Nitrifikaatiota

Nitrifikaatio on mikrobiologinen prosessi, jossa epäorgaaninen ammonium (NH4+) hapetetaan ensin nitriitiksi NO2- ja edelleen nitratiksi NO3-. Prosessi on aerobinen ja keskeinen osa typpikiertoa maaperässä, vesistöissä ja jätevesissä.

Prosessissa tapahtuu kaksi päävaihetta. Ammoniumin oksidointi suoritetaan ammoniumin oksidointia varten kehittyneiden bakteerien ja arkeiden (yleisesti AOB ja AOA) toimesta, jolloin NH4+ muuttuu NO2-. Toisessa vaiheessa nitriitti hapetetaan NO3-:ksi nitriittioksidibakteerien (NOB) kuten Nitrobacter ja Nitrospira toimesta. Eri ympäristöissä AOA:n ja AOB:n rooli voi vaihdella; jotkut ekosysteemit ovat enemmän AOA-painotteisia kuin toiset.

Nitrifikaatiolla on merkittäviä ekologisia ja käsittelyyn liittyviä vaikutuksia. Se muuttaa typen käytettävään muotoon kasveille tärkeästä nitraattina, mutta kuluttaa myös vettä hapekkuutta ja kuluttaa alkalinitettia, mikä voi laskea pH:tä. Liiallinen nitraatti voi edistää vesistöjen rehevöitymistä, kun taas ammonium voi olla toksista herkästi eloperäisille eliöille. Prosessi on herkkiä: matala hapetustaso, äärimmäiset pH-arvot sekä korkeat ammonium- tai nitriittipitoisuudet voivat hidastaa tai estää nitrifikaation.

Käytännössä nitrifikaatiota hyödynnetään esimerkiksi jäteveden käsittelyssä ammoniumin muuttamiseksi nitriitiksi/nitraatiksi ennen sen denitrifikaatiota, sekä akvaarioissa ja vesiviljelyssä typen hallitsemiseksi. Reaktiot voidaan summata: NH4+ + 1.5 O2 → NO2- + H+ + H2O; NO2- + 0.5 O2 → NO3-. Yhteensä: NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O.