脱氮和减少一氧化二氮的过程
在反硝化作用,细菌使用不——作为电子受体,通常在缺乏氧气。因此,反硝化作用可以被认为是在低氧条件下呼吸的一种方式。涉及的细菌首先降低NO3亚硝酸盐(NO2),然后不,一氧化二氮和/或N2(图15.1)。反硝化作用是最大的自然源一氧化二氮的大气。大多数一氧化二氮在denitrifica-tion将形成的,然而,从不到大气层,因为细菌减少N2在最后一步。
反硝化是一种厌氧,micro-bially介导的过程,在大多数水生和沉积环境耦合的氧化有机物。只有在地下水系统中,黄铁矿(FeS2)和其他价含矿物质也可能扮演一个重要的电子供体(Appelo Postma, 1993)。如果没有-较低或缺席,denitrifying生物仅能使用一氧化二氮为电子受体(Butterbach-Bahl et al ., 1998)。
脱氮的能力与活性有机碳作为电子供体的不同类型,都是相当普遍的兼性厌氧细菌。然而,只有少数属大量存在于土壤、沉积物、海水和淡水,如假单胞菌和产碱杆菌属的物种(Tiedje, 1988)。负责脱氮的生物耦合黄铁矿氧化可能涉及硫杆菌和披毛菌属物种(例如Appelo和Postma, 1993)。一般来说,它可以假定,如果足够的电子给体-有机碳或黄铁矿和氮氧化物在低氧环境中,细菌与适当的代谢能力将脱氮利基。所有denitri-fiers在自然环境中被认为是有能力完成脱氮序列导致N2作为最终产品(费尔斯通和戴维森,1989)。
率的关键因素限制denitrifi-cation因环境而异的环境。大多数土壤表面,特别是受精土壤,包含足够的有机碳和没有-,脱氮和氧的存在通常限制。相同的一般适用于湖泊和海洋的水柱。在水生沉积物,氧气渗透强烈扩散限制和NO3的可用性,没有和一氧化二氮通常是限制因素(费尔斯通和戴维森,1989)。相比之下,捐赠者往往可用性控制脱氮率在许多地下水系统。因此,滚滚NO3和/或N2O-containing地下水可能会持续在一个贫氧环境(德西蒙和豪斯,1998;Groffman et al ., 1998)。河岸带是一个例外,因为相对较大的有机质的输入。这通常可以有效的去除地下水NO3,之前排放到地表水(Vidon和希尔,2004)。这个删除NO3可能伴随着显著的一氧化二氮生产(举起et al ., 2003)。
在土壤中,反硝化作用是极其变量在时间和空间上。这使得很难精确测量的脱氮率(霍夫斯特拉和Bouwman出版社;帕金,1990)和一氧化二氮交换(Lapitan et al ., 1999)。这种可变性与微尺度(毫米至厘米)造成的排水性良好的土壤不均匀性的存在,例如,蚯蚓铸件,粒子分解有机质和土壤总量。外面的有机碳粒子和聚合物氧化的,可以同时支持高硝化反硝化发生在低氧内部(帕金,1987)。这些微型网站解释为什么会发生反硝化作用即使在排水良好的土壤。
在土壤NO3生产(硝化)只发生在有氧条件下。氧状态,因此耦合no3却土壤中可以迅速变化取决于土壤湿度和随之而来的通过土壤氧气扩散速度(Tiedje, 1988)。快速变化的一个例子在脱氮氧状态变化的脉冲土壤反硝化后经常看到情景降雨或灌溉事件(罗尔斯顿et al ., 1982;Ryden, 1983;Sexstone et al ., 1985;范·凯塞尔et al ., 1993)。如果缺氧条件下坚持直到NO3枯竭、土壤NO3脱氮剂可能变得有限。
继续阅读:一氧化二氮下沉的可能性
这篇文章有用吗?