
【化】 azotification; nitrogen fixation
固氮(Biological Nitrogen Fixation)指自然界或工业中将大气中的游离氮(N₂)转化为含氮化合物的过程。根据作用主体和机制可分为三类:
1. 生物固氮 微生物通过固氮酶催化反应将氮气还原为氨(NH₃)。常见固氮菌包括与豆科植物共生的根瘤菌(Rhizobium)和自生固氮菌如蓝藻(Cyanobacteria)。反应式为: $$ N₂ + 8H^+ + 8e^- + 16ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16Pi $$
2. 工业固氮 通过哈伯-博施法(Haber-Bosch process)在高温高压条件下合成氨,化学方程式为: $$ N₂ + 3H₂ xrightarrow{催化剂} 2NH₃ $$
3. 自然物理固氮 闪电等高能条件促使氮气与氧气结合生成氮氧化物,经降水形成硝酸盐进入土壤。
该术语在《牛津汉英双解大词典》中定义为:"the conversion of atmospheric nitrogen into compounds, such as ammonia, by natural agencies or industrial processes"。中国科学院微生物研究所将生物固氮列为全球氮循环的核心环节,相关研究论文发表于《自然》期刊农业专刊。
固氮是指将大气中的游离氮(N₂)转化为植物或生物可利用的含氮化合物的过程,在自然界和人类活动中均具有重要意义。以下是综合多个来源的详细解释:
固氮的核心是将空气中稳定的氮气(N₂)转化为氨(NH₃)、硝酸盐等化合态氮。这一过程主要由微生物、自然现象或人工干预实现。
生物固氮
微生物(如根瘤菌、固氮蓝藻等)通过固氮酶催化氮气还原为氨,占自然界固氮总量的90%以上。例如,豆科植物与根瘤菌共生即属于此类。
人工固氮
通过工业方法合成含氮化合物,如哈伯法合成氨(化学方程式:
$$N_2 + 3H_2 xrightarrow{text{高温高压催化剂}} 2NH_3$$
该方法为现代农业提供了化肥原料。
自然固氮(高能固氮)
闪电等自然现象使氮气与氧气反应生成一氧化氮(NO),最终形成硝酸盐进入土壤。
如需进一步了解具体微生物种类或化学反应机制,可参考来源。
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