窒素は自然界でどのように循環しているのか

大気中の窒素

窒素は主に大気中にガスとして存在し、土壌や水中の有機物にも少量含まれます。植物は土壌中の無機態硝酸塩（アンモニウムイオンと硝酸イオン）を吸収して窒素を得ます。動物は生きた有機物や死んだ有機物を摂取することで窒素を取り込みます。

分解

植物や動物に取り込まれた窒素は有機窒素と呼ばれます。分解者（主に土壌表層に棲む細菌や菌類）が有機窒素を分解し、再び無機態に変換して土壌へ戻します。

硝化

分解された窒素はまず土壌の粘土粒子にアンモニウムとして吸着されます。その後、自己栄養細菌によって化学変化が起こり、アンモニウムは亜硝酸に、さらに硝酸へと変換されます。これを硝化プロセスと呼びます。

脱窒

硝酸は非常に溶解しやすく、雨水などで海へ流出します。流出した硝酸は脱窒作用により大気中へ戻ります。嫌気性土壌に棲む従属栄養細菌も、硝酸を窒素ガスや一酸化二窒素に変換して大気へ放出します。

人間の影響

人間は窒素肥料の過剰使用、化石燃料の燃焼、家畜の飼育などにより窒素循環を大きく変化させています。これらの活動は大気中や水系への窒素濃度上昇を引き起こし、環境問題の原因となります。