氮是空气中最常见的元素，在自然界中广泛存在，但在地壳中的含量很低。
自然界中绝大多数氮以氮的形式存在于大气中，并通过氮循环进入各种系统。
此外，氮在生物体中的作用也很大，它是参与氨基酸组成的基本元素之一。
我们称自然界中氮单质与含氮化合物相互转化的生态系统物质循环为氮循环。氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分。由于人类活动中新增的“活性”氮，容易严重失衡。部分环境问题，如富营养化、酸化和温室气体排放。
由于氮气非常稳定，化学性质非常不活跃，需要在高温、高压和催化剂的环境中使用。还记得化学教科书中提到的知识吗？自然界中氮的固定分为非生物固氮和生物固氮。
非生物固氮有两种方法。一种是通过闪电放电将氮气和氧气反应转化为一氧化氮。一氧化氮能和氧气产生二氧化氮。二氧化氮易溶于水，会产生硝酸盐，硝酸盐会通过与钾、钠、铵等一系列金属反应产生硝酸盐。
另一种是通过水电解产生氢，氮和氢在高温放电条件下反应产生氨，氨在酸氧化后被自然使用。生物固氮通过固氮微生物直接将氮还原为氨和铵盐。
说完氮气是如何变成含氮化合物的，我们来谈谈含氮化合物是如何变成氮气的。
植物可以吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，并将这些无机氮同化为有机氮。动物间接或直接将植物中的氮同化为动物中的有机氮。这个过程被称为有机氮的合成。
动植物遗体和粪便中含有的有机氮化合物被微生物分解形成氨，称为氨化。土壤中的氨和铵盐在有氧环境中被硝酸菌氧化为硝酸盐，称为硝化。
氨化和硝化产生的无机氮可以继续被植物吸收和利用。在缺氧的情况下，反硝化细菌会将硝酸盐还原为亚硝酸盐，最终还原为氮气，回归大气。
当然，氮循环不仅发生在土壤中。固氮后的无机氮化合物也会以一系列方式进入水中。那么，水中的氮是以什么形式存在的呢？