Question

廢水中的氮常以含氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理的方法是先將大多數(shù)有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，然后通過進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成N₂而消除污染。生物除氮工藝有以下幾種方法：
【方法一】在好氧條件下，通過好氧硝化菌的作用，將廢水中氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為中間過渡形態(tài)的硝酸態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮，然后在缺氧條件下，利用反硝化菌，硝酸態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮被水中的有機物還原為氮氣。見圖中之①。反應(yīng)過程為如下（注：有機物以甲醇表示；當(dāng)廢水中有機物不足時，需另外投加有機碳源）。2NH₄⁺+3O₂==2HNO₂ +2H₂O +2H⁺         2HNO₂ +O₂===2HNO₃
6NO₃^―+2CH₃OH→6NO₂^―+2CO₂+ 4H₂O     6NO₂^―+3CH₃OH→3N₂ +3CO₂+ 3H₂O+ 6OH^―
【方法二】與方法一相比，差異僅為硝化過程的中間過渡形態(tài)只有亞硝酸態(tài)氮。見圖中之②。
 
請回答以下問題：
（1）NH₄⁺的空間構(gòu)型為         。大氣中的氮氧化物的危害有     和      等。
（2）方法一中氨態(tài)氮元素1g轉(zhuǎn)化為硝酸態(tài)氮時需氧的質(zhì)量為       g。
（3）從原料消耗的角度說明方法二比方法一有優(yōu)勢的原因：                      。
（4）自然界中也存在反硝化作用，使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養(yǎng)的含量，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利，農(nóng)業(yè)上可通過松土作業(yè)，以防止反硝化作用。其原因是                   。
（5）荷蘭Delft大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實驗室試驗確認(rèn)了一種新途徑。在厭氧條件下，以亞硝酸鹽作為氧化劑，在自養(yǎng)菌作用下將氨態(tài)氮（氨態(tài)氮以NH₄⁺表示）氧化為氮氣（見圖中過程③）。其反應(yīng)離子方程式為              。

Answer 1

（1）正四面體。破壞臭氧層、光化學(xué)污染、形成酸雨等。（答兩點即可）
（2）4.57 (4.6也可)
（3）節(jié)省氨態(tài)氮氧化到硝酸態(tài)氮所需消耗氧，還可節(jié)省還原硝酸態(tài)氮到氮氣的有機碳源。（答一點即可）
（4）增加與氧氣的接觸，防止反硝化作用。（答到關(guān)鍵詞即可：氧氣）
（5）NH₄⁺+NO₂^―=N₂↑+2H₂O

（2）氨態(tài)氮與消耗氧氣的關(guān)系式為2N～2NH₄⁺～(3+1)O₂,據(jù)此計算即可。
（3）對比方法一、二，發(fā)現(xiàn)方法一中將亞硝酸氧化到硝酸態(tài)，再用甲醇還原生成亞硝酸態(tài)的步驟。
（4）題中明確反硝化就是硝酸鹽還原成氮氣，故防止反硝化就是防止還原的發(fā)生，提供氧化劑即可。