denitrifikaatioon

Denitrifikaatio on mikrobiologinen prosessi, jossa nitratti (NO3−) pelkistyy ja lopulta vapautuu ilmakehään typen kaasuna. Pääsääntöisesti se tapahtuu hapettomissa tai heikosti hapettomissa olosuhteissa ja kuuluu laajempaan typen kiertoon maaperässä, sedimentissä, kosteikoissa sekä vesistöissä. Denitrifikaation tärkeimmät lopulliset tuotteet ovat dityppi (N2) ja osittain typpioksidi (N2O), joka voi vaikuttaa ilmastonmuutokseen.

Prosessiin osallistuvat monet bakteerit ja arkeonit, ja se etenee yleensä useiden pelkistysvaiheiden kautta nitratiin NO3− → nitriitti NO2− → typpioksidi N2O → dityppi N2. Tätä reittiä säätelevät useat entsyymit, kuten nitrate reductase (nar/nap), nitrite reductase (nir), nitric oxide reductase (nor) ja nitrous oxide reductase (nos). Ympäristön olosuhteet vaikuttavat voimakkaasti denitrifikaatioon: hiilen saanti, lämpötila, pH ja nitratti-emä sekä hapen määrä määrittelevät prosessin nopeuden ja kokonaisvaikutuksen.

Merkitys ympäristölle ja maataloudelle on kaksijakoinen. Denitrifikaatio vähentää maaperän nitrattipitoisuuksia ja vähentää ravinteiden huuhtoutumista, mutta samaan aikaan se voi lisätä kasvihuonekaasupäästöjä N2O:n muodossa. Jätevesien käsittelyssä denitrifikaatio on keskeinen menetelmä typen poistoon, usein anoksisissa alueissa, joissa tarvitaan hiilenlähdettä ja oikeaa käytössastoa. Ympäristönhallinnassa denitrifikaatiota voidaan tukea esimerkiksi optimoimalla kosteutta, hiililähdettä ja lämpötilaa sekä varmistamalla, ettei prosessi synny hallitsemattomia N2O-päästöjä.

Mittauksessa voidaan käyttää isotoptilabelfointia tai N2O-päästöjen mittausta sekä kokonaisnopeuden arviota. Denitrifikaation rooli tutkimuksessa ja käytännön sovelluksissa liittyy kiertotalouteen ja vesien sekä maaperän ravinnehallintaan.