Азо́тний цикл (колообіг азоту) —геобіохімічний цикл, що описує процес замкнутих взаємопов'язаних шляхів, якимиазот циркулює черезекосистеми та в земнійбіосфері.
Біосфера складається з двох сполучених «резервуарів» з азотом — величезного (в ньому знаходиться азот, що міститься ватмосфері (4•1015 тонн) іокеанах (20•1012 тонн)) і зовсім маленького (в ньому знаходиться азот, що міститься в живих істотах). Між цими резервуарами є «вузький прохід», в якому азот тим чи іншим способом зв'язується (близько 100 млн тонн щорічно). Азот у формі неорганічних сполук, таких якнітрати уґрунті,абсорбуєтьсярослинами і перетворюється наорганічні сполуки у тканинах рослин. Частина цього азоту, яким живлятьсятравоїдні тварини, потрапляє дохижаків, які харчуються травоїдними. У нормальних умовах азот з навколишнього середовища потрапляє через цей прохід в біологічні системи і повертається в навколишнє середовище після загибелі біологічних систем до ґрунту у виглядіекскрементів чи мертвих організмів. Там він під впливомбактерій, переходить у неорганічну форму. Лише 4 млн тонн міститься в тканинах рослин і тварин — усе інше накопичується в розкладаючих мікроорганізмах і врешті-решт повертається в атмосферу. Деякі бактерії,азотфіксатори, здатніфіксувати атмосферний азот.
Азот — одна з найпоширеніших речовин убіосфері, вузькій оболонці Землі, де підтримується життя. Так, 79 %повітря, яким ми дихаємо, складається з цього елемента. Основна частина атмосферного азоту знаходиться увільній формі, за якої дваатоми азоту з'єднані разом, утворюючимолекулу азоту (N2). Через те, що зв'язки між двома атомами дуже міцні, живі організми не здатні безпосередньо використовувати молекулярний азот — його спочатку необхідно перевести в «зв'язаний» стан. У процесі зв'язування молекули азоту розщеплюються, даючи можливість окремим атомам азоту брати участь ухімічних реакціях з іншими атомами, наприклад зкиснем, і таким чином заважаючи їм знову об'єднатися в молекулу азоту. Зв'язок між атомами азоту й іншими атомами досить слабкий, що дозволяє живим організмам засвоювати їх. Томузв'язування азоту — надзвичайно важлива частина життєвих процесів на нашій планеті. Сполуки азоту також беруть участь у хімічних процесах в атмосфері і впливають наклімат.
Загалом, кругообіг азоту складається з хімічних реакцій у повітрі (окиснення є домінуючим) із хімічних реакцій в біосфері: в рослинах та мікроорганізмах в ґрунті (окиснення або відновлення). Для росту рослинам необхідні сполуки азоту. У природі азот може бути у формах, засвоюваних рослинами (таких як нітрати або сполуки амонію) або такими, що не засвоюються (таких як молекулярний азот абооксид азоту (N2O)). Протягом фіксації азоту або його денітрифікації відбувається обмін між обома формами.
Фіксація азоту — процес засвоєння рослинами сполук азоту з повітря (головним чином з молекулярного азоту,N2). Фіксація азоту можлива багатьма бактеріями іціанобактеріями. Вони живуть або в ґрунті, або всимбіозі з рослинами, або з декількома різновидами тварин. Наприклад, родинабобових рослин (Fabaceae) містить такі бактерії на своїхкоріннях. Продукти фіксації азоту —аміак (NH3),нітрити абонітрати. Фіксація азоту є процесом, протилежним денітрифікації.
Нітрифікація є другим кроком фіксації азоту. Якщо аміак — первинний продукт фіксації азоту, то перехід аміаку в нітрити і нітрати (нітрифікуючими бактеріями) — нітрифікація.
Денітрифікація є процесом розкладання нітрату з отриманням азоту. Ця ланка перетворень азоту вбіоценозі виконуєтьсяденітрифікуючими мікроорганізмами (паличкоподібна бактерія (Pasterellaceae),псевдомонас (Pseudomonas) й інші), які при засвоєнні переходять від кисню до нітрату, особливо в недостатньо провітрюваних ґрунтах. Процес денітрифікації може призвести до кількох проміжних продуктів. Найважливіший —закис азоту (N2O), довгоживучийпарниковий газ. Гази повертають азот ватмосферу.
Засвоювані сполуки азоту можуть накопичуватися в ґрунті в неорганічній формі (нітрат) або можуть бути включені в живий організм якорганічний азот. Асиміляція і мінералізація визначає поглинання сполук азоту з ґрунту, об'єднання їх у біомолекули рослин й конверсію в неорганічний азот після відмирання рослин, відповідно. Асиміляція — перехід неорганічного азоту (типу нітрату) в органічну форму азоту як, наприклад,амінокислоти. Нітрат переходить за допомогоюферментів спочатку в нітрит (редуктаза нітрату), потім у аміак (редуктаза нітриту). Аміак входить до складу амінокислот.
Мінералізація (амоніфікація) це процес, протягом якогоредуценти, такі як земляніхробаки,терміти,слимаки,равлики,бактерії ігриби перетворюють органічний азот відмерлих рослин в неорганічні форми. Перший крок це формуванняаміаку (NH4+) і його солей (NH4+X-). Асиміляція і мінералізація є протилежними процесами.
У результаті природних процесів зв'язується від 100 до 150 млн тонн азоту на рік. Найважливіші шляхи природного виробництва оксидів азоту — це окиснювальні процеси при високих температурах, якими можуть бути:
Головними продуктами таких процесів є оксид азоту (NO) і діоксид азоту (NO2), а після подальших реакцій —азотна кислота (HNO3). Певні концентрації оксидів азоту призводять до формуванняозону за допомогою сонячного світла і емісіївуглеводнів.
На додаток до природних джерел, люди відповідальні за емісіюNO /NO2 в результатігоріння при технічних процесах. Найпоширеніше — це згоряння палива в автомобільних двигунах. При згоранні викопного палива відбувається розігрів повітря, як і у випадку з розрядом блискавки. Приблизно 20 млн тонн азоту на рік зв'язується при спалюванні природного палива. За певних умов якщо середні концентрації оксидів азоту в повітрі стають занадто високими, це може призвести доозонового смогу. Крім того, оксиди азоту в атмосферних реакціях перетворюються на азотну кислоту, що вносить свій внесок укислотні дощі та призводить до їх негативних наслідків.
[[Файл:World ammonium production 2004.jpg|міні|праворуч|Виробництвоаміаку у світі за регіонами, станом на2004 рік. Дані наданіМіжнародною асоціацією виробників мінеральних добрив (IFA[Архівовано 28 червня 2010 уWayback Machine.]).]]
Щоб поліпшувати умови вирощування зернових та інших сільськогосподарських культур, в ґрунт вносятьсяазотовмісні добрива. Нестача азоту часто стримує ріст рослин, іфермери для підвищення врожайності купують штучно зв'язаний азот у вигляді мінеральних добрив. Це можна назвати технічної фіксацією азоту, що базується, наприклад, на синтезі аміаку впроцесі Габера-Боша. Технологією зв'язування азоту в промислових масштабах ми зобов'язані військовим. УНімеччині передПершою світовою війною був розроблений спосіб отримання аміаку для потреб військової промисловості. Виробництво азотовмісних добрив дуже збільшилося за останні десятиліття. Тепер длясільського господарства кожен рік виробляється трохи більше 80 млн тонн зв'язаного азоту (він вживається не тільки для вирощування харчових культур, а також для удобрення приміських галявини і садів). Подальше збільшення фракції закису азоту (звеселяючий газ) в повітрі, перш за все, наслідок вживання азотних добрив.
Головний постачальник зв'язаного азоту в природі — бактерії: завдяки їм зв'язується приблизно від 90 до 140 млн тонн азоту. Найвідоміші бактерії, що зв'язують азот, знаходяться в бульбочках бобових рослин. На їх використанні заснований традиційний метод підвищенняродючості ґрунту: на полі спочатку вирощуютьгорох або інші бобові культури, потім їх заорюють в землю (сидеральне добриво), і накопичений в їх бульбочках зв'язаний азот переходить в ґрунт. Потім поле засівають іншимикультурами, які цей азот вже можуть використовувати для свого зростання. Таким чином відбувається зв'язування азоту і перенесення його в біосферу до 40 млн тонн щорічно.
Підсумувавши внесок людини в кругообіг азоту, одержуємо цифру близько 140 млн тонн на рік. Приблизно стільки ж азоту зв'язується в природі природним чином. Таким чином, за порівняно короткий період часу людина стала робити істотний вплив на кругообіг азоту в природі. Тим не менше доводиться визнати, що видозміна кругообігу азоту, ще далеко не найгіршапроблема з тих, з якими зіткнулосялюдство. У зв'язку з цим можна навести словаПітера Вітошека,еколога зіСтенфордського університету, який вивчає рослини:
 | Ми рухаємося до зеленого і зарослого бур'янами світу, але це не катастрофа. Дуже важливо вміти відрізнити катастрофу від деградації. |  |
Кожна екосистема здатна засвоїти певну кількість азоту, і в наслідки цього в цілому сприятливі — рослини стануть рости швидше. Якщо внесено занадто багато добрив і надлишок не прийнятий рослинами, це викликає подвійну негативну дію. При насиченні екосистеми аміак і нітрати змиваються у водойми і прибережні зони. Тут вони викликають сильний ріст рослин і морських водоростей (фітопланктону), в результаті чого життя у воді може згаснути, так як вміст кисню у воді буде зменшуватися через розкладання решток відмерлихпродуцентів, на їх розкладання витрачається майже весь розчинений у воді кисень.Евтрофікація озер — мабуть, найнеприємніша екологічна проблема, пов'язана з азотом. Крім того, денітрифікація збільшується і виробляється більше закису азоту. Це збільшує парниковий ефект, а закис азоту, що досягаєстратосфери, перетворюється в інші оксиди азоту, що сприяють виснаженнюозонового шару.
 | Це незавершена стаття зхімії. Ви можетедопомогти проєкту,виправивши або дописавши її. |
 | Це незавершена стаття зекології. Ви можетедопомогти проєкту,виправивши або дописавши її. |
