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地球环境学 / 第 4 回

窒素循環:硝化・脱窒と土壌微生物

氮循环:硝化、脱氮与土壤微生物
地球环境学 🔑 難易度 ★★★ 📌 nitrogen cycle・nitrification・denitrification
🎯

本講のポイント本课重点

窒素は大気中に多いが、植物が直接使える形は限られる。氮在大气中很多,但植物能直接利用的形态有限。
アンモニウム NH4+ は硝化で NO2-、さらに NO3- へ変わる。铵NH4+经硝化变为NO2-,再变为NO3-。
脱窒では硝酸態窒素が微生物により N2 などへ戻り、大気へ帰る。脱氮中硝酸态氮由微生物转为N2等回到大气。
窒素循環は土壌微生物の働きと強く結びつくため、環境条件で速度が変わる。氮循环与土壤微生物作用紧密相关,速度随环境条件变化。
❓ この回で答えたい問い / 这节要解决的问题
窒素は大気・土壌・植物・微生物の間をどう形を変えて循環するのか?
氮如何在大气、土壤、植物和微生物之间改变形态并循环?
📖

講義の流れ这节课老师一步步讲了什么

🟢 緑=重要 / 绿色=重点○ 淡色=流れ / 淡色=过程💬 灰=余談 / 灰色=老师的闲话枝节
① レポート設問
写真では『体の中の窒素循環』『土壌中の窒素循環と微生物』を説明する課題が示された。照片中出现说明身体内氮循环、土壤氮循环与微生物关系的课题。
② 大気窒素から使える窒素へ
大気中N2は安定で、そのままでは多くの生物が使いにくい。固定されて利用可能な形になる必要がある。大气N2稳定,多数生物难直接利用,需要被固定成可利用形态。
③ アンモニア化
有機物中の窒素は分解され、アンモニウム態へ戻る。有机物中的氮被分解,回到铵态。
④ 硝化
好気条件で硝化菌がNH4+をNO2-、NO3-へ変える。好氧条件下硝化菌把NH4+转为NO2-和NO3-。
⑤ 脱窒
嫌気条件で脱窒菌がNO3-をN2などへ戻し、大気へ返す。厌氧条件下脱氮菌把NO3-转为N2等并返回大气。
⑥ 環境問題との接点
硝酸が流出すると水域の富栄養化につながるため、窒素循環は農業・水質問題の基本になる。硝酸盐流出会导致水域富营养化,因此氮循环是农业和水质问题基础。
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知識マップ知识图谱(先看这张抓全局)

窒素循環氮循环
固定固定
N2N2
利用可能態へ转为可利用态
アンモニア化氨化
有機物分解有机物分解
NH4+NH4+
硝化硝化
NO2-NO2-
NO3-NO3-
脱窒脱氮
嫌気厌氧
N2へ戻る回到N2
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窒素が形を変える順番氮改变形态的顺序

① 有機窒素が分解
NH4+へ戻る。有机氮分解为NH4+。
② 好気で硝化
NH4+→NO2-→NO3-。好氧硝化:NH4+→NO2-→NO3-。
③ 植物が吸収/水へ流出
NO3-は動きやすい。植物吸收或随水流失,NO3-很易移动。
④ 嫌気で脱窒
NO3-がN2へ戻る。厌氧脱氮:NO3-回到N2。
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解説详细讲解

硝化と脱窒 硝化与脱氮

硝化は主に好気条件で進み、アンモニウム態窒素が亜硝酸、硝酸へ酸化される。脱窒は嫌気条件で進み、硝酸態窒素が窒素ガスなどへ還元される。水質浄化では、この好気・嫌気の切り替えが重要になる。硝化主要在好氧条件下进行,铵态氮被氧化为亚硝酸和硝酸。脱氮在厌氧条件下进行,硝酸态氮被还原为氮气等。水质净化中,好氧/厌氧切换很关键。

基礎問題基础理解题(这些懂了就过关)

基礎硝化でNH4+は最終的に何になるか?硝化中NH4+最终变成什么?
NO3-NO3-。
🚀

発展問題进阶题

発展硝化と脱窒で必要な環境条件の違いは?硝化与脱氮所需环境条件有何不同?
硝化は好気、脱窒は嫌気条件で進みやすい。硝化偏好氧,脱氮偏厌氧。
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