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科學講堂:物質離合循環影響生態

2016-11-02
■氮的化合物可造成污染,破壞生態。如上圖汽車釋放二氧化氮,下圖氨造成酸雨。 網上圖片■氮的化合物可造成污染,破壞生態。如上圖汽車釋放二氧化氮,下圖氨造成酸雨。 網上圖片

植物動物細菌環扣環 人類難倖免

地球表面元素的質量相對固定,最多為氧,佔46%;其次為矽,佔28%,跟茯偏T、鐵、鈣、鈉、鎂及鉀,這些元素的質量,加起來已經佔99%。

物質可以以元素、化合物,甚至混合物的面貌呈現,而且從物質的表面很難猜到當中的元素。例如,水帶氧,而沙亦帶氧,但表面不露訊息。鑽石為碳,鉛筆亦為碳,但看起來全然不像。

但是,無論物質如何改變,它在地面的質量亦不變。簡單而言,把水、麵粉、糖及雞蛋製作成蛋糕,物質面目全非,但它們的質量沒有因為形態的改變而有變化。

循環對維持生命十分重要

地球上有某些元素,它們的形態會不斷改變,這些改變周而復始,形成循環,這些循環對維持生命十分重要,當中包括:水循環、氮循環、碳循環、氫循環及氧循環。

水循環:無產生新化合物

初中時,我們均學過水循環,水存在於大氣層、海洋、湖泊、河流、溪澗、陸地中,地球的總水量不變,但水在固態、液態及氣態中不斷改變。這些轉化過程,大多為物理性,即是改變中沒有產生新的化合物質。水自海洋中蒸發到大氣層,在空中凝結成雲,再變成雨水或雪降下。這個改變沒有起點,也沒有終點,地球上的生物倚靠茬o個循環生活。

氮循環:生態學重要課題

今期我們介紹氮循環,大氣層中78%為氮氣,細菌把空氣中的氮氣(N2),變成對植物有用的氨(ammonia,NH3),稱為固氮作用。動物體內的蛋白質氨基酸,亦可從食物鏈中追溯至這些擁有氨的植物上。動植物排泄或死後,亦會把氮的化合物釋出。所以,氮循環為生態學中的重要課題。

然而,這個循環還未完成,因為氮的化合物還需要回到空氣中,這時亦要倚靠另一些細菌。有些細菌能夠在無氧情況下呼吸,但牠們會吸入氮的化合物,然後呼出氮氣,這稱為脫氮作用,並使氮循環圓滿。

二氧化氮加劇暖化 氨變酸雨

人類許多活動,如製造植物肥料及使用汽車,均會產生大量二氧化氮。二氧化氮是溫室氣體,過度排放二氧化氮,會加劇地球暖化。這些活動亦會產生氨,氨經過一連串化學作用會變酸雨,影響湖泊酸鹼度,以及當中的生物,嚴重破壞生態。

小 結

就如水循環一樣,氮循環沒有起點,也沒有終點。下期我們將會探討另一對生命十分重要的碳循環。 ■吳俊熙博士

作者簡介:畢業於加州大學洛杉磯分校(UCLA),曾任教於加州的州立大學及香港大學,現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫作者。

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