全球氮循环

亚热带盐沼湿地土壤氮循环关键过程对全球变化的响应

摘要

河口盐沼湿地受到了陆地和海洋相互作用的影响，可以认为是生物活动较为活跃的地区，同时也是地球化学过程最为活跃的地区，对人类和社会有着重要的影响。氮在大气组分占78%，是大气圈中最丰富的元素，其在环境介质中的含量会直接影响到周围生物的生长。由于目前大量的人为输入氮源对河口的盐沼湿地已经产生了巨大的影响，河口地带出现赤潮、河口溶解氧含量锐减,以及大量的温室气体从河口溢出等环境效应。本研究以福州闽江河口盐沼湿地为研究对象，充分的研究了土壤氮循环的关键过程对全球变化的响应，通过野外采集、实验室模拟的方式，定量的研究了闽江河口盐沼湿地土壤-水体界面的氮循环过程，分别研究了盐入侵、植物入侵、酸沉降和盐沼湿地改为养虾塘后，土壤中硝化、反硝化和矿化作用的变化情况，探讨了氮在河口湿地的变化，及其在河口湿地扮演的重要角色。主要得到的研究结果如下： 1、植物入侵对氮循环的影响

无机氮和总氮：（1）互花米草入侵改变了土壤NO3--N含量在不同土层含量，可显著降低土壤的NO3--N含量，但整体增加了土壤的NH4+-N含量。（2）互花米草不同入侵过程土壤TC、TN含量以及C/N比的垂直变化特征均比较一

氮循环与环境问题的应对举措

方方

(学号：1000012106，北京大学生命科学院2010级3班，邮箱：1000012106@pku.edu.cn）

摘要 氮循环在地球环境中扮演着至关重要的角色，维系着人类以及

其他地球生命的生存发展。然而，和其他环境问题一样，目前氮循环方面的问题不容小视，总的来说，人类各种活动打破了氮循环的平衡，使得活化氮的量大大增加，产生了酸雨、富营养化、温室效应、臭氧层破坏以及生物多样性破坏等严重的环境问题。本文就氮循环中环境问题产生和的原因进行的分析表明，硝化与反硝化的不平衡是氮循环中的首要矛盾，进而结合现代生物科技，提出了以生态工程方法为首的一系列应对氮污染问题的举措，表明解决氮循环中的环境问题的可行性。

关键词 氮循环 硝化与反硝化 氮污染 生态工程

0引言

氮循环是生物圈中最基本的物质循环之一。自从生命形成以来，氮循环就启动了。氮是空气中含量最多的成分，是生命体内蛋白质、核酸的必需元素，是农业上重要的增产要素，也是对环境有显著影响的成分，与人类生存环境密切相关。然而，随着科学技术的发展，人类活动从各方面干扰了氮循环的进行，在满足人类生存

高一化学第3章 自然界中的元素

第2节 氮的循环

政和一中高一化学备课组 陈童芬

【教材分析与教法说明】

1.知识背景与脉络

本节教材是以氮元素在自然界存在的形式为背景，引发学生联想自然界中的“闪电”现象，让学生带着“闪电时，空气中的氮气发生了哪些化学变化？变化过程产生的物质对人类的生活与生产有什么意义？”等质疑进入自然界中氮循环的学习，并以氮循环中N2 、NO 、NO2、 HNO3、 NH3、铵盐等重要的物质的性质及相互转化为核心知识，同时联系环境保护问题，让学生初步了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响。教材采用了“从自然界→化学→社会→实验室→社会生活”教学脉络，进一步拓宽了学生认识元素与物质的视野，为今后构建重要的元素及物质的知识网络奠定重要基础。

2.知识框架

3.教学方法：交流研讨法、观察思考法、实验引导法、归纳法。 4.课时安排（3课时）：第1课时 氮在自然界中的循环及氮的固定

第2课时 氨 铵盐

第3课时 硝酸的性质、应用及人类活动对自然界氮循环及环境的影响

氮气 氨、铵盐 硝酸 氮循环中重要的物质及性质 自然界的 闪电现象 自然固氮： 高能固氮（闪电）、生物固氮 人工固氮： 合成氨、

高一化学导学案学

编号 14

强碱溶液反应写出反应离子方程式 (2)铵盐易溶于水又能与强碱溶液反应写出反应离子方程式(以氯化铵为例) )铵盐易溶于水又能与强碱溶液反应写出反应离子方程式(以氯化铵为例)

第 3 章第 2 节 氮的循环 ( 第二课时 )【使用说明与学法指导】 使用说明与学法指导】1.请同学们用 分钟认真阅读课本 76划出重要知识， 1.请同学们用 20 分钟认真阅读课本 76-79 页，划出重要知识，完成课前预习案 请同学们 学习目标】 【学习目标】 1.熟练掌握氨气、铵盐的主要性质和氨气的实验室制法。 熟练掌握氨气 1.熟练掌握氨气、铵盐的主要性质和氨气的实验室制法。 2.通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力。 通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力 2.通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力。 3.激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情 激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情。 3.激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情。 重点难点】 氨气 铵盐的主要性质。 氨气的实验室制法 铵根离子的检验 氨气、 【重点难点】1.氨气、铵盐的主要性质。 2.氨气的实验室制法 3.铵根离子的检验

(3)室

高一化学导学案学

编号 14

强碱溶液反应写出反应离子方程式 (2)铵盐易溶于水又能与强碱溶液反应写出反应离子方程式(以氯化铵为例) )铵盐易溶于水又能与强碱溶液反应写出反应离子方程式(以氯化铵为例)

第 3 章第 2 节 氮的循环 ( 第二课时 )【使用说明与学法指导】 使用说明与学法指导】1.请同学们用 分钟认真阅读课本 76划出重要知识， 1.请同学们用 20 分钟认真阅读课本 76-79 页，划出重要知识，完成课前预习案 请同学们 学习目标】 【学习目标】 1.熟练掌握氨气、铵盐的主要性质和氨气的实验室制法。 熟练掌握氨气 1.熟练掌握氨气、铵盐的主要性质和氨气的实验室制法。 2.通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力。 通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力 2.通过实验探究培养观察实验现象总结分析物质性质的能力。 3.激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情 激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情。 3.激发运用化学知识解决环境问题的兴趣和热情。 重点难点】 氨气 铵盐的主要性质。 氨气的实验室制法 铵根离子的检验 氨气、 【重点难点】1.氨气、铵盐的主要性质。 2.氨气的实验室制法 3.铵根离子的检验

(3)室

第2节 氮的循环

【教学目标】

1、了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质；通过了解生物固氮和人工固氮方式，认识氮气在一定条件下能够与氧气氢气发生反应。

2、掌握一氧化氮和二氧化氮的性质。了解自然界中形成硝酸的过程。

3、认识氨气的溶解性、氮气与水的反应及氨的还原性。通过认识铵盐的性质，了解铵态氮肥的生产使用问题。

4、通过了解人类活动对氮循环的影响，知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识。 【教学重点】 知识重点： 1、氮的固定方式；

2、N2、NO2、NO、NH3、NH4、HNO3的性质及应用； 3．人类活动对氮循环的影响。

方法重点：

应用氮循环中的各类物质间的反应关系和氧化还原反应，探讨物质的性质、以及含有相同元素的物质之间的相互转换。

【教学难点】氮循环中的重要物质硝酸及其氧化性。 【教学时间】3课时 【教学过程】

第一课时

【联想·质疑】

闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷电交加的时候，空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应？产生了哪些物质？这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义？

【板书】一、氮在自然界中的循环 【阅读】

阅读课本内容

氮循环的有关化学方程式

1.一氧化氮与氧气的反应 2NO+O2=== 2NO2

2.二氧化氮与水的反应 3NO2+ H2O==== 2HNO3+ NO 3.氮气与氢气的反应 N2+3H2========= 2NH3 4.氨气与水的反应 NH3+H2O==== NH3·H2O 5.氨气与盐酸的反应 NH3+HCl==== NH4Cl 6.氨气与硫酸的反应 2NH3+H2SO4==== (NH4)2SO4 7.氨气与强酸的离子的反应 NH3+H+==== NH4+

8.氨的催化氧化的反应 4NH3+5O2====== 4NO+6H2O 9.碳酸氢铵加热的反应 NH4HCO3==== NH3↑+CO2↑+H2O 10.氯化铵加热的反应 NH4Cl==== NH3↑+HCl↑

11.碳酸铵加热的反应 (NH4)2CO3==== 2NH3↑+CO2↑+H2O

14.氯化铵与氢氧化钙的反应 2NH4Cl+ Ca(OH)2==== CaCl2+2NH3↑+2H2O 13.氯化铵与氢氧化钠的反应 NH4Cl+ NaOH==== NaCl

讲义

第3章《自然界中的元素》讲学稿

第2节 氮的循环（第一课时） 主备人：顾响 审稿人：尹逊岭

【学习目标】

1.N2 NO NO2 的性质 2. 氨气的溶解性,氨与水的反应,以及氨的还原性

【学习重点】氨气的化学性质

【学习难点】实验室制取氨气反应原理 【学习过程】

一、氮循环中的重要物质（P74—P75） 1、氮气（P74）

①与氧气反应：通常状况下氮气和氧气 ，但在放电条件下，却可以直接化合。 反应的化学方程式为： 。

②与氢气反应：在高温、高压、有催化剂存在的条件下，N2与H2反应生成NH3气，反应的化学方程式为： 。氧化剂是 ，还原剂是 。此反应是可逆反应（在 条件下能 的反应。可逆反应中的“=”用“ ”代替。）

③氮的固定：使空气中 转化为 的方法，叫氮的固定。 2、一氧化氮和二氧化氮（P76）

一氧化氮：是一种 色 味的气体， 溶于水， 毒

在常温下与空气中氧气

2013年1月农机化研究第1期

全球变化背景下农田生态系统碳循环研究

张

赛

a，b

b

，王龙昌a，

（西南大学a．农学与生物科技学院；b．南方山地农业教育部工程研究中心，重庆

摘

400716）

要：综述了农田生态系统碳循环的循环机制、影响因素以及模型模拟研究3个方面，并对未来农田生态系统

碳循环研究趋势进行了展望，以期增强农田生态系统的固碳减排功能，为研究全球气候变化提供科学的依据。关键词：农田；生态系统；碳循环；全球变化中图分类号：X322

文献标识码：A

文章编号：1003－188X（2013）01－0004－06

0引言

全球变化是指由于人类活动排放温室气体而产生

划（IGBP）、国际人文因素计划（IHDP）、世界气候研究计划（WCRP）和生物多样性计划（DIVERSITES）为核其中有关碳循环的生物地球化学心的全球变化研究，研究是主要方向之一

［3］

降水量增加、海平面上温室效应导致全球气候变化、

升，并由此产生的一系列生态和环境变化的总称

［1］

。农田生态系统碳储量是关

。系到生产力和环境的重要因素，土壤有机质代表土壤肥力的大小，越肥沃的土壤有机质含量越高。农田生态系统研究尺度由小到大分别是：植株、根际、农田、农场、区域、全球，不同尺度的碳储量和固碳潜力可以间接评价一

2013年1月农机化研究第1期

全球变化背景下农田生态系统碳循环研究

张

赛

a，b

b

，王龙昌a，

（西南大学a．农学与生物科技学院；b．南方山地农业教育部工程研究中心，重庆

摘

400716）

要：综述了农田生态系统碳循环的循环机制、影响因素以及模型模拟研究3个方面，并对未来农田生态系统

碳循环研究趋势进行了展望，以期增强农田生态系统的固碳减排功能，为研究全球气候变化提供科学的依据。关键词：农田；生态系统；碳循环；全球变化中图分类号：X322

文献标识码：A

文章编号：1003－188X（2013）01－0004－06

0引言

全球变化是指由于人类活动排放温室气体而产生

划（IGBP）、国际人文因素计划（IHDP）、世界气候研究计划（WCRP）和生物多样性计划（DIVERSITES）为核其中有关碳循环的生物地球化学心的全球变化研究，研究是主要方向之一

［3］

降水量增加、海平面上温室效应导致全球气候变化、

升，并由此产生的一系列生态和环境变化的总称

［1］

。农田生态系统碳储量是关

。系到生产力和环境的重要因素，土壤有机质代表土壤肥力的大小，越肥沃的土壤有机质含量越高。农田生态系统研究尺度由小到大分别是：植株、根际、农田、农场、区域、全球，不同尺度的碳储量和固碳潜力可以间接评价一