нных условиях легко окисляться до нитрата. Такое различие в подвижности нитрата и аммония предопределяет источники азотного питания растений. С энергетических позиций аммонийная форма азота более предпочтительна, так как валентность азота в вей одинакова с валентностью азота в аминокислотах.

Нитратная форма служит основным источником азотного питания растительности в силу своей подвижности, несмотря на необходимость траты дополнительной энергии, связанной с восстановлением нитрата растением.

Неиспользованные живым веществом аапасы химически связанного азота под действием микроорганизмов непрерывно преобразовываются в формы, доступные для азотного питания растений. Так, фиксированный глинистыми минералами аммоний окисляется до нитратов. В определенных условиях при отсутствии свободного кислорода и наличии неиспользованного живым веществом нитрата может происходить обусловленное процессом де-нитрификации восстановление азота до молекулярного с уходом последнего в атмосферу.

Количества азота, выведенные денитрифицирующими бактериями из биосферы, компенсируются процессами фиксации азота из атмосферы азотфиксирующими бактериями. Последние подразделяются на две группы: живущие самостоятельно и живущи* в симбиозе с высшими растениями или с насекомыми. Первая группа бактерий фиксирует примерно 10 кг/га. Симбионты высших растений фиксируют значительно большие количества азота. Так, симбионты бобовых культур фиксируют до 350 кг/га. С осадками выпадает азота порядка нескольких килограммов на гектар.

В балансе фиксируемого азота все большее значение приобретает искусственно синтезированный аммиак, причем его количество удваивается каждые 6 лет. Уже в ближайшее время это может вызвать дисбаланс между процессами фиксации и денитрифи-кации в биосфере.

Следует отметить подцикл круговорота аммиака и окислов азота через атмосферу, особенно если учесть, что этот подцикл регулирует масштабы развития биосферы. Источниками атмосферного аммиака служат биохимические процессы в почве и, в первую очередь, аммонификация. Окисляясь, аммиак дает основную массу окислов азота в атмосфере. Получающаяся в процессе денит-рификации закись азота ответственна за содержание окислов азота в стратосфере, которые каталитически разрушают озон, защищающий живое вещество биосферы от губительного действия жёсткого ультрафиолетового излучения. Таким образом в природе установились определенные пределы развития биосферы.

Деятельность человека грозит нарушить установившееся равновесие. Так, подсчет показал, что количества окиси азота, выделившиеся при планируемых полетах сверхзвуковых самолетов в стратосфере, будут сравнимы с поступлениями ее из природных источников.

Таким образом, завершается цикл движения молекулярного азота через биосферу. В этом геохимическом цикле само существование азотной атмосферы Земли определяется скоростями процессов фиксации и денитрификации. При резком разбалансе этих скоростей азотная атмосфера Земли может исчезнуть всего за несколько десятков миллионов лет.

Помимо атмосферы, биосфера определяет существование и другого крупного резервуара азота в земной коре — литосферы, так как именно взаимодействие живого вещества с молекулярным азотом играет главную роль в процессе круговорота поверхностного азота через земную кору. Небольшая часть накопленного в биосфере связанного азота вместе с осадками увлекается в глубь земной коры. В резко восстановительных условиях из осадочных пород исчезает нитратная форма азота. С увеличением температуры и давления и выходом за границы биосферы реакции превращения органического вещества становятся односторонними и сдвигаются в сторону разрушения органической формы азота. Основной формой связанного азота становится ион аммония. С увеличением степени метаморфизма осадочных пород начинает разрушаться и уходить из пород и аммонийпый азот. На высоких ступенях метаморфизма этот процесс практически заканчивается, а С ним заканчивается цикл обращения поверхностного азота в земной коре. Время жизни азота в этом цикле составляет около 1 млрд. лет.

ВАЛЕНТНЫЕ СОСТОЯНИЯ АЗОТА

Внешняя электронная оболочка атома азота состоит из пяти электронов (одной неподелепной пары и трех неспаренных — конфигурация 2s22p3) (табл. 1).

Чаще всего азот в соединениях трехковалептен за счет неспаренных электронов (как в аммиаке NH3). Наличие неподелеяной

Таблица 1

номер оболочки

1 2 1 3 4 5 6

Элемент •

ер spd spdf spd вр

р

As Sb Bi 2 2 2 2

2 2, 3 2, 6 2, 6 2, 6 2, 6 2, 3

2, 6, 10 2, 6, 10 2, 6, 10 2, 3 2, 6, 10 2, 6, 10, 14 2, 3 2, 6, 10 2, 3

Степень окисления

Таблица 2 Состояния окисления азота

3-2-1—

Чг-0

1+ 2+ 3+ i+ 5+

Соединения азота

NHa, амиды, пмиды, нитриды, цианиды

Гидразин NH2NHa

Гидроксиламия NHaOH

Азогисговодородная кислота HNa, азиды

N1

NaO

NO

HN02, N20s, нитриты NOz

HNOa, N2Os, нитраты

10

пары электронов может приводить к образованию еще одной ко-валентной связи, и тогда азот становится четырехковалентным (как в ионе аммония N