尽管氮元素只构成你身体总重的3％，但是在那些让你的外形和动作都独一无二的分子中，它们却是关键成分。你身体中的碳水化合物和脂质主要由三种元素构成，也就是构成二氧化碳和水的碳、氢、氧，但要想形成几千种蛋白质维持生命，你还需要将氮加入其中。你肌肉干重的10％～15％都是氮原子，而在你血液里的血红素中，是四个氮原子搭建成一个摇篮环抱着一个铁原子。你身体中所有的酶、抗体和基因都含有氮原子，神经元中的离子泵还有鼻子中的软骨也不例外。如果食物中没有氮原子，只利用碳、氢、氧三种元素，你顶多只能构建出脂肪和体液。
让氮气对阳光做出散射的电子云，还需要有一种细胞，其中含有一些像扳手一样的特殊分子，能把氮气分子致密的电子云拆解开，并利用这些被拆分出来的原子碎片做点别的事。对我们来说很幸运的是，有些生物就拥有这样的细胞。一些寄生在桤树灌根中的微生物就可以从事类似的工作；但全球最主要的固氮微生物还是各种各样的蓝细菌，它们或是住在浮游生物体内，或是存在于地衣褶皱的组织中；还有就是寄生在苜蓿、三叶草与大豆等植物根部的土壤细菌。由于这些细菌和它们寄主的联姻，种上几亩苜蓿就如同是播撒了氮肥一般。
固氮细菌中的分子扳手是固氮酶，一种含铁的酶。固氮酶会将氮气分子一分为二，然后给每一个氮原子配上三个氢原子，从而形成在生物学上很有用途的氨。不同于一般化学物质，固氮酶这样的酶都非常稳定，不会在反应中被消耗或中和，只要能量与原料持续供应，它们就会一直完成自己的任务。
长久以来，这些固氮细菌垄断了含氮化合物的生产，为了获取氮化合物，地球上的其他生物都要有求于它们，因此如果按照人类的商业逻辑，它们一定会成为最富有的企业联盟。然而，根瘤菌的需求仅仅是免费而舒适的地下居住环境，至于水生蓝藻，也只是利用化学防御来惩罚那些打算以它们为食的生物。
你身体中氮原子的两种潜在来源。上图：含羞草，一种热带豆科植物，其根瘤部位有固氮细菌寄生。下图：显微镜下的鱼腥藻，一种生活于湖泊中的蓝藻细菌。图中显示，在一串细胞的中心位置，一个膨胀的细胞正在固定氮气。照片由科特·施塔格拍摄
除了细菌以外，只有闪电是值得关注的非人工氮源。闪电的厚度未必有你的拇指粗，却比太阳表面的温度还要高。超高温度将氮气分子从中撕开，从而给了氧气与自由氮原子结合的机会。每一次撕开空气的轰击都会留下一些氮氧化物，它们扩散到大气中，最终随着雨雪降落到地面，经植物吸收后进入不同的食物链中。几乎可以肯定的是，你和其他大多数生物一样，此时此刻就携带着这样的闪电灰烬。
日常生活中能够遇到的氮元素多数是看不到的，这也使得我们很难建立起跟它有联系的直观感受。不过只需要一点科学知识和正常的想象力，你还是可以透过熟悉的表象探知更为深刻的原子真相的。为了便于说明，这里要说的是一个你非常熟悉的场景——经典电影《绿野仙踪》里的堪萨斯龙卷风——氮元素就隐藏于其中。
狂风在越来越暗的天空下肆虐，浓云中一条强健的触手像游蛇一般伸向一片可怜的农场，还有一栋小屋和谷仓立在农场与烟囱之间。扭曲的龙卷风不断逼近，人们混杂在鸡崽马匹中间跑向掩体。现在请按下“暂停”键，看看此刻氮原子正在做些什么。
这部电影的场景还是用黑白胶卷拍摄的，所以即便不是浓云密布，你也看不到长锥形的漏斗云背后那一片蓝色天空。不过无所谓——空气的运动比它的颜色更足以引发思考。在这种毁灭性的狂风之中，大部分作用力都是飞行中的氮气分子在寻找庇护所时对地面和剧中角色的冲击。强烈的气流主要是由高空中氮气分子不平衡的热运动所引起的，太阳照射带来的升温作用，让原子在不断上升而膨胀的空气中加快了舞蹈节奏。当分子运动更快的热气流遭遇堪萨斯上空分子运动较慢的寒冷气流时，由此产生的激烈冲突，就孕育出了灾难性的暴风。
闪电也可能在电影里的同一片云中出现。每一次爆炸性的闪电都会在湍流的空气中留下一串氮氧化物，其中一部分氧化物会溶解到雨滴中，被土壤所吸收，随后帮助那些在灾难中幸存下来的庄稼生长。
这幅场景中看不到的是，那些富含氮元素的气体正在从田野中不断升腾。土壤中的细菌会将前一年的农业废弃物分解，在给土地施肥的同时，也不断将蛋白质分解散发到空气中，而那里也正是孕育这些蛋白质的源头。而在谷仓背后的厕所中，细菌也在做着同样的事。
农场上堆着的干枯秸秆中也藏着些氮原子，残留在那些曾是绿色的叶绿素中。鸡群在晒场上一边奔跑一边鸣叫，而它们羽毛的角蛋白中，氮元素还要更为丰富一些。
这部电影的开头是埃姆婶婶在大风中呼唤桃乐茜，富含氮气的风掠过她那花白头发中富含氮元素的角蛋白。桃乐茜呢，在这场令人目眩的大风中瑟瑟颤抖，富含氮元素的肌肉疲于应付，甚至不能再对婶婶那穿越氮气的声波做出回应。她的小狗托托比她还要害怕，因为它那锋利的角蛋白之爪正牢牢地扒在地面上。
现代社会里，同样的氮元素关系仍然操控着你身边的一切，还比电影场景中多了些新东西。机动车引擎的火花塞就像是微型的闪电，它们对氮气的作用也类似于闪电。平均每一天，你会吸入将近3000加仑含有氮气的空气，这相当于36个大浴缸的体积。而相比之下，一辆普通的紧凑型轿车每小时可以吸入30倍的量，如果在一年的时间里你驾驶着它开上12500英里（2万千米），那么它可以产生大约18磅（8千克）的氮氧化物。大货车的吸气速度是小轿车的4倍，而一架飞机更是相当于它的100倍。所以你也就能明白，为什么机动车尾气会与火力发电厂的废气一样，成为如今全球氮元素循环的主要来源。
加拿大气象学家路易斯·波林（Lewis Poulin）估算，2001年，蒙特利尔市内及周边的机动车每天排放的气体，大约是其180万市民总排放量的175倍。不过与人类将氮气分子吸入后又原封不动排出的过程不同，经过超高温发动机缸的很多氮气分子都形成了氮氧化物。美国环境保护局的科学家经过调查后发现，在常年流行的西风作用下，大西洋沿岸的每一座大城市都会将含氮废气和其他污染物一起远远地输送到海上。而这些东部城市，又处在深入内陆的城市与高速公路下风口，类似的废气也会向着它们飘来。
如今，这个星球上大约一半的生物质氮元素，包括你身体中的大部分，都是通过燃烧化石能源从空气中提炼而来，然而这一工艺最初的工业化生产，却是出于给“一战”期间的德国提供炸药的目的。这种人工固氮工艺的最终产物，可以是从TNT（三硝基甲苯）到笑气（一氧化二氮）的各种物质，甚至化肥（硝酸铵）也在人类的“努力”下，被用于从抵御饥饿问题到恐怖爆炸案的方方面面。所有这些都是一个人的遗产，这也使得他成为人类历史上最有影响力的人物之一。
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