硝化作用，硝酸

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本文目录

1. 什么是硝化作用和反硝化作用
2. 硝化细菌的作用是什么
3. 硝化作用名词解释
4. 硝化作用的影响
5. 硝化作用和反硝化作用

一、什么是硝化作用和反硝化作用

1、是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。

2、反硝化作用（denitrification）也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。

二、硝化细菌的作用是什么

硝化细菌是一类能降解氨和亚硝酸盐的自养型细菌，包括亚硝化菌属和硝化杆菌属两个生理亚群，它们归属于一个独立的科——硝化杆菌科。硝化细菌通过硝化作用氧化无机化合物获取能量来满足自身的代谢需求，并且以CO2作为唯一的碳源，是典型的化能无机营养菌。硝化细菌具有硝化作用，所谓硝化作用指的是硝化细菌在好氧条件下将NH3氧化为NO-，并进一步氧化为NO-3，从中获得生长所需能源的过程。硝化作用可以分为两个相对独立而又联系紧密的阶段。前一阶段NH3氧化为NO-2，称为亚硝化作用或氨氧化作用，由亚硝化细菌完成；后一阶段是NO-2氧化为NO-3的过程，称为硝化作用，由硝化细菌完成。因此，常讲的硝化作用实际上包括了由亚硝化细菌完成的亚硝化作用和由硝化细菌完成的硝化作用两个阶段。硝化细菌是养殖水体生态系统中不可或缺的成员，在水产养殖上具有比较重要的应用价值。在水产养殖上的应用是硝化细菌氨氮氧化、亚硝酸盐氧化的运用，养殖水体中的三氮（NH3-N、NO2-N、NO3-N）中，NH3-N和NO2-N具有很强的毒性，硝化细菌可将亚硝酸盐转化为硝酸盐而被藻类利用，从而起到净化水质的作用；与此同时，硝化细菌在合成自身物质时可同化和异化硫化氢，达到水质净化，改良池塘底质，维护良好的水产养殖生态环境的作用。但由于硝化细菌的生长代时比较长，从而限制了其在水产养殖上的广泛应用。

三、硝化作用名词解释

1、硝化作用（nitrification），是指氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程。氨转化为硝酸的氧化必须有氧气参与。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。

2、硝化作用由自养型细菌分阶段完成。第一阶段：第一阶段为亚硝化，即铵根（NH4+)氧化为亚硝酸根（NO2-）的阶段。参与这个阶段活动的亚硝酸细菌主要有5个属：亚硝化毛杆菌属；亚硝化球菌属；亚硝化螺菌属和亚硝化肢杆菌属。其中，尤以亚硝化毛杆菌属的作用居主导地位，常见的有欧洲亚硝化毛杆菌等。

3、第二阶段为硝化，即亚硝酸根（NO2-）氧化为硝酸根（NO3-）的阶段。参与这个阶段活动的硝酸细菌主要有3个属：硝酸细菌属(Nitrobacter)；硝酸刺菌属和硝酸球菌属。其中以硝酸细菌属为主，常见的有维氏硝酸细菌和活跃硝酸细菌等。

四、硝化作用的影响

硝化作用所产生的硝酸盐（NO3-），因其自身的负电性而不容易被固定在正离子交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。尤其是在土壤大量施用铵态化学肥料（如硫铵和硝铵）以后,所产生的大量NO3-和相当数量的NO2-在强降雨后或过量灌溉后，移动到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全，因为水中过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征（Blue-baby Syndrome）。NO3-及NO2-还极易转化为亚硝胺(NH2NO2),它已被证明是一种致癌、致畸、甚至导致胎儿死亡的有害物质。如果过量硝酸盐通过径流或地下水进入地表水，会导致水体的富营养化，使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖，导致水生生物因缺氧而大量死亡。虽然不像铵一样对鱼类有毒，硝酸盐可通过富营养作用间接影响鱼类的生存。氮素已经导致了一些水体的富营养化问题。从2006年起，在英国和美国使用氮肥将受到更严厉的限制。这些措施被普遍认为是为了治理恢复被富营养化的水体而采取的。

五、硝化作用和反硝化作用

1、硝化作用是指异养微生物进行氨化作用产生的氨，被硝化细菌、亚硝化细菌氧化成亚硝酸，再氧化成硝酸的过程。反硝化作用即硝酸还原作用。

2、硝化作用，是指氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程。氨转化为硝酸的氧化必须有氧气参与。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，因此它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。

3、反硝化作用，是指在厌氧条件下，微生物将硝酸盐及亚硝酸盐还原为气态氮化物和氮气的过程，是活性氮以氮气形式返回大气的主要生物过程。反硝化作用不仅在土壤中进行，还可在江河湖泊和海洋中进行。发生反硝化作用的条件是：反硝化微生物；合适的电子供体，如有机碳化物、还原态硫化物；厌氧条件；氮的氧化物。

4、土壤中已知能进行反硝化作用的微生物种类有24个属性。绝大多数反硝化细菌是异养型细菌，亦有少数自养型细菌如反硝化硫杆菌。

5、硝化作用所产生的硝酸盐，因其自身的负电性而不容易被固定在正离子交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。尤其是在土壤大量施用铵态化学肥料（如硫铵和硝铵）以后，所产生的大量硝酸根和相当数量的亚硝酸根在强降雨后或过量灌溉后，移动到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全。

6、硝酸根和亚硝酸根还极易转化为亚硝胺，它已被证明是一种致癌、致畸、甚至导致胎儿死亡的有害物质。如果过量硝酸盐通过径流或地下水进入地表水，会导致水体的富营养化，使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖，导致水生生物因缺氧而大量死亡。虽然不像铵一样对鱼类有毒，硝酸盐可通过富营养作用间接影响鱼类的生存。

7、氮素已经导致了一些水体的富营养化问题。从2006年起，在英国和美国使用氮肥将受到更严厉的限制。这些措施被普遍认为是为了治理恢复被富营养化的水体而采取的。硝化细菌绝大部分属于自养性细菌，包括两种完全不同的代谢群：亚硝酸菌属及硝酸菌属，它们包括形态互异的杆菌、球菌和螺旋菌。亚硝化菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化叶菌属中的细菌。

8、硝化菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。两类菌均为专性好气菌，在氧化过程中均以氧作为最终电子受体。大多数为专性化能自养型，不能在有机培养基上生长。脱氮作用也称反硝化作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮的过程。

9、微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。

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