III этап. Денитрификация

II этап. Нитрификация

Нитрификация – это окисление аммиака до азотной кислоты. Процесс осуществляют хемолитотрофные бактерии, объединяемые в семейство Nitrobacteriaceae.

Нитрификация протекает в два этапа.

1. Окисление аммиака до нитрита:

NH₄⁺ + 1,5 O₂ → NO₂ ֿ + H₂O + 2 H⁺

Первую фазу нитрификации осуществляют бактерии родов: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira, Nitrosovibrio.

Процесс нитрификации локализован на ЦПМ и внутрицитоплазматических мембранах. Аммоний поглощается клеткой, перенос через ЦПМ осуществляется при помощи медьсодержащей транслоказы. Окисление аммиака до нитрита происходит через ряд промежуточных продуктов: NH₃ → NH₂OH → NO₂ֿ. Сначала аммиак окисляется до гидроксиламина (NH₂OH), реакцию катализирует фермент монооксигеназа. Далее гидроксиламин окисляется до нитрата (NO₂ֿ), реакцию катализирует фермент гидроксиламиноксидоредуктаза. Электроны, высвобождаемые при окислении гидроксиламина передаются в дыхательную цепь на уровне цитохрома с.

2. Окисление нитрита до нитрата:

NO₂^ֿ + ½ O₂ → NO₃^ֿ

Процесс локализован на внутренней стороне мембраны, реакция катализируется ферментом нитритоксидазой. Электроны, высвобождаемые при окислении, поступают в дыхательную цепь на уровне цитохрома а₁.

Вторую фазу нитрификации осуществляют бактерии родов: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.

Значение нитрификации. Нитрифицирующие бактерии встречаются там, где идет минерализация органического вещества и выделяется аммоний.

В почвах длительное применение аммонийных удобрений привело к значительному обогащению обрабатываемых земель нитрифицирующими бактериями. В хорошо аэрируемых почвах нитрификация может приводить к подкислению почвы. Это ведет к растворению солей калия, магния, фосфора, которые необходимы для растений. Большинство растений предпочтительнее усваивает нитрат, чем аммоний. Однако нитрит и нитрат, как отрицательно заряженные ионы, легко вымываются из почвы, что ведет к обеднению почвы азотом.

В водоемах нитрифицирующие бактерии развиваются у поверхности донных отложений и в зоне термоклина.

Роль нитрификаторов в процессе очистки сточных вод. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммоний – продукт разложения органических отходов – до нитрата, который на последующем этапе очистки денитрифицирующие бактерии превращают в молекулярный азот.

Денитрификация – это процесс восстановления нитрата до молекулярного азота через ряд промежуточных продуктов:

NO₃^ֿ → NO₂^ֿ → NO → N₂O → N₂

Процесс окисления NO₃^ֿ до NO₂^ֿ называется нитратным дыханием. К денитрификации способны бактерии различных родов: Thiobacillus, Pseudomonas, Paracoccus и др.

Значение денитрификации. Денитрификация – это процесс, который осуществляют только прокариоты. Это единственный биологический процесс, благодаря которому связанный азот преобразуется в свободный азот N₂. С другой стороны денитрификация ведет к обеднению почвы азотом.

Дата добавления: 2015-07-13