
【化】 azotification; nitrogen fixation
固氮(Biological Nitrogen Fixation)指自然界或工業中将大氣中的遊離氮(N₂)轉化為含氮化合物的過程。根據作用主體和機制可分為三類:
1. 生物固氮 微生物通過固氮酶催化反應将氮氣還原為氨(NH₃)。常見固氮菌包括與豆科植物共生的根瘤菌(Rhizobium)和自生固氮菌如藍藻(Cyanobacteria)。反應式為: $$ N₂ + 8H^+ + 8e^- + 16ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16Pi $$
2. 工業固氮 通過哈伯-博施法(Haber-Bosch process)在高溫高壓條件下合成氨,化學方程式為: $$ N₂ + 3H₂ xrightarrow{催化劑} 2NH₃ $$
3. 自然物理固氮 閃電等高能條件促使氮氣與氧氣結合生成氮氧化物,經降水形成硝酸鹽進入土壤。
該術語在《牛津漢英雙解大詞典》中定義為:"the conversion of atmospheric nitrogen into compounds, such as ammonia, by natural agencies or industrial processes"。中國科學院微生物研究所将生物固氮列為全球氮循環的核心環節,相關研究論文發表于《自然》期刊農業專刊。
固氮是指将大氣中的遊離氮(N₂)轉化為植物或生物可利用的含氮化合物的過程,在自然界和人類活動中均具有重要意義。以下是綜合多個來源的詳細解釋:
固氮的核心是将空氣中穩定的氮氣(N₂)轉化為氨(NH₃)、硝酸鹽等化合态氮。這一過程主要由微生物、自然現象或人工幹預實現。
生物固氮
微生物(如根瘤菌、固氮藍藻等)通過固氮酶催化氮氣還原為氨,占自然界固氮總量的90%以上。例如,豆科植物與根瘤菌共生即屬于此類。
人工固氮
通過工業方法合成含氮化合物,如哈伯法合成氨(化學方程式:
$$N_2 + 3H_2 xrightarrow{text{高溫高壓催化劑}} 2NH_3$$
該方法為現代農業提供了化肥原料。
自然固氮(高能固氮)
閃電等自然現象使氮氣與氧氣反應生成一氧化氮(NO),最終形成硝酸鹽進入土壤。
如需進一步了解具體微生物種類或化學反應機制,可參考來源。
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