Круговорот азота

Круговорот азота преобразует азот между его многочисленными степенями окисления, от инертного атмосферного диазота до реактивных форм, которые поддерживают жизнь и, в избытке, загрязняют воздух и воду.

Definition

Глобальный круговорот азота посредством фиксации, нитрификации, денитрификации и ассимиляции, охватывающий множество степеней окисления.

Scope

Эта тема охватывает биологическую и промышленную фиксацию азота, нитрификацию и денитрификацию, ассимиляцию и минерализацию азота, а также каскад экологических последствий от реактивного азота, который деятельность человека добавила в круговорот.

Core questions

• Как инертный атмосферный азот превращается в реактивные формы?
• Какие микробные реакции взаимопревращают степени окисления азота?
• Как промышленная фиксация изменила глобальный круговорот?
• Что такое азотный каскад и почему он важен?

Key theories

Каскад реактивного азота

Отдельный атом созданного человеком реактивного азота может перемещаться по экосистемам, вызывая последовательные эффекты, включая смог, закисление, эвтрофикацию и парниковое потепление, до окончательной денитрификации.

Mechanisms

Азотфиксирующие микробы и промышленный процесс Габера-Боша превращают диазот в аммиак; нитрификация окисляет аммоний до нитрата; ассимиляция создает биомассу; а денитрификация возвращает азот в атмосферу в виде N2 и оксида азота. Человеческая фиксация теперь конкурирует с природными источниками, нагружая экосистемы подвижным реактивным азотом.

Clinical relevance

Круговорот азота лежит в основе производства продуктов питания с использованием удобрений, но также приводит к нитратному загрязнению воды, прибрежным мертвым зонам и выбросам оксида азота, влияющим на климат и озон.

History

Процесс Габера-Боша в начале 20 века преобразовал круговорот азота, обеспечив массовую промышленную фиксацию, а более поздние работы охарактеризовали результирующий азотный каскад и его планетарный масштаб.

Key figures

• Fritz Haber
• Carl Bosch
• James N. Galloway

Seminal works

• galloway2008
• schlesinger2013

Frequently asked questions

Почему реактивный азот является проблемой, если азот необходим?

Реактивный азот необходим для жизни, но в избытке он распространяется по воздуху и воде, вызывая загрязнение, эвтрофикацию и выбросы парниковых газов, прежде чем будет удален.