对于氮循环的浅思考

化学小论文
——对于碳铵循环对环境影响的思考
在自然界之中各种元素都是通过各种各样的化学反应不断循环流动，从而达到一种动态平衡的状态，整个自然界就是处于一种动态平衡的状态之中，表面看似平静其实一直在发生变化来保持平衡。

一旦人类过度干预这些循环，就会使自然失去原本的平衡，从而引发一系列的灾难。

在有机体中的所有的化学元素都参与了生物地质化学循环。

而生物地质化学循环在生态学上指的是化学元素或分子在生态系统中划分的生物群落和无机环境之间相互循环的过程。

这使得相关的元素得以循环，虽然实际上在某些循环中化学元素被长期积聚在同一个地方而不发生移动。

例如，水始终是通过水的循环回收利用。

水经过蒸发，凝结和降水，干净的回落到地球。

通过生物化学循环，元素、化合物以及其它形式的物质是从一个生物体到另一个生物体，并从生物圈中的一个部分到另一个部分，由此来保持水在自然界的动态平衡。

化学元素除了参与有机体的构成外，亦可经过生态系统的各种非生物因素进行循环，例如水（水圈）、陆地（岩石圈）和空气（大气圈）；地球上的所有生物因素都可以被认为是生物圈的组成部分。

所有的化学物质、营养物质或者更进一步说——元素，例如碳、氮、氧、磷这些存在于生态系统中的有机体的封闭系统中，同时有机体又与开放系统相互循环这些化学物质以保持收支平衡。

生态系统的能量则由开放系统所提供，太阳持续地为地球以光的形式提供能量，最后被食物网中的各个营养级所利用或以热能的形式散失。

因此物质的循环对于自然平衡来说是十分重要的，就拿碳循环和氮循环来说。

碳和氮都是生命体构成的基本元素，在生物的生命活动中起着极为重要的作用，同时也大量的存在于我们所生存的环境之中。

碳循环是一种生物地质化学循环，指碳元素在地球上的生物圈、地圈、水圈及大气中交换。

碳的主要来源有四个，分别是大气、陆上的生物圈（包括淡水系统及无生命的有机化合物）、
海洋及沉积物。

大气中以二氧化碳形式存在的碳元素主要通过光合作用的途径进入循环，植物将二氧化碳转化成为有机物，此时碳由无机状态变为有机态，随着食物链流动，一部分通过呼吸作用以二氧化碳形式回到大气之中，一部分参与生物的生命活动，构建生命体。

有一些常处于地下，在特殊条件下转化为石油、煤炭、泥炭、天然气等，被开采利用，最终回到大气去。

在此过程中无论哪个环节发生变化，都会影响到整体的平衡。

现在全球变暖就正是自然平衡被破坏的结果。

人类过度开采化石燃料，燃烧化石燃料，使过多的碳元素转化为二氧化碳形式排入大气。

而二氧化碳之类的温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升。

气温上升又会使本来藏在冰川之下的温室气体被释放出来，使情况恶化。

当温室效应不断积累，则会导致地气系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地气系统累积，导致温度不断上升，形成恶性循环。

全球变暖会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，不但危害自然生态系统的平衡，而且威胁人类的生存。

对于氨元素，空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。

氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA 等的核酸的四种基本元素之一。

在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子，可以说没有氨生命活动就难以继续进行。

简单来说氮循环就是氮在自然界中的循环转化过程。

它是生物圈内基本的物质循环之一。

如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，如此反复循环，以至无穷。

构成陆地生态系统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。

植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而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物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮，这一过程为生物体内有机氮的合成。

动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程是氨化作用。

在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。

氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收
利用。

在氧气不足的条件下，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，这一过程被称作反硝化作用。

通过这些化学反应，氨元素得以在生物环境与非生物环境之间循环往复，保持平衡。

但近代随着人类文明的发展，人类开始干预自然的氮循环来谋求活动更多的资源。

自然界中以氮气形态存在的氮称为惰性氮，本来对生态环境不会产生负面影响。

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，从而导致全球环境问题。

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。

水体中氮素过多则会导致富营养化。

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；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。

于此同时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，是导致温室效应的凶手还是酸雨的成分之一。

氧化亚氮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。

水体和土壤中的硝态氮可通过饮用水和蔬果等食物进入人体而过量摄入硝态氮对人体有害。

摄入的硝酸盐在人体肠胃中被细菌还原为亚硝酸盐，又将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，使其失去携氧能力，造成人组织缺氧，即高铁血红蛋白血症的发生，严重时可致死。

硝态氮的摄入还有致癌的风险。

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。

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。

饮用水，不论地表水还是地下水，硝态氮浓度的升高都与农田氮肥施入量
增加密切相关。

占人体硝酸盐总摄入量的80%蔬菜中硝酸盐更是与化学氮肥的施入量更是如此。

由此看来，我们必须能高度重视我们对环境产生的影响，不能一味为了自己的利益，改变自然本来的规律，破坏自然存在的平衡。

自然的平衡一旦失去，遭殃的只会是人类自己，我们必修有所行动。

首先是保护植被，植物是生物体与无机环境相联系的纽带，而且植物可以改变碳氮元素在自然生态系统的循环路径，因此可以帮助我们解决碳氮循环不平衡的问题。

接着就是改变我们的能源利用，使用水能、风能、太阳能、地热能等清洁能源，减少矿石燃料的燃烧，由此大大减少碳氮氧化物的排放，减少对大气环境的影响。

同时利用生态工程技治理污染也是不错的方法，我们应该运用我们不断进步的科学技术来改善我们的环境，尽量少的影响环境中的平衡。

总之，每一个化学变化都连接着环境的变化，我们的大自然一直处于一个动态平衡之中，对每一个小环节的影响，都会牵一发而动全身，产生对于一整个系统的影响。

作为人类，我们要的我们所处的生态环境负责，三思而后行谨慎的行事，保护我们的生态圈。