nitrifikations

Die Nitrifikation ist ein mikrobieller Prozess des Stickstoffkreislaufs, bei dem ammoniumhaltige Verbindungen zu Nitrat oxidiert werden. Der Prozess erfolgt in zwei aufeinander folgenden Reaktionsschritten: Zunächst wird Ammonium (NH4+) oder Ammoniak (NH3) durch ammoniumoxidierende Mikroorganismen in Nitrit (NO2−) umgewandelt; anschließend oxidieren Nitritoxidierende Mikroorganismen NO2− zu NO3− (Nitrat). Die Nitrifikation ist chemisch gesehen eine Energiequelle für die beteiligten Mikroorganismen und erfolgt überwiegend autotroph.

Die erste Stufe wird von Ammoniumoxidierenden Bakterien (AOB) und Ammoniumoxidierenden Archaea (AOA) durchgeführt. Die zweite Stufe übernehmen Nitritoxidierende Bakterien (NOB). Typische Reaktionsgleichungen lauten: NH3 + 1,5 O2 → NO2− + H+ + H2O; NO2− + 0,5 O2 → NO3−. Die Nitrifikation ist ein aerober Prozess, der eine kontinuierliche Sauerstoffzufuhr benötigt. Organische Substanz wird nicht primär genutzt; der Energiegewinn erfolgt durch die Oxidation anorganischer Stickstoffverbindungen.

In Böden, Gewässern, Feuchtgebieten sowie in Kläranlagen spielt die Nitrifikation eine zentrale Rolle für die Stickstoffverfügbarkeit und das Nährstoffprofil von Ökosystemen. Nitrat ist gut wasserlöslich und kann in Tieflagen ausgewaschen werden, was Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit hat. In Gewässern kann die Nitrifikation den Sauerstoffverbrauch erhöhen und zu Sauerstoffmangel führen. In der Wasseraufbereitung ist sie bedeutsam, etwa in Klärprozessen oder bei chloraminierter Desinfektion, wo kontrollierte nitrifizierende Prozesse wichtig sind. Umweltfaktoren wie pH, Temperatur, Sauerstoffgehalt und Verfügbarkeit von Ammonium/Nitrit beeinflussen die Geschwindigkeit und das Gleichgewicht der Reaktionen.