Nitrificatie

Nitrificatie is een biologisch-chemisch proces uit de stikstofcyclus waarbij ammoniumachtige stikstof (NH4+) in twee stappen wordt geoxideerd tot nitriet (NO2-) en vervolgens tot nitraat (NO3-). Het vindt vooral plaats onder aerobe omstandigheden en wordt uitgevoerd door gespecialiseerde micro-organismen. Nitrificatie speelt een cruciale rol bij de beschikbaarheid van stikstof voor planten en bij stikstofuitwisseling in wateren.

De eerste stap, ammoniumoxidatie, wordt uitgevoerd door ammonia-oxidizing micro-organismen (AOM), waaronder ammonia-oxidizing bacteria (AOB) en ammonia-oxidizing archaea (AOA). Deze groep oxideert NH4+ tot nitriet via tussenstappen die onder meer hydroxylamine omvatten. De tweede stap, nitrietoxidatie, gebeurt door nitrite-oxidizing bacteria (NOB), die NO2- omzetten in NO3-. Sommige bacteriën kunnen beide stappen uitvoeren (comammox, zoals bepaalde Nitrospira-soorten). De omzetting vindt plaats met behulp van gespecialiseerde enzymen, zoals ammonia monooxygenase en nitrite-oxidoreductase.

Nitrificatie komt voor in bodems, sedimenten, zoetwater, mariene systemen en in stedelijke waterzuiveringsinstallaties. In waterige omgevingen kan het zuurstofverbruik leiden tot lokale benedeling van O2; in waterbodems kan nitrificatie bijdragen aan zuurwording door de vrijgekomen waterstofionen. In landbouwgronden kan nitrificatie leiden tot nitriet- en nitraatverplaatsing, wat leaching en uitspoeling beïnvloedt.

Factoren die nitrificatie beïnvloeden zijn onder meer zuurstofconcentratie, temperatuur, pH, beschikbaarheid van ammonium, en de aanwezigheid van nitrificatieremmers of toxische metalen. Nitrificatie is therefore een sleutelingangspunt voor beheer van nutriënten in ecosystemen en in waterzuivering.