氮循环基础知识

一、引自潘青等《朱庄水库水体氮循环系统对水质的影响分析》

㈠、反硝化又称硝酸盐呼吸或硝酸盐还原，可以分成同化性硝酸盐还原与异化性硝酸盐还原。

大多数细菌、放线菌、真菌都能以硝酸盐作为营养，将硝酸还原为氨，合成氨基酸、蛋白质、其它含氮有机物，该还原方式属同化性质，被称为同化性硝酸盐还原。

一些微生物可以将硝酸盐逐级还原成ＮＯ、Ｎ2Ｏ、Ｎ2逸出水体，该还原方式属异化脱氮过程，被称为异化性硝酸盐还原。参与该反应过程的细菌都是兼性厌氧菌，例如：施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、荧光假单胞菌、色杆菌属中的紫色杆菌、脱氮色杆菌等。

㈡、环境因子对氮循环的作用

1、水温：硝化菌活性在水温15～30℃最强，12～14℃活性最弱，易积累ＨＮＯ2。反硝化反应最适水温20～35℃，

2、ＰＨ：硝化过程最适宜ＰＨ=7.0～8.0。反硝化反应最适ＰＨ=7.0～8.5。当ＰＨ＜6.0～6.5时，反硝化的最终产物为Ｎ2Ｏ。

3、溶解氧：根据试验资料显示，ＤＯ≥0.5㎎／Ｌ硝化反应才能正常进行。

㈢铵态氮（ＮＨ3、ＮＨ4-）的动态平衡：

ＮＨ3+Ｈ⇄ＮＨ4-

当ＰＨ＜7.0时，水中的铵态氮几乎以ＮＨ4-形式存在；

当ＰＨ＞11.0时，水中的铵态氮几乎以ＮＨ3形式存在。二、生物体内有机氮的合成（生物体的同化作用）：植物把土壤中的铵盐、硝酸盐同化成植物体内有机氮的过程；动物直接或间接摄食植物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮的过程。

三、氮循环的主要环节：生物体内有机氮的合成（生物体的同化作用）、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用。

四、固氮作用：大气中分子态的氮被还原成ＮＨ3的过程。固氮途径：工业固氮【即固氮微生物（豆科植物）将大气中的氮（Ｎ2）还原成氨（ＮＨ3）的过程】、高能固氮【在闪电等高能作用下，将大气中的氮（Ｎ2）氧化成ＮＯ、ＮＯ2，再形成ＨＮＯ3的过程；或大气中的氮（Ｎ2）与水体中的氢结合形成ＮＨ3的过程】、生物固氮【采用高温高压催化剂办法，将氮合成氨（ＮＨ3）的过程】。

五、氮氧化物(NOx)在大气中生成硝酸的反应途径：

(1)与OH的反应

NO2+OH+M— HN03+M

2)NO3根与有机化合物的反应

NO2+03一N03+02

N03+RH—HN03+R

(3)N205与水的反应

N205是上述NO3和NO2按下面的再结合反

应生成：

N03+NO2 =N205

N205+H20—2HN03

（N20 也称为硝酸的无水物）

六、酸雨

㈠概念：酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。

㈡酸雨形成的化学反应过程：

(1) 酸雨多成于化石燃料的燃烧：

S+O2=点燃=SO2 【含有硫的煤燃烧】

SO2+H2O=H2SO3【亚硫酸】

2H2SO3+O2→2H2SO4【氧化】

(2)氮氧化物溶于水形成酸：闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮

N2+O2=放电=2NO

2NO+O2=2NO2【氧化】

3NO2+H2O=2HNO3+NO

(3)酸雨与大理石反应：

CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑

CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2

(4)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨，例如氟化氢，氟气，氯气，硫化氢等其他酸性气体。