Nitrifikasjonen

Nitrifikasjonen er den biologiske oksidasjonen av nitrogen i jord, vann og avløpsmiljøer, der ammonium (NH4+) omdannes første til nitritt (NO2−) og deretter til nitrat (NO3−). Prosessen er en viktig del av nitrogenkretsløpet og blir drevet av ulike nitrifiserende mikroorganismer, hovedsakelig ammoniumoksiderende bakterier og nitrittoksiderende bakterier, samt ammoniumoksiderende archaea i enkelte økosystemer. Nitrifikasjon skjer vanligvis i oksygenrike forhold og er en aerob prosess.

I første trinn omdanner ammonium ammoniak eller NH4+ til nitritt, vanligvis katalysert av ammoniumoksiderende bakterier (AOB) og noen ammonia-oxidizing archaea. I andre trinn oksideres nitritt til nitrat av nitrittoksiderende bakterier (NOB). Begge trinnene skjer ofte i tilstøtende mikromiljøer og krever energiutnyttelse for autotrof vekst, der karbon blir hentet fra CO2 eller liknende kilder.

Nitrifikasjonen har betydning for jordbruk, natur og tekniske systemer. Nitrat som sluttprodukt er en viktig kilde til tilgjengelig nitrogen for planter, men nitrifikasjonen kan også bidra til forsuring av jord ved at prosessen frigjør hydrogenioner og reduserer alkaliniteten. I vannmiljøer kan høy nitrifikasjon føre til øktoksygenforbruk og potensielt forårsake eutrofiering, mens i avløpsvann og industrielle prosesser brukes nitrifikasjon som første trinn i biologisk nitrogenfjernelse.

Faktorer som reproduksjon av nitrifiserende organismer omfatter temperatur, oksygenkonsentrasjon, pH og tilgjengelighet av ammonium og nitritt. Høy konsentrasjon av ammonium eller nitritt kan være giftig og hemme nitrifikasjonen. Nitrifikasjonen er ofte koblet til denitrifikasjon under forhold uten oksygen, som fullfører nitrogenkretsløpet ved å redusere nitrat tilbake til nitrogengass. Historisk bidro tidlige forskning til å identifisere de to trinnene og de involverte mikroorganismene i nitrifikasjonen.