氮是组成动植物体内蛋白质的重要成分,但高等动物及大多数植物不能直接吸收氮。
一种固氮的方式是利用固氮细菌,比如植物的根瘤菌,在自然条件下,它能把空气中的氮气转化为含氮的化合物,供植物利用。这是固定氮的最重要途径,每年经由细菌固定氮所得的含氮化合物,约占总量的 65%。
另一种是闪电,闪电以其巨大的能量,把在大气中的氮分子解离,并继续与氧分子反应产生氮的氧化物,这些氧化物会溶于雨水,生成亚硝酸根及硝酸根而渗入土壤中。每年经由闪电固氮所得的含氮化合物,顶多只占总量的10%。
其余 25% 的固定氮,来自于工业途径的哈柏定氮法(Haber-Bosch process);在高温(约摄氏 400 度)高压(约 250 大气压)下,用精研的铁粉当催化剂,促使氮与氢产生反应生成氨。工业固氮是将所得的氨,再进一步制成氮肥,如硝酸铵与磷酸铵,然而此法成效不佳(产率仅约 20%)且极耗能源。
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