Nitrifikasjon

Nitrifikasjon - Ammoniumoksidasjon via.  Biologisk omdanning av ammonium til nitrat i jorda via ammoniumoksiderende bakterier. Ammonium oksideres først til nitritt vha. bakterier fra slektene Nitrosomonas og Nitrococcus. Nitritt oksideres videre til nitrat vha. bakterier i slekten Nitrobacter og Nitrospira Nitrifiserende bakterier er kjemoautotrofe dvs. de får energi ved å oksidere uorganiske stoffer som brukes til å omdanne karbondioksid til organisk karbon. Begge bakteriegruppene kalles også litotrofe fordi de får energi ved å oksidere uorganiske forbindelser.

Nitrifikasjon er en aerob prosess viktig for nitrogensyklus i jorda. De vanligste uorganiske nitrogenforbindelsene som kan brukes som elektronkilde hos bakterier er ammonium og nitritt. De autotrofe arkebakteriene som utfører nitrifikasjon trives best i godt gjennomluftet varm moldjord med høy pH og liten grad av utvasking (brunjord). Bakteriene får navn etter om de oksiderer ammonium (NH4+ ) til nitritt (NO2- ) (Nitroso-) eller nitritt (NO2-) til nitrat (NO3- ) (Nitro-).

Første trinnet i oksidasjonen av NH4+ katalyseres av enzymet ammonium monooksygenase:

NH4+ + 2H+ + 2e- ⇒ NH2OH + H2O

Hydroksylamin (NH2OH) er et sterkt oksidasjonsmiddel (E´= +0.9V for redoks paret NH4+/NH2OH).

Hydroksylamin oksideres videre til nitritt av enzymet hydroksylamin oksidoreduktase

NH2OH + H2O ⇒ HNO2 + 4e- + 4H+

Nitrittoksiderende bakterier har enzymet nitritt dehydrogenase:

HNO2 + H2O  ⇒ HNO3 + 2 H+

Oksidasjonstrinnene for de forskjellige nitrogenformene er angitt i parentes

NH4+ (-3) → NH2OH (-1) → NOH (+1) → NO2- (+3) → NO3- (+5)

I Nitrobacter fraktes elektroner fra nitritt til oksygen via elektrontransportkjeden og brukes til å lage ATP. Redokspotensialet for nitritt/nitrat-paret er +0.42 V slik at den fri energiforandringen ved å overføre elektroner til oksygen blir liten og derfor vokser bakteriene også sakte. Nitrifiserende bakterier finnes både i vann og jord, spesielt der det er mye ammonium. Oksygen er nødvendig for oksidasjon av ammonium og derfor vil ammonium hope seg opp i anaerobe miljøer. Nitrifikasjon gir en forsuring av miljøet ved at det dannes salpetersyre, på analogt vis som det lages svovelsyre av svoveloksiderende bakterier. Nitrifikasjon blir brukt i renseanlegg, etterfulgt av denitrifikasjon.

Det viser seg at ammonium kan oksideres uten at oksygen er tilstede i en nitratavhengig prosess kalt anammoks (anoksisk ammoniumoksidasjon).

Publisert 4. feb. 2011 10:38 - Sist endret 27. nov. 2015 12:38