공기에 많아도 바로 쓰기 어려운 이유
질소 분자에서는 두 질소 원자가 강하게 결합한다. 이 결합 때문에 대기 중에 풍부한 N₂를 많은 생물이 직접 대사에 이용하기는 어렵다. 양이 많다는 사실과 생물이 곧바로 이용할 수 있다는 사실은 별개다.
일부 미생물은 질소 고정을 통해 N₂를 암모니아 계열의 물질로 바꾼다. 식물은 질산 이온이나 암모늄 이온 등의 형태로 질소를 흡수하며, 동물은 먹이를 통해 필요한 질소를 얻는다.
몸속에서 쓰이는 질소
질소는 아미노산과 핵산을 구성하는 중요한 원소다. 아미노산은 단백질을 이루고, 핵산의 염기는 유전 정보를 저장하고 전달하는 데 관여한다. 생물의 성장에는 탄소와 에너지뿐 아니라 이러한 질소 공급도 필요하다.
생물이 죽거나 배설한 물질의 질소는 분해와 미생물 대사를 거쳐 다른 형태로 전환된다. 일부 경로는 질소를 다시 대기로 돌려보낸다. 질소 순환은 한 방향의 공급선이 아니라 여러 반응이 연결된 체계다.
상태에 따라 달라지는 쓰임
상온의 질소는 무색의 기체이며 마른 공기 부피의 약 78%를 차지한다. 일반적인 조건에서 여러 물질과 쉽게 반응하지 않는 성질은 산화 반응을 줄이는 분위기를 만드는 데 활용된다.
매우 낮은 온도에서 액체가 된 질소는 냉각에 사용된다. 액체 질소와 상온의 질소 기체는 같은 물질이지만 온도와 물리적 상태가 다르다. 액체가 기체로 변하면서 부피가 크게 증가한다는 점도 두 상태를 구별할 때 중요하다.
비료와 환경의 연결
질소 화합물을 공급하면 질소가 부족한 환경에서 생장이 증가할 수 있다. 그러나 공급량이 늘수록 언제나 이로운 것은 아니다. 이용되지 못한 질소는 물과 대기를 통해 다른 곳으로 이동할 수 있다.
수계에 영양분이 지나치게 들어가면 생물 군집과 산소 상태가 달라질 수 있다. 질소의 환경 영향을 살필 때는 원소의 총량뿐 아니라 화합물 형태, 이동 경로, 다른 영양분과의 관계를 함께 보아야 한다.