了解氮循环
在生物地球化学循环中，氮是研究最广泛的。检查摘要并了解其重要性
氮是地球上生命存在必不可少的化学元素，因为除了含氮碱基（构成 DNA 和 RNA 分子）之外，它还是我们体内所有氨基酸的组成部分。我们呼吸的空气中约有 78% 由大气中的氮 (N 2 ) 组成，这是其最大的储存库。其原因之一是N 2 是氮气的惰性形式，也就是说，它是一种在一般情况下不具有反应性的气体。因此，自行星形成以来，它一直在大气中积累。尽管如此，很少有生物能够以分子形式（N 2 ）吸收它。事实证明，氮，像铁和硫一样，参与了一个自然循环，在这个循环中，它的化学结构在每个阶段都经历了转变，作为其他反应的基础，从而被其他生物利用——这是非常重要的氮循环（或“氮循环”）。
大气中的 N 2 到达土壤，进入生态系统，必须经过一个称为固定的过程，该过程由一小群硝化细菌进行，这些细菌以 N 2 的形式去除氮并将其结合到它们的有机分子中。当细菌等生物体进行固定时，称为生物固定或生物固定。目前，还可以使用商业肥料进行固氮，以工业固氮为特征，这是一种广泛用于农业的方法。除了这些，还有物理固氮，通过闪电和电火花进行，氮被氧化并通过降雨带到土壤中，但这种方法固氮能力降低，对生物来说是不够的和地球上的生命来维持自己。
细菌在固定 N 2 时会释放氨 (NH 3 )。氨与土壤水分子接触时会形成氢氧化铵，氢氧化铵离子化后会生成铵 (NH 4 )，该过程是氮循环的一部分，称为氨化。在自然界中，氨和氨之间存在平衡，这是由 pH 值调节的。在 pH 值更高的环境中，NH 4 的形成占主导地位，而在更碱性的环境中，最常见的过程是 NH 3 的形成。这种铵往往被植物吸收和使用，植物的根部有细菌（细菌）。当由自由生活的细菌产生时，这种铵往往在土壤中可供其他细菌（硝化细菌）使用。
硝化细菌是化学合成的，也就是说，它们是自养生物（产生自己的食物），从化学反应中提取生存所需的能量。为了获得这种能量，他们倾向于氧化铵，将其转化为亚硝酸盐（NO 2 - ），然后转化为硝酸盐（NO 3 - ）。这个氮循环过程称为硝化作用。
硝酸盐在土壤中保持游离状态，在自然完整的环境中没有积累的趋势，这意味着它可以通过三种不同的途径：被植物吸收、反硝化或到达水体。反硝化作用和硝酸盐流入水体都会对环境产生负面影响。
对环境的影响
反硝化（或反硝化）是由称为反硝化菌的细菌进行的过程，该过程将硝酸盐再次转化为 N 2，将氮返回到大气中。除了 N 2 之外，其他可以产生的气体是一氧化氮 (NO)，它与大气中的氧气结合，有利于酸雨的形成，以及一氧化二氮 (N 2 O)，这是一种重要的气体温室效应，从而加剧全球变暖。
第三条路径是硝酸盐到达水体的路径，会导致称为富营养化的环境问题。这一过程的特点是湖泊或大坝水域中营养物质（主要是氮化合物和磷）的浓度增加。这种过量的营养有利于藻类的加速繁殖，最终阻碍光的通过，使水生环境失衡。在水生环境中提供这种过量营养物的另一种方法是未经充分处理就将污水排放到其中。
另一个需要考虑的问题是，当氮含量超出植物的同化能力时，也会对植物有害。因此，土壤中固定的过量氮会限制植物生长，损害作物。因此，在堆肥过程中还必须考虑碳/氮比，以便参与分解过程的微生物菌落的代谢始终处于活跃状态。
人类对氮的吸收
人类和其他动物可以通过摄入吸收这种物质的植物或根据食物链通过摄入以这些植物为食的其他动物来获得硝酸盐。这种硝酸盐从生物体（有机物）死亡或通过含有含氮化合物的排泄物（尿素或尿酸，在大多数陆地动物中，以及氨，在鱼的排泄物中）重新进入循环。因此，分解细菌会作用于释放氨的有机物。氨也可以通过转化氨的硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐，从而融入循环。
肥料的替代品
正如我们所看到的，土壤中氮的固定可以产生积极的影响，但这个过程发生过度，会对环境产生负面影响。人类对氮循环的干扰是通过工业固定（通过使用化肥）发生的，这会增加待固定氮的浓度，从而导致上述问题。
使用肥料的另一种方法是轮作，交替培养固氮植物和非固氮植物。固氮植物是那些有细菌和其他固定生物与其根相关的植物，如豆科植物（如豆类和大豆）。轮作有利于以比使用肥料更安全的量固定氮，提供与植物同化能力相容的养分，有利于它们的发育并降低到达水体的养分水平。一种称为“绿肥”的类似过程也可以用来代替肥料。
这个过程包括培养固氮植物并在它们产生种子之前割草，将它们留在原地作为覆盖物，以便可以进行其他物种的后续培养。就在下面，我们可以查看一张图片，该图片为我们总结了整篇文章中看到的内容：
厌氧氨氧化
英文的首字母缩写词（意思是氨的厌氧氧化）命名了一种从水和气体中去除氨的创新生物过程。
这是一条捷径，因为氨不需要被硝化为亚硝酸盐，而硝酸盐不需要反硝化回 N 2 形式。通过 ANAMMOX 工艺，氨将直接转化为氮气 (N 2 )。第一个大型车站于 2002 年在荷兰安装，到 2012 年，已有 11 个设施在运行。
ANAMMOX 工艺高效且可持续，可用于从废水中去除浓度大于 100 毫克/升的氨。在反应器内，硝化细菌和 ANAMMOX 共存，前者将大约一半的氨转化为氮化物（其组成中含有氮的化合物），而 ANAMMOX 细菌通过将氮化物和氨转化为氮气来发挥作用。
氨的厌氧氧化已被证明是有前景的，并且已经可以在废水处理、有机固体废物、食品和肥料工业等工业过程中找到。
