Nitrifikace

Nitrifikace je biogeochemický proces, při němž mikroorganismy oxidují amoniak NH3/NH4+ na nitrit NO2- a následně na dusičnan NO3-. Jedná se o aerobní dvoustupňový proces, který hraje klíčovou roli v cyklu dusíku v půdě, vodách i v odpadních vodách.

V první etapě amoniak oxidují amoniak-oxidující bakterie (AOB) a amoniak-oxidující archaea (AOA) na NO2-, prostřednictvím enzymů amoniak-monooxygenázy a hydroxylamin-oxidoreduktázy. Ve druhé etapě nitrit oxidují nitrit-oxidující bakterie (NOB) na NO3- pomocí nitrit oxidoreduktázy. U některých Nitrospira byla zjištěna kompletní nitrifikace (comammox), která NH3 oxiduje přímo na NO3- v jedné linii.

Celková rovnice lze zjednodušeně vyjádřit jako NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O. Nitrifikace zároveň spotřebovává alkalinitu a má za následek okyselování prostředí; vyžaduje kyslík a obvykle probíhá při neutrální až mírně zásadité hodnotě pH, při teplotách zhruba 15–30 °C (některé organismy snášejí i jiné teploty).

Význam a dopady: nitrifikace je klíčovou součástí dusíkového cyklu v půdách, jezerech a dalších vodních útvarech. V odpadních vodách slouží k biologické oxidaci amoniaku v čistírnách; její následná denitrifikace odstraňuje dusík z odpadního systému. Nitrifikace zvyšuje obsah dusičnanů ve vodě, podporuje eutrofizaci a může vést k emisím skleníkového plynu N2O. Proces také snižuje alkalinitu a může ovlivňovat pH vody.

V praxi se nitrifikace využívá v biologických čistírnách, v oxidačních zařízeních a její kontrola či potlačení se řeší aerací, řízením pH a teploty nebo pomocí nitrifikačních inhibitorů v zemědělství. Zároveň se sleduje, aby se v ekosystémech udržela rovnováha dusíku.