Нітрифікація

Нітрифікація — мікробіологічний процес окиснення аміаку до азотистої кислоти або її самої далі до азотної кислоти. Відбувається в аеробних умовах в ґрунті та природних водах. Часто може викликати появу в них нітратів в токсичній кількості, а оскільки нітрати — найбільш активно мігруюча в розчині сполука азоту — їх винесення з ґрунту в розташовані нижче по схилу водоймища, що спричиняє за собою евтрофікацію цих водоймищ.

NH₃ + O₂ + НАДН² = NH₂OH + H₂OOH + НАД⁺

NH₂OH = (HNO) + 2e + 2H⁺

(HNO) = N₂O

NH₂OH + O₂ = NO-2 + H₂O + H⁺

Друга стадія — окиснення аніону азотистої кислоти до аніону азотної, що здійснюється нітрифікуючими бактеріями (роди Nitrobacter, Nitrospiraceae, Nitrococcus).

Обидві групи бактерій є облігатними аеробами, оптимальна для їх розвитку температура 25—30 градусів за Цельсієм і pH 7,5—8,0. У кислому середовищі процес не йде. Всі ці бактерії — грам-негативні автотрофи (літотрофи), що використовують енергію окиснення сполук азоту для синтезу органічних речовин з вуглекислого газу. Морфологічно ці групи різноманітні, в більшості своїй дрібні, рухомі, з полярним або перитрихальним джгутикованням. Окиснення вони проводять на цитоплазматичній мембрані. Звільнені в ході реакцій електрони переходять в дихальний ланцюжок на цитохроми.

Особливо виділяють гетеротрофну нітрифікацию, що відбувається в усіх живих організмах і пов'язана з окисненням аміачної форми азоту без використання отриманої енергії, попутно з окисненням органічної речовини і, ймовірно, за допомогою кисню, що утворюється при розпаді пероксида водню. З цим процесом пов'язано походження чилійскої селітри, а також вся нітріфікация в ґрунтах і водоймищах з низькими значеннями pH.

Історія дослідження

Процес був відкритий в середині 20-го століття, перша згадка про участь мікроорганізмів в нітріфикації була зроблена Луї Пастером, проте виділити їх не вдавалося, поки в 1891 році С. Н. Виноградський не застосував для цих цілей селективне середовище, що містило тільки мінеральні компоненти (щоб уникнути зростання на ній гетеротріфов), зокрема сірчанокислий амоній.