废水氮循环

由于氮有大量的价态或氧化态，许多含氮化合物存在于环境和活性污泥过程中(表9.1)。环境中发现的大部分氮以分子氮的形式存在。按体积计算，大约80%的干燥空气含有分子氮，是这种基本元素的取之不尽的储层。

虽然氮在生物量中所占的比例远低于碳或氧，但它是所有生物的基本元素。它被整合在细胞物质中，用于生长、酶的产生和遗传信息。然而，分子氮是由一个三键组成的，大多数生物很难打破这个三键。幸运的是，当三键被一群独特的细菌打破并固定或转化为氮分子时，氮分子就可以被生物利用铵离子．

将分子氮转化为铵离子的细菌是固氮细菌(表9.2)。这些细菌可以在植物根部周围的土壤中自由生长，也可以在绿色植物根部的结节中以共生关系生长(图9.1)。

固氮，即分子氮转化为铵离子，是由酶实现的固氮酶只有在固氮细菌方程(9.1)。在氮广泛使用之前化肥，生长结节的植物或豆科植物提供土壤氮。豆类的例子包括苜蓿、三叶草和大豆。

表9.1氮化合物及其氧化态

复合	氧化态	化学名称
NH3	33	氨
NH +	33	铵离子
摘要	33	氨水
NH4HCO3	33	碳酸氢铵
N2	O	分子氮
3号	＋３	亚硝酸盐离子
NO33	+ 5	硝酸根离子

在植物根部形成的结节是由固氮细菌引起的“刺激”作用所致。结节直接与植物的维管(循环)系统相连。这种联系使细菌和植物之间形成一种共生或互惠的关系。细菌直接从植物中获得光合作用产生的能量，而植物则获得铵离子。铵离子在组织、根和种子中以氨基酸和蛋白质的形式被吸收到植物物质中。植物可能会被消耗，并将其铵离子沿食物链传递，或者植物可能会死亡和分解。当植物分解时，它会向土壤中释放铵离子，可以被其他植物利用。

一些藻类还可以利用分子氮来生产氨基酸和蛋白质。藻类吸收分子氮

表9.2固氮细菌

固氮细菌的类型	属
浮游细菌	节细菌属
	Azobacter
	固氮菌
	Azospirillum
	梭状芽胞杆菌
	藻青菌
	肠杆菌属
共生菌	弗兰克氏菌属
	根瘤菌

图9.1根结节还有固氮细菌。固定分子氮(N2)的细菌存在于植物根周围的土壤中或生长在植物根表面的结节中。这些固氮细菌将分子氮转化为铵离子(NH¿)。生活在土壤中的固氮细菌是自由生活的，而生活在结节中的固氮细菌是共生的。

图9.1根结节与固氮菌。固定分子氮(N2)的细菌存在于植物根周围的土壤中或生长在植物根表面的结节中。这些固氮细菌将分子氮转化为铵离子(NH¿)。生活在土壤中的固氮细菌是自由生活的，而生活在结节中的固氮细菌是共生的。

并将其与有机分子同化(图9.2)。最终，随着藻类被高等生物吞噬，这些结构中含有氮的有机分子分布在整个食物链中。

氮的运动及其氧化态的变化，从大气到生物体，再到活性污泥过程，并返回到大气中，这是一个过程废水氮循环(图9.3)。该循环包含以下关键的氮化合物:分子氮，氨基酸，蛋白质，尿素，铵离子，氨，亚硝酸盐离子，和硝酸根离子．氨基酸和蛋白质是氮的有机形式。分子氮、铵离子、氨、亚硝酸盐离子和硝酸盐离子都是氮的无机形式。

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继续阅读:表102提供氮营养物质的分子和离子

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