stringtranslate.com

Азотный цикл

Глобальный круговорот реактивного азота  [1] включая производство промышленных удобрений, [2] азот, фиксируемый природными экосистемами, [3] азот, фиксируемый океанами, [4] азот, фиксируемый сельскохозяйственными культурами, [5] NOx, выделяемый при сжигании биомассы, [6] ] NOx, выбрасываемый из почвы, [7] азот, фиксируемый молнией, [8] NH3, выбрасываемый наземными экосистемами, [9] осаждение азота на земные поверхности и океаны, [10] [11] NH3, выбрасываемый из океанов, [12] [ 13] [11] выбросы NO2 из атмосферы океана, [14] денитрификация в океанах, [4] [15] [11] и реактивное захоронение азота в океанах. [5]

Азотный цикл — это биогеохимический цикл , в ходе которого азот преобразуется во множество химических форм по мере его циркуляции в атмосфере , наземных и морских экосистемах . Преобразование азота может осуществляться как биологическими, так и физическими процессами. Важные процессы круговорота азота включают фиксацию , аммонификацию , нитрификацию и денитрификацию . Большую часть атмосферы Земли (78%) составляет атмосферный азот , [16] что делает ее крупнейшим источником азота. Однако доступность атмосферного азота для биологического использования ограничена, что приводит к нехватке пригодного для использования азота во многих типах экосистем .

Азотный цикл представляет особый интерес для экологов , поскольку доступность азота может влиять на скорость ключевых экосистемных процессов, включая первичное производство и разложение . Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива, использование искусственных азотных удобрений и выбросы азота в сточные воды, резко изменила глобальный цикл азота . [17] [18] [19] Изменение человеком глобального цикла азота может негативно повлиять на природную среду, а также на здоровье человека. [20] [21]

Процессы

Азот присутствует в окружающей среде в самых разных химических формах, включая органический азот, аммоний ( NH+4), нитрит ( NO−2), нитрат ( NO−3), закись азота ( N 2 O ), оксид азота (NO) или неорганический газообразный азот ( N 2 ). Органический азот может находиться в виде живого организма, гумуса или в виде промежуточных продуктов разложения органического вещества. Процессы круговорота азота заключаются в преобразовании азота из одной формы в другую. Многие из этих процессов осуществляются микробами либо в попытке собрать энергию, либо накопить азот в форме, необходимой для их роста. Например, азотистые отходы в моче животных расщепляются нитрифицирующими бактериями в почве, которые используются растениями. На диаграмме рядом показано, как эти процессы объединяются, образуя азотный цикл.

Фиксация азота

Превращение газообразного азота ( N 2 ) в нитраты и нитриты посредством атмосферных, промышленных и биологических процессов называется азотфиксацией. Атмосферный азот должен быть переработан или « фиксирован » в пригодную для использования в растениях форму. От 5 до 10 миллиардов кг в год фиксируется ударами молний , ​​но большая часть фиксации осуществляется свободноживущими или симбиотическими бактериями , известными как диазотрофы . Эти бактерии обладают ферментом нитрогеназой , который соединяет газообразный азот с водородом с образованием аммиака , который бактерии преобразуют в другие органические соединения . Большая часть биологической фиксации азота происходит за счет активности молибден (Мо)-нитрогеназы, обнаруженной у самых разных бактерий и некоторых архей . Мо-нитрогеназа представляет собой сложный двухкомпонентный фермент , имеющий несколько металлсодержащих простетических групп. [22] Примером свободноживущих бактерий является Azotobacter . Симбиотические азотфиксирующие бактерии, такие как Rhizobium, обычно живут в корневых клубеньках бобовых (например, гороха, люцерны и акации). Здесь они образуют мутуалистические отношения с растением, производя аммиак в обмен на углеводы . Из-за этой взаимосвязи бобовые часто увеличивают содержание азота в бедных азотом почвах. Некоторые виды, не относящиеся к бобовым, также могут образовывать такие симбиозы . Сегодня около 30% общего фиксированного азота производится промышленным путем с использованием процесса Хабера-Боша , [23] который использует высокие температуры и давления для преобразования газообразного азота и источника водорода (природного газа или нефти) в аммиак. [24]

Ассимиляция

Растения могут поглощать нитраты или аммоний из почвы своими корневыми волосками. Если нитрат абсорбируется, он сначала восстанавливается до ионов нитрита, а затем ионов аммония для включения в аминокислоты, нуклеиновые кислоты и хлорофилл. У растений, находящихся в симбиотических отношениях с ризобиями, часть азота усваивается в виде ионов аммония непосредственно из клубеньков. Сейчас известно, что между бактероидами ризобий и растениями существует более сложный круговорот аминокислот . Растение снабжает бактероиды аминокислотами, поэтому ассимиляция аммиака не требуется, и бактероиды передают аминокислоты (с новым фиксированным азотом) обратно растению, образуя таким образом взаимозависимые отношения. [25] В то время как многие животные, грибы и другие гетеротрофные организмы получают азот, потребляя аминокислоты , нуклеотиды и другие небольшие органические молекулы, другие гетеротрофы (включая многие бактерии ) способны использовать неорганические соединения, такие как аммоний, в качестве единственного источника азота. . Использование различных источников азота тщательно регулируется у всех организмов.

Аммонификация

Когда растение или животное умирает или животное выделяет отходы, первоначальная форма азота является органической . Бактерии или грибы превращают органический азот в останках обратно в аммоний ( NH+4), процесс, называемый аммонификацией или минерализацией . Участвующие ферменты:

Микробный цикл азота  [26] [27]
АНАММОКС – это анаэробное окисление аммония, ДНРА – диссимиляционное восстановление нитрата до аммония, а КОММАМОКС – полное окисление аммония.

Нитрификация

Превращение аммония в нитраты осуществляют преимущественно почвенные бактерии и другие нитрифицирующие бактерии. На первичной стадии нитрификации происходит окисление аммония ( NH+4) осуществляется бактериями, такими как виды Nitrosomonas , которые превращают аммиак в нитриты ( NO−2). Другие виды бактерий, такие как Nitrobacter , ответственны за окисление нитритов ( NO−2) в нитраты ( NO−3). Важно, чтобы аммиак ( NH 3 ) превращался в нитраты или нитриты, поскольку газообразный аммиак токсичен для растений.

Из-за очень высокой растворимости и неспособности почв удерживать анионы нитраты могут попадать в грунтовые воды . Повышенное содержание нитратов в грунтовых водах является проблемой при использовании питьевой воды, поскольку нитраты могут влиять на уровень кислорода в крови у младенцев и вызывать метгемоглобинемию или синдром голубого ребенка. [28] Там, где подземные воды пополняют речной поток, обогащенные нитратами подземные воды могут способствовать эвтрофикации - процессу, который приводит к высокой популяции и росту водорослей, особенно популяций сине-зеленых водорослей. Хотя нитраты не токсичны напрямую для рыб, как аммиак, они могут оказывать косвенное воздействие на рыбу, если способствуют эвтрофикации. Азот способствовал возникновению серьезных проблем эвтрофикации в некоторых водоемах. С 2006 года применение азотных удобрений все больше контролируется в Великобритании и США. Это происходит по той же схеме, что и контроль над фосфорными удобрениями, ограничение которых обычно считается необходимым для восстановления эвтрофированных водоемов.

Денитрификация

Денитрификация — это восстановление нитратов обратно в газообразный азот ( N
2), завершая азотный цикл. Этот процесс осуществляется бактериальными видами, такими как Pseudomonas и Paracoccus , в анаэробных условиях. Они используют нитрат в качестве акцептора электронов вместо кислорода во время дыхания. Эти факультативно (то есть факультативно) анаэробные бактерии могут жить и в аэробных условиях. Денитрификация происходит в анаэробных условиях, например, в заболоченных почвах. Денитрифицирующие бактерии используют нитраты в почве для дыхания и, следовательно, производят газообразный азот, который инертен и недоступен для растений. Денитрификация происходит как у свободноживущих микроорганизмов, так и у облигатных симбионтов анаэробных инфузорий. [29]

Диссимиляционное восстановление нитратов до аммония

Диссимиляционное восстановление нитратов до аммония (ДНРА), или аммонификация нитратов/нитритов, представляет собой анаэробный процесс дыхания . Микробы, которые осуществляют ДНКРА, окисляют органическое вещество и используют нитрат в качестве акцептора электронов, восстанавливая его до нитрита , а затем до аммония ( NO−3 → НЕТ−2 → Нью-Хэмпшир+4). [30] И денитрифицирующие, и нитрат-аммонифицирующие бактерии будут конкурировать за нитраты в окружающей среде, хотя DNRA действует для сохранения биодоступного азота в виде растворимого аммония, а не для производства газообразного динитрога. [31]

Анаэробное окисление аммиака

В этом биологическом процессе нитрит и аммиак преобразуются непосредственно в молекулярный азот ( N
2) газ. Этот процесс составляет основную часть преобразования азота в океанах. Сбалансированная формула этой химической реакции « анаммокс »: NH.+4+ НЕТ−2 → N 2 + 2 H 2 O (Δ G ° =−357 кДж⋅моль −1 ). [32]

Другие процессы

Хотя фиксация азота является основным источником доступного для растений азота в большинстве экосистем , в районах с богатой азотом коренной породой разрушение этой породы также служит источником азота. [33] [34] [35] Восстановление нитратов также является частью цикла железа : в бескислородных условиях Fe(II) может отдавать электрон NO.−3и окисляется до Fe(III), а NO−3сводится к НЕТ−2, N 2 O, N 2 и NH+4в зависимости от условий и видов микроорганизмов. [36] Фекальные шлейфы китообразных также действуют как связующее звено в морском азотном цикле, концентрируя азот в эпипелагических зонах океанской среды перед его рассеиванием через различные морские слои, что в конечном итоге повышает первичную продуктивность океана. [37]

Морской азотный цикл

Морской азотный цикл
Основные изученные процессы цикла азота в различных морских средах. Каждая цветная стрелка представляет преобразование N: N
2фиксация (красный), нитрификация (голубой), восстановление нитратов (фиолетовый), ДНКРА (пурпурный), денитрификация (аквамарин), N-дамо (зеленый) и анаммокс (оранжевый). Черные изогнутые стрелки обозначают физические процессы, такие как адвекция и диффузия. [38]
Морской азотный цикл в условиях будущего закисления океана  [39]

Круговорот азота также является важным процессом в океане. Хотя общий цикл аналогичен, существуют разные игроки [40] и способы переноса азота в океане. Азот попадает в воду с осадками, стоками или в виде N.
2из атмосферы. Азот не может быть использован фитопланктоном в виде N
2поэтому он должен подвергаться фиксации азота, которая осуществляется преимущественно цианобактериями . [41] Без поставок фиксированного азота в морской цикл, фиксированный азот будет израсходован примерно за 2000 лет. [42] Фитопланктону необходим азот в биологически доступных формах для первоначального синтеза органического вещества. Аммиак и мочевина попадают в воду при выделении планктона. Источники азота удаляются из эвфотической зоны за счет движения органического вещества вниз. Это может произойти в результате затопления фитопланктона, вертикального перемешивания или затопления отходов вертикальных мигрантов. В результате погружения аммиак попадает на меньшие глубины ниже эвфотической зоны. Бактерии способны превращать аммиак в нитрит и нитрат, но они ингибируются светом, поэтому это должно происходить ниже эвфотической зоны. [43] Аммонификация или минерализация осуществляется бактериями для преобразования органического азота в аммиак. Затем может произойти нитрификация с преобразованием аммония в нитрит и нитрат. [44] Нитраты могут быть возвращены в эвфотическую зону путем вертикального перемешивания и подъема вверх, где они могут быть поглощены фитопланктоном для продолжения цикла. Н
2могут быть возвращены в атмосферу путем денитрификации .

Считается, что аммоний является предпочтительным источником фиксированного азота для фитопланктона, поскольку его ассимиляция не включает окислительно-восстановительную реакцию и, следовательно, требует мало энергии. Для ассимиляции нитрата требуется окислительно-восстановительная реакция, но он более распространен, поэтому большая часть фитопланктона адаптировалась к ферментам, необходимым для такого восстановления ( нитратредуктаза ). Есть несколько примечательных и хорошо известных исключений, к которым относятся большинство прохлорококков и некоторые синехококки , которые могут поглощать азот только в виде аммония. [42]

Питательные вещества в океане распределены неравномерно. Области апвеллинга обеспечивают поступление азота из-под эвфотической зоны. Прибрежные зоны обеспечивают азот из стока, и вдоль побережья легко происходит апвеллинг. Однако скорость поглощения азота фитопланктоном снижается в олиготрофных водах круглый год и в водах умеренного пояса летом, что приводит к снижению первичной продукции. [45] Распределение различных форм азота также варьируется в океанах.

Нитраты обеднены в приповерхностных водах, за исключением районов апвеллинга. Прибрежные регионы апвеллинга обычно имеют высокие уровни нитратов и хлорофиллов в результате увеличения производства. Однако существуют области с высоким содержанием нитратов на поверхности, но низким содержанием хлорофилла, которые называются областями HNLC (высокий азот, низкий хлорофилл). Лучшее объяснение регионов HNLC связано с нехваткой железа в океане, которое может играть важную роль в динамике океана и круговороте питательных веществ. Поступление железа варьируется в зависимости от региона и попадает в океан с пылью (пылевыми бурями) и вымывается из горных пород. Железо рассматривается как настоящий элемент, ограничивающий продуктивность экосистемы океана.

Максимальные концентрации аммония и нитрита наблюдаются на глубине 50–80 м (нижний конец эвфотической зоны) с уменьшением концентрации ниже этой глубины. Такое распределение можно объяснить тем, что нитрит и аммоний являются промежуточными соединениями. Они быстро производятся и потребляются через толщу воды. [42] Количество аммония в океане примерно на 3 порядка меньше, чем нитратов. [42] Среди аммония, нитрита и нитрата нитрит имеет самую высокую скорость оборота. Он может образовываться при ассимиляции нитратов, нитрификации и денитрификации; однако он немедленно снова потребляется.

Новый и регенерированный азот

Азот, поступающий в эвфотическую зону, называется новым азотом, поскольку он вновь поступает из-за пределов продуктивного слоя. [41] Новый азот может поступать из-под эвфотической зоны или из внешних источников. Внешние источники — это апвеллинг из глубокой воды и фиксация азота. Если органическое вещество съедается, выдыхается, попадает в воду в виде аммиака и повторно включается в органическое вещество фитопланктоном, это считается переработанным/регенерированным производством.

Новая продукция является важным компонентом морской среды. Одна из причин заключается в том, что только постоянный приток нового азота может определить общую способность океана производить устойчивый улов рыбы. [45] Вылов рыбы на участках с регенерированным азотом приведет к снижению содержания азота и, следовательно, к снижению первичной продукции. Это окажет негативное влияние на систему. Однако, если рыбу вылавливать в районах с новым азотом, азот будет пополняться.

Будущее подкисление

Как показано на диаграмме справа, дополнительный углекислый газ поглощается океаном и реагирует с водой, образуется угольная кислота, которая расщепляется как на бикарбонат ( H
2СО
3) и водород ( H+
) ионы (серая стрелка), которые уменьшают биодоступность карбонатов и снижают pH океана (черная стрелка). Это, вероятно, усилит фиксацию азота диазотрофами (серая стрелка), которые используют H+
ионы для преобразования азота в биодоступные формы, такие как аммиак ( NH
3) и ионы аммония ( NH+4). Однако по мере снижения pH и большего количества аммиака в ионы аммония (серая стрелка) происходит меньше окисления аммиака в нитрит (NO–
2), что приводит к общему снижению нитрификации и денитрификации (черные стрелки). Это, в свою очередь, приведет к дальнейшему накоплению фиксированного азота в океане, что может привести к эвтрофикации . Серые стрелки обозначают увеличение, а черные стрелки — уменьшение соответствующего процесса. [39]

Влияние человека на круговорот азота

Внесение азотных удобрений
Азот при производстве навоза

В результате широкого выращивания бобовых культур (особенно сои , люцерны и клевера ), растущего использования процесса Габера-Боша при создании химических удобрений, а также загрязнения окружающей среды, выбрасываемого транспортными средствами и промышленными предприятиями, человечество более чем вдвое увеличило ежегодный объем выбросов. перевод азота в биологически доступные формы. [28] Кроме того, люди внесли значительный вклад в перенос следов азота с Земли в атмосферу и с суши в водные системы. Антропогенные изменения глобального азотного цикла наиболее интенсивны в развитых странах и в Азии, где выбросы транспортных средств и промышленное сельское хозяйство являются самыми высокими. [46]

Производство Nr, реактивного азота , за последнее столетие увеличилось более чем в 10 раз из-за глобальной индустриализации . [2] [47] Эта форма азота каскадно проходит через биосферу с помощью различных механизмов и накапливается, поскольку скорость его образования превышает скорость денитрификации . [48]

Закись азота ( N
2O ) поднялся в атмосферу в результате сельскохозяйственных удобрений, сжигания биомассы, скота и откормочных площадок, а также промышленных источников. [49] Н
2O оказывает вредное воздействие на стратосферу , где он распадается и действует как катализатор разрушения атмосферного озона . Закись азота также является парниковым газом и в настоящее время является третьим по величине фактором глобального потепления после углекислого газа и метана . Хотя он не так распространен в атмосфере, как углекислый газ, при эквивалентной массе он почти в 300 раз более эффективен по своей способности согревать планету. [50]

Аммиак ( NH
3) в атмосфере утроилось в результате деятельности человека. Это реагент в атмосфере, где он действует как аэрозоль , ухудшая качество воздуха и прилипая к каплям воды, что в конечном итоге приводит к образованию азотной кислоты ( H NO 3 ), вызывающей кислотные дожди . Атмосферный аммиак и азотная кислота также повреждают дыхательные системы.

Очень высокая температура молнии естественным образом производит небольшое количество NO.
Икс, Нью-Хэмпшир
3и ХНО
3, но высокотемпературное горение способствовало увеличению потока NO в 6 или 7 раз.
Иксв атмосферу. Его производство зависит от температуры сгорания: чем выше температура, тем больше NO.
Икспроизводится. Сжигание ископаемого топлива вносит основной вклад, но также и биотопливо, и даже сжигание водорода. Однако скорость, с которой водород впрыскивается непосредственно в камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания, можно контролировать, чтобы предотвратить более высокие температуры сгорания, приводящие к образованию NO.
Икс.

Аммиак и оксиды азота активно изменяют химический состав атмосферы . Они являются предшественниками образования тропосферного (нижних слоев атмосферы) озона, который способствует образованию смога и кислотных дождей , наносит ущерб растениям и увеличивает поступление азота в экосистемы. Экосистемные процессы могут усиливаться при внесении азотных удобрений , но антропогенное воздействие также может привести к насыщению азотом, что снижает продуктивность и может нанести ущерб здоровью растений, животных, рыб и людей. [28]

Сокращение биоразнообразия может также произойти, если более высокая доступность азота приведет к увеличению количества трав, требовательных к азоту, что приведет к деградации бедных азотом пустошей с большим видовым разнообразием . [51]

Последствия модификации азотистого цикла человеком

Расчетный избыток азота (разница между внесением неорганических и органических удобрений, атмосферным осаждением, фиксацией и поглощением сельскохозяйственными культурами) в 2005 году по всей Европе.

Воздействие на природные системы

Показано , что повышение уровня отложений азота оказывает ряд негативных последствий как на наземные, так и на водные экосистемы. [52] [53] Азотные газы и аэрозоли могут быть непосредственно токсичными для некоторых видов растений, влияя на надземную физиологию и рост растений вблизи крупных точечных источников азотного загрязнения. Могут также произойти изменения в видах растений, поскольку накопление соединений азота увеличивает его доступность в данной экосистеме, что в конечном итоге приводит к изменению видового состава, разнообразия растений и круговорота азота. Аммиак и аммоний — две восстановленные формы азота — могут со временем оказаться вредными из-за повышенной токсичности для чувствительных видов растений, [54] особенно тех, которые привыкли использовать нитраты в качестве источника азота, вызывая плохое развитие их корней и стреляет. Повышенное отложение азота также приводит к подкислению почвы, что увеличивает выщелачивание основных катионов в почве и количество алюминия и других потенциально токсичных металлов, а также уменьшает количество происходящей нитрификации и увеличивает количество растительного мусора. Из-за продолжающихся изменений, вызванных высокими отложениями азота, восприимчивость окружающей среды к экологическому стрессу и нарушениям, таким как вредители и патогены , может увеличиться, что делает ее менее устойчивой к ситуациям, которые в противном случае мало повлияли бы на ее долгосрочную жизнеспособность.

Дополнительные риски, связанные с увеличением доступности неорганического азота в водных экосистемах, включают закисление воды; эвтрофикация систем пресной и соленой воды; и проблемы токсичности для животных, включая человека. [55] Эвтрофикация часто приводит к снижению уровня растворенного кислорода в толще воды, включая гипоксические и бескислородные условия, что может привести к гибели водной фауны. Относительно сидячие бентосы, или обитающие на дне существа, особенно уязвимы из-за отсутствия подвижности, хотя гибель крупных рыб не является редкостью. Океанические мертвые зоны возле устья Миссисипи в Мексиканском заливе являются хорошо известным примером гипоксии , вызванной цветением водорослей . [56] [57] Нью-йоркские озера Адирондак, Катскиллс , Гудзонское нагорье, плато Ренсселер и некоторые части Лонг-Айленда демонстрируют воздействие осадков азотной кислоты, что приводит к гибели рыбы и многих других водных видов. [58]

Аммиак ( NH
3) очень токсичен для рыб, поэтому необходимо тщательно контролировать уровень аммиака, выбрасываемого из очистных сооружений. Чтобы предотвратить гибель рыбы, часто желательно проводить нитрификацию посредством аэрации перед сбросом. Внесение земли может быть привлекательной альтернативой аэрации.

Влияние на здоровье человека: накопление нитратов в питьевой воде

Утечка Nr (реактивного азота) в результате деятельности человека может вызвать накопление нитратов в природной водной среде, что может оказать вредное воздействие на здоровье человека. Чрезмерное использование азотных удобрений в сельском хозяйстве было одним из основных источников загрязнения нитратами грунтовых и поверхностных вод. [59] [60] Из-за своей высокой растворимости и низкой задержки в почве нитраты могут легко выходить из подпочвенного слоя в грунтовые воды, вызывая загрязнение нитратами. Некоторые другие рассредоточенные источники загрязнения нитратами подземных вод связаны с кормлением скота, загрязнением животных и людей, а также бытовыми и промышленными отходами. Поскольку подземные воды часто служат основным источником бытовой воды, загрязнение нитратами может распространяться из подземных вод в поверхностные и питьевые воды в процессе производства питьевой воды , особенно для небольших общинных систем водоснабжения, где используются плохо регулируемые и антисанитарные воды. [61]

Стандарт ВОЗ для питьевой воды составляет 50 мг NO.−3L -1 для кратковременного воздействия и для 3 мг NO.−3L -1 хронические эффекты. [62] Попадая в организм человека, нитрат может вступать в реакцию с органическими соединениями посредством реакций нитрозирования в желудке с образованием нитрозаминов и нитрозамидов , которые участвуют в некоторых типах рака (например, раке полости рта и раке желудка ). [63]

Воздействие на здоровье человека: качество воздуха

Деятельность человека также радикально изменила глобальный цикл азота за счет производства азотистых газов, что связано с глобальным загрязнением атмосферы азотом. Существует множество источников атмосферных потоков реактивного азота (Nr). Сельскохозяйственные источники реактивного азота могут производить выбросы в атмосферу аммиака ( NH 3 ), оксидов азота ( NO
Икс) и закись азота ( N
2О ). Процессы горения в производстве энергии, на транспорте и в промышленности также могут приводить к образованию нового химически активного азота за счет выбросов NO .
Икс, непреднамеренный ненужный продукт. Когда эти химически активные азоты выбрасываются в нижние слои атмосферы, они могут вызвать образование смога, твердых частиц и аэрозолей, которые вносят основной вклад в неблагоприятное воздействие загрязнения воздуха на здоровье человека. [64] В атмосфере НЕТ.
2можно окислить до азотной кислоты ( HNO
3), и он может далее реагировать с NH
3с образованием нитрата аммония, что способствует образованию той или иной нитрата. Более того, НХ
3может реагировать с другими кислыми газами ( серной и соляной кислотами ) с образованием аммонийсодержащих частиц, которые являются предшественниками вторичных органических аэрозольных частиц в фотохимическом смоге . [65]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фаулер, Дэвид ; Койл, Мхайри; Скиба, Уте; Саттон, Марк А.; Кейп, Дж. Нил; Рейс, Стефан; Шеппард, Люси Дж.; Дженкинс, Алан; Гриззетти, Бруна; Галлоуэй, JN; Витоусек, П; Лич, А; Бауман, А. Ф.; Баттербах-Баль, К.; Дентенер, Ф; Стивенсон, Д; Аманн, М; Восс, М. (5 июля 2013 г.). «Глобальный азотный цикл в XXI веке». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 368 (1621): 20130164. doi :10.1098/rstb.2013.0164. ПМЦ  3682748 . ПМИД  23713126.
  2. ^ аб Галлоуэй, JN; Таунсенд, Арканзас; Эрисман, Дж.В.; Бекунда, М.; Кай, З.; Френи-младший; Мартинелли, Луизиана; Зейтцингер, СП; Саттон, Массачусетс (2008). «Трансформация азотного цикла: последние тенденции, вопросы и потенциальные решения» (PDF) . Наука . 320 (5878): 889–892. Бибкод : 2008Sci...320..889G. дои : 10.1126/science.1136674. ISSN  0036-8075. PMID  18487183. S2CID  16547816. Архивировано (PDF) из оригинала 8 ноября 2011 г. Проверено 23 сентября 2019 г.
  3. ^ Витоусек, премьер-министр; Менге, DNL; Рид, Южная Каролина; Кливленд, CC (2013). «Биологическая фиксация азота: темпы, закономерности и экологический контроль в наземных экосистемах». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1621): 20130119. doi :10.1098/rstb.2013.0119. ПМЦ 3682739 . ПМИД  23713117. 
  4. ^ Аб Восс, М.; Банге, Х.В.; Диппнер, Дж.В.; Мидделбург, Джей-Джей; Монтойя, Япония; Уорд, Б. (2013). «Цикл морского азота: недавние открытия, неопределенности и потенциальная значимость изменения климата». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1621): 20130121. doi :10.1098/rstb.2013.0121. ПМЦ 3682741 . ПМИД  23713119. 
  5. ^ аб Фаулер, Дэвид ; Койл, Мхайри; Скиба, Уте; Саттон, Марк А.; Кейп, Дж. Нил; Рейс, Стефан; Шеппард, Люси Дж.; Дженкинс, Алан; Гриззетти, Бруна; Галлоуэй, JN; Витоусек, П; Лич, А; Бауман, А.Ф.; Баттербах-Баль, К.; Дентенер, Ф; Стивенсон, Д; Аманн, М; Восс, М. (5 июля 2013 г.). «Глобальный азотный цикл в двадцать первом веке». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 368 (1621): 20130164. doi :10.1098/rstb.2013.0164. ПМЦ 3682748 . ПМИД  23713126. 
  6. ^ Вуурен, Детлеф П. ван; Бауман, Лекс Ф; Смит, Стивен Дж; Дентенер, Фрэнк (2011). «Глобальные прогнозы антропогенных выбросов реактивного азота в атмосферу: оценка сценариев в научной литературе». Текущее мнение об экологической устойчивости . 3 (5): 359–369. Бибкод : 2011COES....3..359В. doi :10.1016/j.cosust.2011.08.014. hdl : 1874/314192 . ISSN  1877-3435. S2CID  154935568.
  7. ^ Пилегаард, К. (2013). «Процессы регулирования выбросов оксида азота из почв». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1621): 20130126. doi :10.1098/rstb.2013.0126. ПМЦ 3682746 . ПМИД  23713124. 
  8. ^ Леви, Х.; Моксим, WJ; Касибхатла, PS (1996). «Глобальный трехмерный, зависящий от времени источник молний тропосферных NOx». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 101 (Д17): 22911–22922. Бибкод : 1996JGR...10122911L. дои : 10.1029/96jd02341. ISSN  0148-0227.
  9. ^ Саттон, Массачусетс; Рейс, С.; Риддик, С.Н.; Драгосиц, У.; Немиц, Э.; Теобальд, MR; Тан, Ю.С.; Брабан, CF; Вьено, М. (2013). «К климатозависимой парадигме выбросов и отложений аммиака». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1621): 20130166. doi :10.1098/rstb.2013.0166. ПМЦ 3682750 . ПМИД  23713128. 
  10. ^ Дентенер, Ф.; Древет, Дж.; Ламарк, Дж. Ф.; Бей, И.; Эйкхаут, Б.; Фиоре, AM; Хоглустейн, Д.; Горовиц, ЛВ; Крол, М. (2006). «Отложения азота и серы в региональном и глобальном масштабах: мультимодельная оценка» (PDF) . Глобальные биогеохимические циклы . 20 (4): н/д. Бибкод : 2006GBioC..20.4003D. дои : 10.1029/2005GB002672. S2CID  839759.
  11. ^ abc Дуче, РА; Ларош, Дж.; Альтьери, К.; Арриго, КР; Бейкер, Арканзас; Капоне, генеральный директор; Корнелл, С.; Дентенер, Ф.; Галлоуэй, Дж. (2008). «Воздействие атмосферного антропогенного азота на открытый океан». Наука . 320 (5878): 893–7. Бибкод : 2008Sci...320..893D. дои : 10.1126/science.1150369. hdl : 21.11116/0000-0001-CD7A-0 . PMID  18487184. S2CID  11204131.
  12. ^ Бауман, Л.; Гольдевейк, КК; Ван дер Хук, KW; Бойзен, AHW; Ван Вуурен, ДП; Виллемс, Дж.; Руфино, MC; Стефест, Э. (16 мая 2011 г.). «Изучение глобальных изменений в циклах азота и фосфора в сельском хозяйстве, вызванных животноводством в период 1900-2050 годов». Труды Национальной академии наук . 110 (52): 20882–7. дои : 10.1073/pnas.1012878108 . ПМК 3876211 . ПМИД  21576477. 
  13. ^ Соломон, Сьюзен (2007). Изменение климата 2007: основы физической науки . Опубликовано для Межправительственной группы экспертов по изменению климата [издательством Cambridge University Press]. ISBN 9780521880091. ОСЛК  228429704.
  14. ^ Саттон, Марк А., изд. (14 апреля 2011 г.). Европейская оценка азота: источники, последствия и политические перспективы . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781107006126. ОСЛК  690090202.
  15. ^ Дойч, Кертис; Сармьенто, Хорхе Л.; Сигман, Дэниел М.; Грубер, Николас; Данн, Джон П. (2007). «Пространственная связь поступления и потерь азота в океане». Природа . 445 (7124): 163–167. Бибкод : 2007Natur.445..163D. дои : 10.1038/nature05392. ISSN  0028-0836. PMID  17215838. S2CID  10804715.
  16. ^ Стивен Б. Кэрролл; Стивен Д. Солт (2004). Экология для садоводов. Лесной пресс. п. 93. ИСБН 978-0-88192-611-8.
  17. ^ Кайперс, МММ; Марчант, Гонконг; Картал, Б (2011). «Микробная сеть круговорота азота». Обзоры природы Микробиология . 1 (1): 1–14. дои : 10.1038/nrmicro.2018.9. hdl : 21.11116/0000-0003-B828-1 . PMID  29398704. S2CID  3948918.
  18. ^ Галлоуэй, JN; и другие. (2004). «Азотные циклы: прошлое, настоящее и будущие поколения». Биогеохимия . 70 (2): 153–226. дои : 10.1007/s10533-004-0370-0. S2CID  98109580.
  19. ^ Рейс, Стефан; Бекунда, Матетете; Ховард, Клэр М; Каранджа, Нэнси; Винивартер, Уилфрид; Ян, Сяоюань; Бликер, Альберт; Саттон, Марк А. (1 декабря 2016 г.). «Синтез и обзор: решение проблемы управления азотом: от глобального до местного масштаба». Письма об экологических исследованиях . 11 (12): 120205. Бибкод : 2016ERL....11l0205R. дои : 10.1088/1748-9326/11/12/120205 . ISSN  1748-9326.
  20. ^ Гу, Баоцзин; Ге, Ин; Рен, Юань; Сюй, Бин; Ло, Вэйдун; Цзян, Хун; Гу, Биньхэ; Чанг, Цзе (17 августа 2012 г.). «Атмосферный химически активный азот в Китае: источники, последние тенденции и стоимость ущерба». Экологические науки и технологии . 46 (17): 9420–9427. Бибкод : 2012EnST...46.9420G. дои : 10.1021/es301446g. ISSN  0013-936X. ПМИД  22852755.
  21. ^ Ким, Харюн; Ли, Китак; Лим, Донг-Иль; Нам, Сын Иль; Ким, Тэ Ук; Ян, Джин-Ю Т.; Ко, Ён Хо; Шин, Кён Хун; Ли, Юнил (11 мая 2017 г.). «Распространенный антропогенный азот в отложениях северо-западной части Тихого океана». Экологические науки и технологии . 51 (11): 6044–52. Бибкод : 2017EnST...51.6044K. doi : 10.1021/acs.est.6b05316. ISSN  0013-936X. ПМИД  28462990.
  22. ^ Мойр, JWB, изд. (2011). Круговорот азота в бактериях: молекулярный анализ . Кайстер Академик Пресс . ISBN 978-1-904455-86-8.
  23. ^ Смит, Б.; Ричардс, РЛ; Ньютон, МЫ (2013) [2004]. Катализаторы азотфиксации: нитрогеназы, соответствующие химические модели и коммерческие процессы. Клювер. ISBN 9781402036118.
  24. ^ Смил, В. (1997). Циклы жизни . Научная американская библиотека. ISBN 9780716750796.
  25. ^ Уилли, Джоан М. (2011). Микробиология Прескотта (8-е изд.). МакГроу Хилл. п. 705. ИСБН 978-0-07-337526-7.
  26. ^ Спарачино-Уоткинс, Кортни; Штольц, Джон Ф.; Басу, Парта (16 декабря 2013 г.). «Нитрат и периплазматические нитратредуктазы». хим. Соц. Преподобный . 43 (2): 676–706. дои : 10.1039/c3cs60249d. ПМК 4080430 . ПМИД  24141308. 
  27. ^ Саймон, Йорг; Клотц, Мартин Г. (2013). «Разнообразие и эволюция биоэнергетических систем, участвующих в трансформациях микробных соединений азота». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1827 (2): 114–135. дои : 10.1016/j.bbabio.2012.07.005 . ПМИД  22842521.
  28. ^ abc Витоусек, премьер-министр; Абер, Дж; Ховарт, RW; Лайкенс, GE; Мэтсон, Пенсильвания; Шиндлер, Д.В.; Шлезингер, штат Вашингтон; Тилман, Джорджия (1997). «Изменение человеком глобального азотного цикла: источники и последствия» (PDF) . Экологические приложения . 1 (3): 1–17. doi :10.1890/1051-0761(1997)007[0737:HAOTGN]2.0.CO;2. hdl : 1813/60830 . ISSN  1051-0761.
  29. ^ Граф, Джон С.; Шорн, Сина; Китцингер, Катарина; Ахмеркамп, Серен; Вёле, Кристиан; Хюттель, Бруно; Шуберт, Карстен Дж.; Кайперс, Марсель ММ; Милучка, Яна (3 марта 2021 г.). «Анаэробный эндосимбионт генерирует энергию для инфузорий-хозяев путем денитрификации». Природа . 591 (7850): 445–450. Бибкод : 2021Natur.591..445G. дои : 10.1038/s41586-021-03297-6 . ISSN  0028-0836. ПМЦ 7969357 . ПМИД  33658719. 
  30. ^ Лам, Филлис; Кайперс, Марсель М.М. (2011). «Микробные азотные процессы в зонах минимума кислорода». Ежегодный обзор морской науки . 3 : 317–345. Бибкод : 2011ARMS....3..317L. doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142814. hdl : 21.11116/0000-0001-CA25-2 . ПМИД  21329208.
  31. ^ Марчант, Гонконг; Лавик, Г.; Холтаппельс, М.; Кайперс, МММ (2014). «Судьба нитратов в проницаемых отложениях приливной зоны». ПЛОС ОДИН . 9 (8): е104517. Бибкод : 2014PLoSO...9j4517M. дои : 10.1371/journal.pone.0104517 . ПМК 4134218 . ПМИД  25127459. 
  32. ^ "Анаммокс". Анаммокс — MicrobeWiki . МикробВики. Архивировано из оригинала 27 сентября 2015 г. Проверено 5 июля 2015 г.
  33. ^ «Исследование азота может« потрясти »мир растений» . NPR.org . 06 сентября 2011 г. Архивировано из оригинала 5 декабря 2011 г. Проверено 22 октября 2011 г.
  34. ^ Шур, ЕАГ (2011). «Экология: Азот из глубин». Природа . 477 (7362): 39–40. Бибкод : 2011Natur.477...39S. дои : 10.1038/477039а . PMID  21886152. S2CID  2946571.
  35. ^ Морфорд, СЛ; Хоултон, БЗ; Дальгрен, Р.А. (2011). «Увеличение запасов углерода и азота в лесных экосистемах из богатой азотом коренной породы». Природа . 477 (7362): 78–81. Бибкод :2011Природа.477...78М. дои : 10.1038/nature10415. PMID  21886160. S2CID  4352571.
  36. ^ Бургин, Эми Дж.; Ян, Венди Х.; Гамильтон, Стивен К.; Сильвер, Уэнди Л. (2011). «Помимо углерода и азота: как микробная энергетическая экономика объединяет элементарные циклы в различных экосистемах». Границы в экологии и окружающей среде . 9 (1): 44–52. дои : 10.1890/090227. hdl : 1808/21008 . ISSN  1540-9309.
  37. ^ Роман, Дж.; Маккарти, Джей-Джей (2010). «Китовый насос: морские млекопитающие повышают первичную продуктивность в прибрежном бассейне». ПЛОС ОДИН . 5 (10): е13255. Бибкод : 2010PLoSO...513255R. дои : 10.1371/journal.pone.0013255 . ПМЦ 2952594 . ПМИД  20949007. 
  38. ^ Пахарес Морено, С.; Рамос, Р. (2019). «Процессы и микроорганизмы, участвующие в морском азотном цикле: знания и пробелы». Границы морской науки . 6 : 739. дои : 10.3389/fmars.2019.00739 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  39. ^ Аб О'Брайен, Пол А.; Морроу, Кэтлин М.; Уиллис, Бетт Л.; Борн, Дэвид Г. (2016). «Последствия закисления океана для морских микроорганизмов, от свободноживущих до ассоциированных с хозяином». Границы морской науки . 3 . дои : 10.3389/fmars.2016.00047 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  40. ^ Моултон, Орисса М; Альтабет, Марк А; Беман, Дж. Майкл; Диган, Линда А; Льорет, Хавьер; Лайонс, Миган К; Нельсон, Джеймс А; Пфистер, Кэтрин А. (май 2016 г.). «Микробные ассоциации с макробиотой в прибрежных экосистемах: закономерности и последствия для круговорота азота». Границы в экологии и окружающей среде . 14 (4): 200–8. дои : 10.1002/плата.1262. hdl : 1912/8083 . ISSN  1540-9295.
  41. ^ Аб Миллер, Чарльз (2008). Биологическая океанография . Блэквелл. стр. 60–62. ISBN 978-0-632-05536-4.
  42. ^ abcd Грубер, Николас (2008). Азот в морской среде . Эльзевир. стр. 1–35. ISBN 978-0-12-372522-6.
  43. ^ Миллер, Чарльз (2008). Биологическая океанография . Блэквелл. стр. 60–62. ISBN 978-0-632-05536-4.
  44. ^ Бойс, Эллиот, Сьюзен, Майкл. «Учебный блок: Морская среда азотного цикла». Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 года . Проверено 22 октября 2011 г.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  45. ^ Аб Лалли, Парсонс, Кэрол, Тимоти (1997). Биологическая океанография: Введение . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-3384-0.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  46. ^ Голландия, Элизабет А.; Дентенер, Фрэнк Дж.; Брасвелл, Бобби Х.; Сульцман, Джеймс М. (1999). «Современные и доиндустриальные глобальные балансы реактивного азота». Биогеохимия . 46 (1–3): 7. дои : 10.1007/BF01007572. S2CID  189917368.
  47. ^ Гу, Баоцзин; Ге, Ин; Рен, Юань; Сюй, Бин; Ло, Вэйдун; Цзян, Хун; Гу, Биньхэ; Чанг, Цзе (4 сентября 2012 г.). «Атмосферный химически активный азот в Китае: источники, последние тенденции и стоимость ущерба». Экологические науки и технологии . 46 (17): 9420–7. Бибкод : 2012EnST...46.9420G. дои : 10.1021/es301446g. ISSN  0013-936X. ПМИД  22852755.
  48. ^ Косби, Б. Джек; Коулинг, Эллис Б.; Ховарт, Роберт В.; Зейтцингер, Сибил П.; Эрисман, Ян Виллем; Абер, Джон Д.; Галлоуэй, Джеймс Н. (1 апреля 2003 г.). «Азотный каскад». Бионаука . 53 (4): 341–356. doi : 10.1641/0006-3568(2003)053[0341:TNC]2.0.CO;2 . ISSN  0006-3568. S2CID  3356400.
  49. ^ Чапин, Сан-Франциско; Мэтсон, Пенсильвания; Муни, ХА (2002). Принципы экологии наземных экосистем. Спрингер. п. 345. ИСБН 0-387-95443-0.
  50. ^ Труды Научного комитета по проблемам окружающей среды (SCOPE) , Быстрая оценка международного проекта по биотопливу, 22–25 сентября 2008 г., Гуммерсбах, Германия, Р. В. Ховарт и С. Брингезу, редакторы. Краткое изложение 2009 г., стр. 3. Архивировано 6 июня 2009 г. в Wayback Machine.
  51. ^ Аэртс, Риен и Берендсе, Фрэнк (1988). «Влияние повышенной доступности питательных веществ на динамику растительности во влажных пустоши». Растительность . 76 (1/2): 63–69. дои : 10.1007/BF00047389. JSTOR  20038308. S2CID  34882407.
  52. ^ Боббинк, Р.; Хикс, К.; Галлоуэй, Дж.; Спрангер, Т.; Алкемаде, Р.; Эшмор, М.; Бустаманте, М.; Синдерби, С.; Дэвидсон, Э. (1 января 2010 г.). «Глобальная оценка воздействия отложений азота на разнообразие наземных растений: синтез» (PDF) . Экологические приложения . 20 (1): 30–59. дои : 10.1890/08-1140.1. ISSN  1939-5582. PMID  20349829. S2CID  4792945. Архивировано (PDF) из оригинала 30 сентября 2019 г. Проверено 30 сентября 2019 г.
  53. ^ Лю, Сюэцзюнь; Дуань, Лей; Мо, Цзянмин; Ду, Энзай; Шен, Цзяньлинь; Лу, Сянькай; Чжан, Ин; Чжоу, Сяобин; Он, Чун (2011). «Отложение азота и его экологическое воздействие в Китае: обзор». Загрязнение окружающей среды . 159 (10): 2251–2264. doi :10.1016/j.envpol.2010.08.002. ПМИД  20828899.
  54. ^ Бритто, Дев Т.; Кронцукер, Герберт Дж. (2002). «Токсичность NH4+ у высших растений: критический обзор». Журнал физиологии растений . 159 (6): 567–584. дои : 10.1078/0176-1617-0774.
  55. ^ Камаргоа, Хулио А.; Алонсо, Альваро (2006). «Экологические и токсикологические последствия загрязнения неорганическим азотом в водных экосистемах: глобальная оценка». Интернационал окружающей среды . 32 (6): 831–849. doi :10.1016/j.envint.2006.05.002. hdl : 10261/294824 . ПМИД  16781774.
  56. ^ Рабале, Нэнси Н .; Тернер, Р. Юджин; Уайзман, Уильям младший (2002). «Гипоксия Мексиканского залива», также известная как «Мертвая зона».". Annu. Rev. Ecol. Syst . 33 : 235–63. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150513. JSTOR  3069262.
  57. ^ Дибас, Шерил Лин. (2005). «Мертвые зоны, распространяющиеся в Мировом океане». Бионаука . 55 (7): 552–557. doi : 10.1641/0006-3568(2005)055[0552:DZSIWO]2.0.CO;2 .
  58. ^ Охрана окружающей среды штата Нью-Йорк, Воздействие кислотных отложений на окружающую среду: озера [1]. Архивировано 24 ноября 2010 г. в Wayback Machine.
  59. ^ Пауэр, Дж. Ф.; Шеперс, Дж. С. (1989). «Нитратное загрязнение подземных вод в Северной Америке». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 26 (3–4): 165–187. дои : 10.1016/0167-8809(89)90012-1. ISSN  0167-8809.
  60. ^ Штребель, О.; Дуйнисвелд, WHM; Бетчер, Дж. (1989). «Нитратное загрязнение подземных вод в Западной Европе». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 26 (3–4): 189–214. дои : 10.1016/0167-8809(89)90013-3. ISSN  0167-8809.
  61. ^ Фьютрелл, Лорна (2004). «Нитраты в питьевой воде, метгемоглобинемия и глобальное бремя болезней: обсуждение». Перспективы гигиены окружающей среды . 112 (14): 1371–4. дои : 10.1289/ehp.7216. ПМК 1247562 . ПМИД  15471727. 
  62. ^ Глобальная обсерватория здравоохранения: (GHO) . Всемирная организация здравоохранения. ОСЛК  50144984.
  63. ^ Кантер, Ларри В. (22 января 2019 г.), «Иллюстрации загрязнения подземных вод нитратами», Нитраты в подземных водах , Routledge, стр. 39–71, doi : 10.1201/9780203745793-3, ISBN 9780203745793, S2CID  133944481
  64. ^ Кампа, Марилена; Кастанас, Элиас (2008). «Влияние загрязнения воздуха на здоровье человека». Загрязнение окружающей среды . 151 (2): 362–367. doi :10.1016/j.envpol.2007.06.012. PMID  17646040. S2CID  38513536.
  65. ^ Эрисман, JW; Галлоуэй, JN; Зейтцингер, С.; Бликер, А.; Диз, Северная Каролина; Петреску, АМР; Лич, AM; де Врис, В. (27 мая 2013 г.). «Последствия человеческой модификации глобального азотного цикла». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1621): 20130116. doi :10.1098/rstb.2013.0116. ПМЦ 3682738 . ПМИД  23713116.