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标题: 反硝化作用 [打印本页]

作者: jiaofuhang    时间: 2012-12-21 09:07
标题: 反硝化作用
反硝化作用
  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-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。
  反硝化作用,狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程,称为脱氮作用;广义的指将硝酸盐还原为较简单的氮化合物的过程,除了脱氮作用外,还包括硝酸盐还原作用(指脱氮作用以外的还原作用,例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用)。
      多种细菌和真菌斗具有硝酸盐还原酶,可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐。方程式如下:
      NHO3+2H------------>HNO2+H2O(需要硝酸还原酶的作用)
      而脱氮作用,则常常与无氮有机物的氧化反应伴随发生,例如:
      C6H12O6+6H2O---------->6CO2+24H
           24H+4NO3-------------->12H2O+2N2
      总的反应方程式为:
      C6H12O6+4NO3------------>6CO2+6H2O+2N2+420cal
      也就是说,在1摩尔的葡萄糖被氧化的同时,有4摩尔的硝酸根被还原为2摩尔分子氮。
      很多细菌可以引起脱氮作用,主要是一些革兰氏阴性的无芽胞杆菌,如荧光杆菌,斯图采尔杆菌。它们一般是兼性需氧的细菌,脱氮作用常常是在厌氧条件下发生。而且,有些化学能自养型细菌也可以在厌氧的条件下引起脱氮作用,比如,反硝化硫化细菌可以用硝酸盐来氧化硫,从而将硝酸盐还原,方程式如下:
      5S+2CaCO3+6KNO3------------>3K2SO4+2CaSO4+2CO2+3N2+660cal
      pH7.0~8.2,厌氧条件下,如果有可溶性无氮有机物存在,则脱氮作用旺盛。
      反硝化作用的意义在于:
      1,硝酸盐还原作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低,而使具有较高毒性的亚硝酸盐浓度增加,所以是不利的。
      2,脱氮作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低,变为无毒的氮气排除,是有利的。
      3,在草缸中,脱氮作用会使对草有营养意义的硝酸盐减少,对草是不利的,特别是在氮循环保持良好状态的生态群落中。
      4,如果要增加脱氮作用的强度,可以创造适合反应的条件,其中保持适合的酸碱度和一定可溶性无氮有机物浓度是关键。无氮有机物水中的存在有限,可以考虑额外添加补充,例如向水中补充葡萄糖溶液。
      5,脱氮作用对没有排除硝酸盐途径的裸缸具有重要意义,和良好的硝化作用一起,维持水中的低氮状态,保持水质稳定,延长换水时间。
  
作者: xiaomi543    时间: 2013-2-26 06:23
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作者: izyehpkqg    时间: 2013-10-10 04:01
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作者: jiaofuhang    时间: 2013-12-16 07:55
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作者: dingzhaohao    时间: 2013-12-27 02:59
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作者: hongjiu888    时间: 2023-5-4 00:42
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作者: vlguzsqio    时间: 2025-6-4 09:08
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作者: zjf20040708    时间: 2025-6-4 14:11
将硝态氮转化为氮气释放出去
作者: a880791    时间: 2025-6-5 07:59
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