Нитрификация

Нитрификация – микробиологический процесс окисления аммиака до азотистой кислоты или ее самой далее до азотной кислоты. Происходит в аэробных условиях в почве и природных водах. Часто может вызвать появление в них нитратов в токсической количестве, а поскольку нитраты – наиболее активно мигрирующая в растворе соединение азота – их вынос из почвы в расположенные ниже по склону водоемы, что влечет за собой эвтрофикацию этих водоемов.
Нитрификация проходит в две стадии, которые осуществляются различными микроорганизмами (хотя некоторые выполняют обе стадии). Первая стадия – окисление аммиака до азотистой кислоты (вернее, ее аниона), которое осуществляют нитрозные бактерии (рода Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosovibrio) по следующему механизму:

NH 3 + O 2 + НАДН 2 = NH 2 OH + H 2 OOH + НАД +


NH 2 OH = (HNO) + 2e + 2H +


(HNO) = N 2 O


NH 2 OH + O 2 = NO 2 - + H 2 O + H +

Вторая стадия – окисление аниона азотистой кислоты до аниона азотной, осуществляемой нитратными бактериями (роды Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus).
Обе группы бактерий являются облигатными аэробами, оптимальная для их развития температура 25-30 градусов по Цельсию и pH 7,5-8,0. В кислой среде процесс не идет. Все эти бактерии – грамотрицательные автотрофы (литотрофы), использующие энергию окисления соединений азота для синтеза органических веществ из углекислого газа. Морфологически эти группы разнообразны, в большинстве своем мелкие, подвижные, с полярным или перитрихальним джгутикованням. Окисления они проводят на ЦПМ. Уволенные в ходе реакций электроны переходят в дыхательный цепочку на цитохромы.
Особо выделяют гетеротрофную нитрификацию, что происходит во всех живых организмах и связана с окислением аммиачной формы азота без использования полученной энергии, попутно с окислением орагничеського вещества и, вероятно, с помощью кислорода, образующегося при распаде пероксида водорода. С этим поцессом связано происхождение чилийского селитры а также вся нитрификации в почвах и водоемах с низкими значениями pH.
История исследования
Процесс был открыт в середине 20-го века, первая упоминание об участии микроорганизмов в нитрификации была сделана Луи Пастером, однако выделить их не удавалось, пока в 1891 году С. Н. Виноградский не применил для этих целей селективное среду, содержало только минеральные компоненты (чтобы избежать роста на ней гетеротрифов), в частности сернокислый аммоний.