氮在海洋中的作用(海洋中的氮循环的过程和路径)

江南官网app 2023-06-29 19:05 编辑:jing 166阅读

1. 海洋中的氮循环的过程和路径

在过去的几千年中,海洋和陆地生态系统等自然碳源排人大气的大量CO2 已通过光合作用和海洋吸收等自然过程的清除作用几乎完全平衡。工业革命以前,大气中的CO2浓度平均值约为280×10∧(-6)。,变化幅度大约在10x 10∧(-6)以内,平均而言,这一时期的自然碳收支处于很好的平衡态。工业革命之后的几百年里,大气中的CO2。浓度增加31 ,1995年大气中的CO2浓度达到360×10∧(-6)。人类活动造成的碳收支失衡不断增长、积累,碳循环的平衡开始被破坏。这种非平衡态导致了大气中多余CO2。的累积。

    综合来说,人类活动对全球碳循环的影响体现在3方面:一是人为增加碳源;二是人为减少碳汇;三是气候变暖的反馈作用。虽然这种反馈通过自然作用完成,不是人类的直接行为,但是终究气候变暖是人类过度排放温室气体的后果,所以,将其归因于人为因素并不为过。 

2. 海洋中氮的分布

含氮量低是因为大海的冲刷

3. 海洋中氮的形态

(1)赤潮生物是引发赤潮的内在因素,有赤潮生物的存在是发生赤潮的前提;

(2)海水富营养化是赤潮生物快速繁殖的物质基础和首要条件,大量工农业废水、生活污水和养殖废水排入海洋,海水中氮、磷、硅等营养盐,水温、盐度、微量金属元素以及维生素类等含量大大增加,导致近海、河口、港湾富营养化程度日趋严重,赤潮频发;

(3)水文气象和海水理化因子是赤潮发生的重要原因,尤其海水温度是赤潮生物繁殖的重要条件。天气形势稳定,风力较小、阳光充足、适宜的水温和盐度是赤潮生物大量繁殖的有利条件。海潮流缓慢、水体交换弱,稳定的水文环境条件利于赤潮生物聚集。

4. 海洋生物参与氮循环

只要是因为造成海洋中氧供应受限区域固氮全部或大部丧失的是氨厌氧氧化,而非产生双氮气体的传统反硝化作用。

而Ward等人发现,在阿拉伯海中主导固氮丧失的是反硝化作用,而非氨厌氧氧化。在这一区域,反硝化细菌比氨厌氧氧化细菌更多,即使当氨厌氧氧化速度很显著时也是如此。这项工作解决了我们对全球氮循环和固氮存量的认识中一大不确定性问题,证实反硝化作用是整个海洋氮循环中的一个主要过程。

5. 海洋中的氮循环的过程和路径是什么

氮氧化物(NOx),是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称。

造成大气污染的NOx主要是指NO和NO2。

其中NO2的毒性比NO高4-5倍[3]。

大气中天然排放的NOx,主要来自土壤和海洋中有机物分解,属于自然界氮循环过程。

人为活动排放的NOx主要来自煤炭的燃烧过程,每燃烧1t 煤产生约 8-9Kg的氮氧化物[4]。

汽车尾气和石油燃烧的废气也含有NOx,人类使用肥料也会产生NOx。

6. 海洋氮的生物内循环过程

氮气进入生物群落主要是经过生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。具体过程如下:氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。

如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤,为动植物所利用,最终又在微生物的参与下返回大气中,如此反覆循环,以至无穷。

7. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化

1、机动车尾气:氮氧化物更重要的来源是机动车排放的尾气。也就是说,当汽车行驶时,内燃机燃烧过程的1600℃高温和富氧条件生成了氮氧化物。据统计,2008年,我国机动车保有量达到1.699亿辆。在北京、上海、广州等机动车保有量位于前40名的城市中,约50%的氮氧化物污染来自于机动车尾气的排放;深圳市机动车排放的氮氧化物占到了全市排放量的56.4%。而在民用车辆里,其中大型客车和重型货车排放的氮氧化物约占机动车排放氮氧化物总量的70%。

2、采暖燃烧的锅炉:采暖燃烧的锅炉也是氮氧化物的一大来源。据统计,在冬季采暖季节,北京大气中的氮氧化物浓度是夏天的10倍,当然,冬季排放的氮氧化物并没有比夏天多10倍,但由于夏天大气氧化性能好,能将氮氧化物快速转化掉。因此,冬季大气的氮氧化物污染问题显得更严重。

3、火力发电:空气中的氮氧化物,最大的来源是火力发电。据统计,2005年,我国氮氧化物排放总量超过1900万吨,其中火力发电是最大来源,燃煤电厂排放700万吨,其次是工业和交通运输部门,分别贡献了23%和20%。

4、其它 :氮氧化物天然排放的NOx,主要来自土壤和海洋中有机物的分解,属于自然界的氮循环过程。 人为活动排放的NO,大部分来自化石燃料的燃烧过程,如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程;也来自生产、使用硝酸的过程,如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。据80年代初估计,全世界每年由于人类活动向大气排放的NOx约5300万吨。NOx对环境的损害作用极大,它既是形成酸雨的主要物质之一,也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3的一个重要因子。

在高温燃烧条件下,NOx主要以NO的形式存在,最初排放的NOx中NO约占95%。 但是,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应,生成NO2,故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。空气中的NO和NO2通过光化学反应,相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时,NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO3)。在有催化剂存在时,如加上合适的气象条件,N02转变成硝酸的速度加快。特别是当NO2与SO2同时存在时,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。

此外,NOx还可以因飞行器在平流层中排放废气,逐渐积累,而使其浓度增大。NOx再与平流层内的O3发生反应生成NO与O2,N0与O进一步反应生成NO2和O2,从而打破O3平衡,使O3浓度降低,导致O3层的耗损。

8. 海洋中的氮循环的过程和路径有关吗

天然排放的氮氧化物主要来自土壤和海洋中有机物的分解,属于自然界的氮循环过程。人为活动排放的NO,大部分来自化石燃料的燃烧过程;也来自生产、使用硝酸的过程。

9. 氮在海洋中的循环

人类活动正在急剧改变全球氮和硫的吞吐量。大量的氮氧化物(NOx,约2吨摩尔/年),NH3(约4吨摩尔/年)和SO2(约2吨摩尔/年)流入大气中。 因化石燃料和生物质燃烧从地面流入大气的NOx流量超过了来自自然界的流量。NH3的流入主要是畜牧业造成的。大气中大部分人类活动产生的氮和硫以硝酸和硫酸的离解产物形态沉积到地球表面。由于大气中反应氮和硫很不稳定(维持几天到一周时间),大部分酸沉积发生在主要源头(北美洲东部, 欧洲和东南亚)下风的陆地、近海和大洋。

由于干沉积和酸雨导致的陆地和淡水生态系统的酸化早已是众所周知的环境问题。在海洋表面的沉积改变了海水的化学组成,导致海水酸化和总的碱性减弱。从全球范围来看,人类活动所造成的氮和硫的沉积引起海水化学成分变化,与由于人类活动产生的CO2而致海洋酸化及溶解无机碳储量增加量相比较只有百分之几。但是这种酸化的影响对于近海区可能很严重,因为这些区域由于人类的其他活动影响已很脆弱,如富营养化、污染和过度捕鱼等。人们已认识到海洋酸化对地域的生态系统会产生严重威胁,包括珊瑚礁和钙质有机生物为主的近海与深海底浮游生物的食物链。因此需要考虑来自非CO2的酸化源的直接和间接影响。

10. 海洋氮循环的主要过程

氮循环(Nitrogen Cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。

氮素在自然界中有多种存在形式,其中,数量最多的是大气中的氮气,总量约3.9×1015 t。除了少数原核生物以外,其他所有的生物都不能直接利用氮气。目前,陆地上生物体内储存的有机氮的总量达1.1×1010~1.4×1010 t。这部分氮素的数量尽管不算多,但是能够迅速地再循环,从而可以反复地供植物吸收利用。存在于土壤中的有机氮总量约为3.0×1011 t,这部分氮素可以逐年分解成无机态氮供植物吸收利用。海洋中的有机氮约为5.0×1011 t,这部分氮素可以被海洋生物循环利用。

构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。

11. 海水中的氮循环

(一定量海水中的氮含量) 与 (一定量海水中的磷含量)之比。

N/P比值表示出由于海洋中浮游植物同时消耗氮和磷,使氮和磷以同样的方式变化,故使N/P比值保持恒定。N∶P比值能反映浮游植物生长的总效应,也有人把它用于海水中不同水团的鉴定。

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