可以通过深入探讨这些方面，进一步揭示地表环境氮循环的细节和过程，为环 境保护和生态系统管理提供科学依据。
总之，微生物介导的碳氮循环过程对全球气候变化具有重要影响，而全球气 候变化又反过来影响微生物介导的碳氮循环过程。通过生物技术、生态农业和废 气处理等手段，可以在一定程度上调节微生物介导的碳氮循环过程，为应对全球 气候变化提供新的思路。
然而，这些方法的应用仍需考虑到具体环境条件和生态系统的特点，因此需 要进一步深入研究不同环境条件下微生物介导的碳氮循环过程的机制和影响因素， 为应对全球气候变化提供更有针对性的策略和措施。
全球气候变化对微生物介导的碳氮循环过程产生了显著影响。首先，温度升 高促进了微生物的生长和代谢，加速了碳氮循环过程。其次，水分变化也影响了 微生物的活性和分布，进而影响了碳氮循环过程。此外，营养物质如氮、磷等的 变化也会对微生物介导的碳氮循环过程产生影响。
海洋生态系统中的氮循环研究进展
海洋生态系统中的氮循环研究进展针对全球气候变化问题，越来越多的科学家聚焦于海洋生态系统的研究，深入探究海洋环境中的各种物质转化、转移和利用的机制。
其中，氮源、去除及转化的研究一直以来都备受关注。
氮素是含量比较丰富的元素之一，在海洋生态系统中的循环显得浩瀚复杂。
本文将从海洋生态系统中氮循环的形式、起源以及影响方面进行探讨。
I. 氮循环的形式在海洋中，氮素可以显示出多种形式，如氨态氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮、有机态氮等。
这些不同形式的氮物质在海洋生态系统中都有其独特的生物地球化学循环过程。
其中，硝酸盐和亚硝酸盐的转化是氮循环中最重要的一个过程。
硝酸盐和亚硝酸盐可以分别通过硝化作用和反硝化作用相互转化，从而形成一个独特的氮循环系统。
硝化作用是指细菌将氨态氮转化成硝酸盐的过程，这种过程一般是通过一些自养生物来完成。
在海洋上层，硝酸盐通常被形成在浮游生物的细胞外，而在深层水中主要则是通过有机质的自然分解得以产生。
反硝化作用则是指将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气或氧气的反应。
该过程多由厌氧细菌参与，通常发生在深海环境中。
碳源是反硝化作用的限制因素之一，这也导致了反硝化作用对深层生物圈中碳循环的影响。
除了硝化和反硝化作用，氮素还能以多种形式进入海洋环境。
例如，在风浪的作用下，氮气能从海洋表层被气态输送机制从海洋中挥发出来；而氨氮和尿素氮则可以从陆地、河流和岩石等岸边的源头进入海洋，最终形成有机物质。
此外，海洋中的一些有机质也可能会被加工为氨态氮，被细菌或真菌等生物释放到海洋中。
II. 氮循环的起源海洋中存在的氮绝大部分来自于大气中的氮气通过生物厌氧作用转化为了氨态氮。
具体而言，这个过程是通过一个叫氮固定的细菌来完成的。
氮固定的过程中，某些特殊菌落能利用光合生物的生命活动产生的氢离子和电子来将氮气合成为氨态氮。
此时，氨态氮被细菌吞噬后被与有机物等其他物质综合进入海洋生态系统中。
而在海洋中，微生物所扮演的角色也十分重要。
同位素发现的意义
同位素发现的意义一、引言同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的元素，它们在化学性质上基本相同，但物理性质却有所不同。
同位素的发现对于人类认识自然界和应用科学技术都具有重要意义。
二、历史背景同位素的发现始于20世纪初期，当时物理学家汤姆逊和拉瑟福等人通过对放射性元素进行实验，发现了放射性元素的核内存在着不同的粒子。
这些粒子被称为“α、β、γ”粒子，其中α粒子是带正电荷的氦原子核，β粒子是带电子的高速电子，而γ粒子则是高能光子。
三、同位素的分类根据质量数的不同，可以将同位素分为稳定同位素和放射性同位素两类。
稳定同位素指其核内没有放射性衰变现象发生，如氧元素中存在3种稳定同位素：16O、17O和18O。
放射性同位素则指其核内存在放射性衰变现象发生，如碳元素中存在2种常见放射性同位素：14C和12C。
四、应用领域同位素的发现对于科学技术的应用有很多方面，如：1. 碳同位素的应用：碳同位素可以用来确定生物体系中物质的来源、食物链中能量转移和生态系统的稳定性等。
同时，它还可以用于地球科学、气候变化和考古学等领域。
2. 放射性同位素的应用：放射性同位素具有非常广泛的应用，如在医学上可以用来进行肿瘤治疗和诊断，还可以在工业上进行材料检测和辐射灭菌等。
3. 核能领域：同位素在核能领域也有着重要的应用，如铀-235可以作为核燃料进行核反应产生能量，而铀-238则可以通过中子俘获反应产生钚-239等放射性同位素。
五、环境保护同位素在环境保护中也起着重要作用。
例如，在地下水污染治理中，可以利用氧-18/氧-16比值来确定水体来源和流动方向；在大气污染监测中，则可以利用硫-34/硫-32比值来确定空气污染源头。
六、结论同位素的发现对于人类认识自然界和应用科学技术都具有重要意义。
它们在生物、地球、医学、工业和环境等领域中都有广泛的应用，为人类的生产和生活带来了很多便利。
随着科学技术的不断发展，相信同位素在更多领域中将会有更加广泛的应用。
同位素的发现与应用
同位素的发现与应用同位素是指具有相同原子序数（即相同的元素）而具有不同质量数（即具有不同中子数）的核素。
同位素的发现与应用在科学研究、医学诊断、能源开发等领域具有重要意义。
本文将探讨同位素的发现历史以及其在不同领域的应用。
一、同位素的发现历史同位素的发现可以追溯到20世纪初。
首先，英国物理学家汤姆逊在1897年发现了带负电的粒子——电子，这是对原子结构的首次突破。
随后，汤姆逊提出了“提子布丁模型”，认为原子是由正电荷均匀分布在整个原子中的“布丁”状物质中，电子则像“提子”一样分散在其中。
然而，这一模型并未完全解释原子的现象。
后来，英国物理学家卢瑟福提出了著名的金箔散射实验，揭示了原子具有核心结构的事实。
卢瑟福发现，射向金箔的α粒子，只有少数经过散射，推断出原子中存在着极小而带正电荷的核心。
这一实验奠定了原子核理论的基础。
在探索原子核结构的过程中，人们开始研究不同原子核的质量。
英国物理学家索迪发现，尽管某些元素的化学性质相似，但其原子质量不同。
他将这些具有相同原子序数但不同质量数的核素称为同位素，从而开创了同位素研究的新领域。
二、同位素的应用1. 科学研究领域同位素在科学研究领域发挥着重要作用。
首先，同位素跟踪技术被广泛应用于生物、地球和环境科学研究中。
例如，通过导入含有同位素标记的化学物质，科学家可以追踪化学反应的路径和速率，研究生物体的代谢途径等。
此外，同位素的质谱分析技术也为科学研究提供了有力工具。
质谱分析利用同位素的质量差异对不同元素进行定量和定性分析。
通过质谱分析，科学家可以准确测量样品中元素的含量和同位素组成，从而揭示物质的构成和变化。
2. 医学诊断应用同位素在医学诊断中具有广泛应用。
放射性同位素技术可用于放射性示踪剂的制备和医学图像的获取。
放射性示踪剂通常采用标记的同位素，在人体内能释放辐射，并通过诊断设备获取有关特定器官或组织的信息。
例如，正电子发射断层成像（PET）技术利用注射含有放射性同位素的药物，结合成像仪器获取人体内器官的代谢信息，用于诊断肿瘤、心血管疾病等疾病。
生物氮循环的研究与应用
生物氮循环的研究与应用氮是构成生命体的五大要素之一，它在生命活动中扮演着重要角色。
同时，氮也是地球上最丰富的元素之一，大部分存在于空气中。
但是，大气中的氮大多是N2分子，植物不能直接利用，所以需要转变成植物可以利用的形式。
这就是氮循环的重要性所在。
氮循环是指在自然界中，氮元素在不同物质间往返转移，完成进出生物界、大气、水中的循环过程。
生物氮循环是其中最主要的一种。
它包括有机氮化和无机氮化两个过程。
有机氮化是指有机氮化合物转化成氨、亚硝酸、硝酸等；无机氮化则是指将大气中的分子氮转变成氨或硝酸等化合物。
生物氮循环的重要性生物氮循环是维持生态系统平衡和稳定的重要因素，相应的维持了生物多样性。
氮元素对植物生长起着关键性作用。
植物需要氮来合成氨基酸，构成蛋白质、核酸和酶，还能提高植物抗病性、免疫力以及抗逆性。
同时，植物的生长也会释放氮，与微生物共同形成了养分循环。
生物氮循环的高效运作，对土地的肥力显著提升，还能减少肥料的施用和环境污染。
生物氮循环的研究进展随着科学技术的发展，生物氮循环也得到了深入研究。
目前主要研究方向包括氮固氮酶的性质和功能、氨氧化细菌的分类和多样性、脱氢亚硝酸还原酶的结构和功能、硝态氮还原酶的多样性和调控机制。
其中，氮固氮酶是在大气中将氮分子转化成氨分子的关键酶，并且对氨合成过程具有重要影响。
因此，氮固氮酶的研究一直受到各国科学家的重视。
在亚硝酸氧化细菌方面，通过对其基因组和代谢通路的挖掘，已经发现了许多新的氨氧化菌。
脱氢亚硝酸还原酶的研究重点是探究其结构和功能的关联性，该酶通过抑制过氧化氢打击作用保护细胞不受毒性氧反应的损害，发挥一定的保护作用。
硝态氮还原酶的研究则主要集中在挖掘调控策略，以及发掘更多的还原酶种类和特性，在更大范围内推动氮的生物转化过程。
生物氮循环的应用价值生物氮循环的应用价值巨大。
在土地管理上，应用生物氮肥料可使土壤中富含有机氮物质、改善土壤品质、减少化肥的使用量，保障田间作物的生长。
氮气的生态文明和生态文明应用
氮气的生态文明和生态文明应用氮是地球上最丰富的元素之一，它在自然界中广泛存在于空气、水和土壤中。
但在人类活动中，氮的作用被越来越突显出来。
作为化肥和其他农业化学品的主要成分之一，氮源于化肥的使用是人类增加产量和改善生活所必需的。
但是化肥的过量使用对环境和人类健康产生了深远的影响，需要采取适当的措施来确保人类的繁荣和生命质量。
氮的生态文明氮的恢复和保护，已经成为当前环境保护和农业可持续性的一个重点。
氮源的分配和使用应该遵循生态原则，不仅考虑生产成本，更重要的是考虑环境和农业的可持续性。
氮素循环是一个动态的生态系统过程，包括固氮、硝化、还原和脱氮过程等。
其中，固氮过程是指氮气转化为可在环境中利用的氮，这个过程由土壤中的微生物、农业植物和自然界中的植物共同完成。
通过控制作物的施氮量和配合应用有机肥料等方法，不仅能够减轻氮素污染，还能提高生产效率和经济效益。
生态文明应用生态文明应用，是指将生态学知识和技术应用于打造生态经济和推动可持续发展，促进人类与自然和谐共生的理念。
对氮源的分配和使用，也可以采用生态文明应用。
生态文明应用中的一个重要方面是绿色农业，这是一种高效、环保和可持续的农业方式。
在绿色农业中，强调的是减少、替代和控制化肥的使用。
例如，通过优化植物品种的根系结构，提高氮素的利用效率，或者通过添加腐熟有机肥料来提高土壤中的生物多样性和结构。
这些创新技术和新兴模式不仅有利于保护环境、节约资源，还能推动农业的可持续性和生态效益。
总结氮的生态文明和生态文明应用，是面向未来的重要议题。
在面对严峻的全球生态环境和气候变化的同时，我们需要摆脱传统的生产方式和思维，采取新技术、新理念和新方法来推动环境保护和绿色发展。
通过科学的规划和管理，从生产到消费的全程生态管理，实现经济和生态的双赢，才能为人类的健康和幸福创造更加美好的未来。
氮循环意义
氮循环意义
氮循环呀，这可真是个超级重要的事儿呢！你想想看，要是没有氮循环，那咱们的世界得变成啥样呀？
氮可是生命的重要组成部分呀！咱们身体里的蛋白质呀，就有氮的参与呢。
氮循环就像是一个神奇的大循环系统，把氮从这里运到那里，让它在不同的地方发挥作用。
就好比说，大气中的氮气就像一个大仓库，里面储存着超多的氮。
但是呢，大多数生物可没法直接利用这些氮气，这时候就需要一些特别的“工作人员”来帮忙啦！比如那些固氮微生物，它们就像勤劳的小工匠，把氮气加工成生物可以利用的形式。
植物们可开心啦，它们吸收了这些加工好的氮，茁壮成长。
然后动物们吃了植物，氮就又到了动物身体里。
等动物排泄或者死亡后，氮又开始了新的旅程。
这就像一场接力赛呀，一棒接一棒地传递着氮。
如果没有氮循环，植物就长不好，那我们吃什么呀？动物也会受影响，整个生态系统不就乱套了嘛！
再想想，要是氮循环出了问题，那后果得多严重啊！就像家里的水管漏了一样，会到处都是水患。
氮如果不能正常循环，有些地方可能氮太多，造成污染；有些地方又可能氮不够，生物都没法生存了。
咱们人类的活动也会影响氮循环呢！比如大量使用化肥，虽然能让庄稼长得好，但是如果用得太多太滥，不就打破了氮循环的平衡吗？那可不行呀！
所以呀，我们得好好保护氮循环这个神奇的系统，就像爱护我们自己的家一样。
我们要合理使用资源，减少对它的破坏。
只有这样，我们的地球才能一直充满生机和活力呀！
氮循环的意义真的是太大啦！它关系到每一个生物的生存和发展。
我们可不能小瞧了它，要时刻关注它，让它一直好好地为我们服务呀！这难道还不值得我们重视吗？难道我们不应该好好保护它吗？。
大规模全球海洋系统氮循环模拟与变化分析
大规模全球海洋系统氮循环模拟与变化分析概述：氮是生命中不可或缺的元素之一，它在地球上的循环过程对生态系统的生物生产力和生物多样性起着重要作用。
海洋作为地球上最大的生态系统，在全球氮循环中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨大规模全球海洋系统中的氮循环模拟与变化分析的相关研究成果。
一、氮循环简介氮在海洋中以多种离子形式存在，如硝酸盐、铵盐、尿素等。
海洋中的氮循环主要通过生物固氮、化学固氮、硝化和反硝化等过程进行。
生物固氮是指一些特定的微生物能将氮气转化为有机形式的氮，供其他生物利用；化学固氮主要发生在近岸海域，由氮化合物通过降水进入海洋；硝化是指一系列氧化氮化物的微生物过程；反硝化是指一系列还原氮氧化物的微生物过程。
这些过程共同构成了复杂的海洋氮循环网络。
二、海洋氮循环的模拟方法为了深入了解海洋氮循环的机制和变化趋势，科学家们采用了多种模拟方法。
其中，最常用的方法之一是数值模型。
数值模型可以基于物理学、化学和生物学的原理来模拟海洋中氮循环过程。
这些模型能够考虑到地球系统的不同尺度和多个过程的相互作用，提供了对氮循环复杂性更全面的认识。
此外，还可以通过实地观测和实验室研究的数据来验证和修正数值模型。
三、海洋氮循环模拟的关键参数在进行海洋氮循环模拟时，有一些关键参数需要考虑。
首先是海洋生物固氮和化学固氮速率。
这些速率决定了氮的固定通量，对全球氮循环和生物生产力有重要影响。
其次是硝酸盐和铵盐的来源和去向。
这些盐离子是海洋中重要的氮供应源，其输送和交换过程对氮循环的变化产生显著影响。
此外，还需要考虑氮氧化物的浓度和分布，以及硝化和反硝化过程的速率。
四、海洋氮循环的变化分析通过对海洋氮循环的模拟和观测，科学家们能够分析其变化情况并推测未来趋势。
研究表明，在过去几十年中，人类活动对海洋氮循环的影响日益显著。
氨肥的使用、工业污染等都导致海洋中氮的流动发生了明显变化。
这些变化影响了海洋生态系统中的生物体的分布和生产力。
全球氮循环新理论的发现及其环境意义——同位素技术的新贡献
生态系统氮循环
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环循氮的中统系态生地草
草地生态系统中氮循环的特征
1、氮损失的过程会加速一些其他元素的流失 , 造成土壤酸化 ,这些变化又会间接降低草地 生产力。
2、草地生态系统氮输入途径包括生物固氮、 大气沉降和施肥 ;
3、输出的途径主要有反硝化作用、氮的挥发、 淋溶及径流、放牧与火烧。
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小组小结
1、各个生态系统中氮的循环和转化都可分为氮的输入、转 化和输出三个部分。
2、各个生态系统氮循环的主要反应都是固氮作用、氨化作 用、硝化作用和反硝化作用。
3、不同生态系统中氮循环的主导反应不同。
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参考文献
[1]胡晓霞,丁洪等。菜地氮素循环及其环境效应研究进展[J]. 中国农学通报. 2010,26(10):287-294. [2]刘淼,梁正伟.草地生态系统氮循环研究进展[J]. 中国草地学报. 2010,32(5):91-95. [3] 王晓姗,刘杰.于建生.海洋氮循环细菌研究进展[J]. 科学技术与工程. 2009,9(17):5057-5062. [4] 张玉树,丁洪,秦胜金.农业生态系统中氮素反硝化作用与N2O排放研究进展[J]. 中国农学通报.2010,26(6):253-259. [5]陈伏生,曾德慧,何兴元.森林土壤氮素的转化与循环[J]. 生态学杂志. 2004,23(5):126-133. [6] 周念清,王燕,钱家忠等.湿地氮循环及其对环境变化影响研究进展[J]. 同济大学学报.2010,38(6):865-869.
2、氨化作用： 由氨化细菌和真菌的作用将有机氮（氨基酸和核酸） 分解成为氨和氨化物，氨溶于水即 成为NH4+,可为植物所直接利用。
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地球生物圈研究中的前沿进展
地球生物圈研究中的前沿进展生物圈是指地球上所有生命体系存在的区域，包括陆地、海洋、大气、地下水等部分。
地球生物圈的研究至关重要，因为它关系到生物多样性、气候变化、环境污染、食品安全等众多领域。
近年来，随着科技的不断发展，地球生物圈研究取得了一系列突破性进展，本文将介绍其中部分。
一、全球氮循环研究氮是生物体内不可或缺的元素，是维持生态系统的重要组成部分。
然而，由于人类活动的影响，全球氮循环正在发生变化，导致了生态系统的损坏。
全球氮循环研究是地球生物圈研究中一个重要的研究方向。
全球氮循环研究主要关注氮的精细循环过程，包括氮的来源、转换和排放等方面。
这项研究通过测量全球不同地点的氮沉降、土壤、植物和水体中的氮含量，深入探讨氮在自然生态系统中的吸收、转移和释放等过程，进而对氮的全球循环进行全面分析。
二、全球生态系统监测全球生态系统监测是通过对地球各种生态系统的观测和测量，对全球生态系统的状态进行监测和评估。
它可以为生态系统管理和环境决策提供数据支持。
全球生态系统监测的方式多样，包括遥感观测、现场测量、模型模拟等。
通过这些手段，研究人员可以了解全球生态系统的变化趋势、生物多样性的变化、土地利用的变化等方面的情况，为保护生态环境提供科学依据。
三、地球生态系统碳循环研究碳是地球上最重要的元素之一，是维持生物体正常生理活动所必需的物质。
地球生态系统碳循环研究是探讨地球生态系统中碳的来源、转换和流向等过程的一项研究。
地球生态系统碳循环研究的内容丰富，涵盖地球表面各种生态系统的碳吸收、释放和转化等过程。
通过对地球生态系统中土壤、植物、大气中的碳含量和变化趋势进行分析，研究人员可以更好地了解地球生态系统的生物循环特征，提高对全球气候变化的预测和预警能力。
四、人类活动对生态环境的影响研究随着人类活动的不断发展和扩张，包括城市化、工业化、农业化等方面的影响，地球生态系统已经面临了越来越大的压力。
人类活动对生态环境的影响研究是解决生态环境问题的关键。
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全球氮循环新理论的发现及其环境意义———同位素技术的新贡献方晶晶１，２，３，周爱国１，２，刘存富１，２，马传明１，２（１．中国地质大学环境学院，武汉４３００７４；２．中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉４３００７４；３．中国地质大学研究生院，武汉４３００７４）摘 要：通过研究河南安阳—林州地区、河北省石家庄市和邯郸市以及北京市丰台地区地下水氮污染，结果发现随着水文地质条件的演化，地下水中ＮＯ－３和ＮＯ－２含量的差别很大，这一现象不能单纯地用硝化作用和反硝化作用来解释。
本文认为Ａ．Ｍｕｌｄｅｒ和Ａ．Ａ．Ｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｌ等发现的厌氧铵氧化作用对解释地下水中ＮＯ－３和ＮＯ－２含量的差别具有指导意义，并指出研究反硝化作用与厌氧铵氧化作用需要将分子生物学方法与同位素示踪技术相结合进行，厌氧铵氧化作用的发现为同位素技术的应用开辟了一个新领域，将分子生物学与同位素示踪技术相结合来研究环境问题特别是水环境问题将是未来科学发展的必然趋势。
关键词：地下水；氮循环；厌氧铵氧化作用；同位素技术；分子生物学中图分类号：Ｘ１４３；Ｐ６４１．６９；Ｐ５９７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－１５５６（２０１３）０２－０００１－０３收稿日期：２０１２－０５－２９ 修回日期：２０１２－０６－１３基金项目：国家自然科学基金项目（４０９７２１５７；４１００２０８３）作者简介：方晶晶（１９８４—），女，博士研究生，主要研究方向为环境地质与同位素水文地质。
Ｅ－ｍａｉｌ：Ｆａｎｇｊｉｎｇｊｉｎｇ０７２０＠１６３．ｃｏｍＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇｌｏｂａｌ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｃｉｒｃｌｅ ａｎｄＩｔｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ—Ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｉｓｏｔｏｐｅ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅＦＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ１，２，３，ＺＨＯＵ Ａｉ－ｇｕｏ１，２，ＬＩＵ Ｃｕｎ－ｆｕ１，２，ＭＡ Ｃｈｕａｎ－ｍｉｎｇ１，２（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｉｅｓ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｎ Ａｎｙａｎｇ－Ｌｉｎｚｈｏｕ ａｒｅａ ｉｎ ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｃｉｔｙ ａｎｄ Ｈａｎｄａｎ Ｃｉｔｙ ｉｎ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ａｎｄ Ｆｅｎｇｔａｉ ａｒｅａ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｃｉｔｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｆｉｎｄｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ＮＯ－３ａｎｄ ＮＯ－２ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｓｉｍｐｌｙ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｂｙ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｉｔｒｉ－ｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｅｌｉｅｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃａｍｍｏｎｉｕｍ－ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ Ｍｕｌｄｅｒ ａｎｄ Ｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｌ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆｏｒ ｅｘｐｌａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅ－ｔｗｅｅｎ ＮＯ－３ａｎｄ ＮＯ－２ｃｏｎｔｅｎｔ．Ａ ｎｅｗ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｓｏｔｏｐｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｏｐｅｎｅｄ ｕｐ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ａｍｍｏｎｉｕｍ－ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｉｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｉｓｏｔｏｐｅ ｔｒａｃｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏ ｓｏｌｖｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｓ ａｎ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｉｒｃｌｅ；ａｎａｅｒｏｂｉｃ ａｍｍｏｎｉｕｍ－ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ；ｉｓｏｔｏｐｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｉｏｌ－ｏｇｙ第２０卷 第２期２ ０ １ ３年 ３月 安全与环境工程Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．２Ｍａｒ． ２０１３０ 引 言２０００年，笔者采用ＮＯ－３的１５ Ｎ和１８ Ｏ同位素研究了河南安阳—林州地区地下水氮污染时发现，在地下水埋深大的地区，地下水中ＮＯ－３含量低，如山区岩溶水埋深为６０～８０ｍ时，ＮＯ－３含量小于２０ｍｇ／Ｌ（安阳县北山庄机井、下堡机井）；相反，地下水埋深浅（１０～２０ｍ）的地区，地下水中ＮＯ－３含量增大，如安阳市区地质队机井（埋深２０ｍ），ＮＯ－３含量为３５ｍｇ／Ｌ。
２０１０年，笔者又对安阳—林州地区地下水进行第二轮研究时发现，地下水埋深大的地区，十年来地下水中ＮＯ－３含量未增大反而有下降的趋势，如安阳县北山庄机井；相反，地下水埋深浅的地区，地下水中ＮＯ－３含量增大，如安阳市区地质队机井，ＮＯ－３含量增大到５０ｍｇ／Ｌ以上。
同年，笔者对中国地质大学（武汉）周边５个水池水进行了ＮＯ－３、ＮＯ－２及其１５ Ｎ和１８ Ｏ同位素研究时发现，池水中ＮＯ－３和ＮＯ－２含量都很低（＜５ｍｇ／Ｌ），更不可思议的是，在一个养鸭池内ＮＯ－３含量也小于５ｍｇ／Ｌ。
同样，在２０１１年，又对北京市丰台地区、河北省石家庄市和邯郸市进行地下水氮污染研究时发现，地下水埋深浅的山前地区（１０～２０ｍ），ＮＯ－３含量高达５０～１５０ｍｇ／Ｌ；相反，地下水埋深大的地区，山区岩溶水或承压水中，其ＮＯ－３含量低。
为什么会出现这种不可思议的现象？本文对此进行了深入研究。
１ 全球氮循环新理论的发现长期以来，生物化学和水文地质工作者一直认为硝化作用（ＮＨ＋４－ＮＯ－３）和反硝化作用（ＮＯ－３－Ｎ２）是使固定氮以Ｎ２形式返回到大气圈中的唯一途径，尤其是铵（ＮＨ＋４）的氧化作用完全是需氧硝化细菌作用的结果。
但是，在１９９５年这种观点受到了挑战，Ａ．Ｍｕｌｄｅｒ等［１］和Ａ．Ａ．Ｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｆ等［２］在脱氮流体床反应器内发现了厌氧铵氧化作用（Ａｎａｅｒｏ－ｂｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，简写为Ａｎａｍｍｏｘ），这一发现革新了氮循环的概念，它证明在缺氧条件下ＮＨ＋４也能被氧化生成氮气（ＮＨ＋４－Ｎ２），也就是说不经过硝化作用和反硝化作用，ＮＨ＋４在缺氧条件下就可以生成Ｎ２。
厌氧铵氧化反应一般包括铵的氧化作用和亚硝酸盐的还原作用两个过程。
自从在工程环境中初步发现这一反应以来，为了确认这一理论，国外学者对此进行了大量的研究。
如Ｂ．Ｔｈａｍ－ｄｒｕ等［３］研究了海洋沉积物内的厌氧铵氧化作用；Ｏ．Ｒ．Ｄａｌｅ等［４］研究了海湾地区的厌氧铵氧化作用；Ｔ．Ｄａｌｓｇａａｒｄ等［５］研究了缺氧水柱内的铵氧化作用；Ｓ．Ｈｕｍｂｅｒｔ等［６］、Ｂ．Ｈｕ等［７］和Ｇ．Ｚｈｕ等［８］研究了土壤内的厌氧铵氧化作用；Ｄ．Ｖ．Ｅｒｌｅｒ等［９］研究了湿地内厌氧铵氧化作用；Ｃ．Ｊ．Ｓｃｈｕｂｅｒｔ等［１０］研究了缺氧淡水湖内铵氧化作用；Ｓ．Ｒ．Ｂｕｓｓ等［１１］和Ｊ．Ｋ．Ｂｉｈｌｋｅ等［１２］研究了地下水的铵氧化衰减作用，并且用同位素进行了示踪；Ｔ．Ｈ．Ｍ．Ｓｉｍｔｈ等［１３］研究了含水层内发生的厌氧铵氧化作用；最近，Ｔ．Ａ．Ｍｏｏｒ等［１４］用１５ Ｎ示踪技术研究了地下水的厌氧铵氧化作用，结果发现厌氧铵氧化作用产生的Ｎ２可达总Ｎ２释放的１８％～３６％。
上述研究表明，厌氧铵氧化作用可能是全球氮循环中的一个重要阶段，在适宜的环境中铵氧化细菌十分活跃，有时使固定氮的释放可达６７％［３］，比反硝化作用更强、更普遍。
但是，关于厌氧铵氧化作用理论和应用研究特别是有关同位素研究在国内尚无报道。
２ 厌氧铵氧化作用的微生物技术毫无疑问，厌氧铵氧化作用是由铵氧化细菌群引起的，但是铵氧化细菌和反硝化细菌往往同时存在（Ｓｏｎｇ等，２０１１），因为两者要求的环境条件相似（例如厌氧和ＮＯ－３／ＮＯ－２基质）。
但是，水环境中铵氧化细菌的变化往往受环境因素控制，如盐度［１５］、有效的碳含量［１６］。
已有研究表明，ＮＯ－２的浓度与铵氧化细菌的丰度和活动性呈正相关关系［１７～１９］；而铵氧化细菌的活动性则与沉积物内有机质含量呈负相关关系［３］。
已经发现，Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓｂｒｏｃａｄｉａ和Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ ｋｕｅｕｅｎｉａ细菌出现在海湾潮水到达的地方，而Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ ｓｃａｌｉｎｄｕａ细菌则在海湾咸水末端占优势。
由此可见，前两者主要与潮水环境有关，而后者常常与海洋环境有关［２０］。
最近，Ｔ．Ａ．Ｍｏｏｒｅ等［１４］在研究加拿大污染含水层地下水的铵氧化细菌时发现，以细菌Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ ｂｒｏ－ｃａｄｉａ占优势，但也发现了细菌Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ ｊｅｔｔｅ－ｎｉａ，这表明铵氧化细菌的分布具有不均一性，随着微环境的变化而有所不同。
３ 同位素示踪技术如上所述，分子生物学方法可以证明厌氧铵氧化反应的发生，确定菌群种类，但是不能计算铵氧化２ 安全与环境工程 第２０卷速率和反硝化作用速率，更不能计算铵氧化作用对总Ｎ２产量的贡献。
为了解决这些问题，需要应用同位素示踪技术，其基本方法是：野外取水样，在两小时以内进行１５ Ｎ标记试验。
试验时将水样装入顶空瓶内，然后用高纯Ｈｅ气吹扫水样，以便除去本底Ｎ２和溶解的Ｏ２；然后用注射器分别注入标记化合物１５ ＮＨ４Ｃｌ和Ｎａ１５ ＮＯ３（１５ Ｎ＞９９％），使最终浓度为１０ｍＬ溶液内含有１００μｍｏｌ的标记化合物。