A denitrifikáció is nevezett visszasorolásának ásványi nitrogén , egy olyan folyamat, mikrobiális az anaerob légzés , hogy felhasználása ion -nitrátot , mint elektron akceptor . Ezt a biológiai jelenség üzemeltetni hipoxiás vagy anoxiás környezetben , a konkrét baktériumok , amelyek megfelelnek az igényt azáltal, oxidáló által dezoxigénezése nitrátok.
Ez a jelenség a talajban fordul elő , de nem kizárólag: bizonyos üledékekben , a víztartó rétegekben (bizonyos mértékben és bizonyos körülmények között), a bomló szerves anyagokban (pl .: elhalt fa ) vagy az emésztőrendszerben is működik .
Ez a folyamat bolygó léptékű főszerepet játszik a nitrogén körforgásában , és még mindig nem teljesen ismert. Különösen ez az egyik "nitrogénelnyelő", mivel vannak szénelnyelők . Számos tanulmány tárgya ökológiai , agronómiai , mikrobiológiai , fiziológiai , biogeokémiai , genetikai vagy szimbiotikus vonatkozásai tekintetében . Valószínűleg az evolúció korán jelent meg, és főleg bizonyos halofil vagy hipertermofil archeákban, de egyes gombák mitokondriumaiban is megtalálható volt .
Növények és gyökérzet , amely kitisztítani a talajban vagy üledékben (például nád ágyak , mangrove vagy a rizs termesztése a hántolatlan mezők ), és a támogatás intenzív cserék (gyakran szimbiotikus a mikorrhiza gombák és / vagy a szimbiotikus baktériumok ), is szerepet szerepe a talajban zajló főbb denitrifikációs folyamatokban, különösen rétek , erdők , nádasok , tőzeglápok és más vizes élőhelyek alatt . Az üledékekben némileg egyenértékű szerepet játszanak (az aljzat tisztításában és a bioturbációban) a különböző odúzó fajok.
A nagyon levegőzött talajok kivételével az oxigén O 2 kevés diffundációval rendelkezik a talajban (néhány milliméter). Ezt a jelenséget tovább hangsúlyozzák a tömörített és / vagy vízzel borított talajok ( például hidromorf talajok esetében). A földi légkörben 21% oxigén van, vagyis kb. 300 mg / liter levegő, és csak ( legfeljebb ) 8 mg / 1 kg (1 liter) víz. Következésképpen az ilyen típusú talajokban található baktériumokból hiányzik az oxigén, ami túlélésükhöz, fejlődésükhöz és sejtlégzésükhöz szükséges , különösen akkor, ha a víz kitöltötte a korábban levegőt tartalmazó talaj összes rését.
Ekkor a " denitrifikáló baktériumok " működtetik a denitrifikációt: csökkentik a nitrát ion NO 3 - mennyiségét , amely könnyen oldódik a talaj oldatában a vízmolekulákkal létrehozott hidrogénkötéseknek köszönhetően, és a vízmolekulák könnyen felszívják. , a nitrit ion NO 2 - , majd a nitrogén-monoxid NO, majd N 2 O (dinitrogén-oxid), és végül a nitrogén- N 2 , szabad oxigén és természetesen jelen van a légkörben , és amelyek majd menekülni a talaj párolgás, hogy csatlakozzon az utóbbihoz. A denitrifikáció ezeket az egymást követő reakciókat részben vagy egészben követi (a zárójelben látható reakció katalizáló enzim):
NO 3 - + 2 H + + 2 e - → NO 2- + H 2 O ( nitrát-reduktáz ) NO 2- + 2 H + + e - → NO + H 2 O ( nitrit-reduktáz ) 2 NO + 2 H + + 2 e - → N 2 O+ H 2 O ( nitrogén-oxid-reduktáz ) N 2 O+ 2 H + + 2 e - → N 2+ H 2 O ( dinitrogén-oxid-reduktáz )A teljes folyamat lehet kifejezni, mint egy kiegyensúlyozott redox reakció , amelynek során a nitrát (NO 3 - ) teljesen csökken, mint a nitrogén N 2 :
2 NO 3 - + 10 e - + 12 H + → N 2 + 6 H 2 ONéha ezek a baktériumok nem jutnak el a reakció utolsó fázisába, ha az oxigénszint részben elegendő az igényeik kielégítésére. A denitrifikációt ezután részben leállítják az NO szakaszokban, vagy gyakrabban az N 2 O-t, amely üvegházhatású gáz .
Ez a reakció nagyon fontos az ökológiában , mert részben szabályozza a nitrogén körforgását, valamint az édesvíz eutrofizációjának és / vagy savanyításának egyes folyamatait . Ezek a baktériumok a szennyvíztisztítás területén is nagy szerepet játszanak , különösen a természetes lagúna-kezelésben .
Nagy jelentősége van a mezőgazdaságban a növények és a talaj mikroorganizmusainak nitrogénigényének szabályozásában, valamint a nitrogén műtrágyák által okozott szennyezés elleni természetes harc részeként, amelyek mivel nagyon jól oldódnak, nitrátokkal szennyezhetik az esőt, a felszíni és a felszín alatti vizeket.
A izotópos elemzések és tanulmányok alapján nyomon stabil a nitrogén izotópjai, hogy jobban megértsék ezt a folyamatot, és még általánosabban a tartományban biogeokémiai kerékpáros nitrogén, múltbeli vagy jelenlegi (a paleokörnyezeti alatt Paleoklíma különböző).
Szintén törekszünk (esetleg biomimikriával ) félig természetes rendszerek létrehozására a nitrogén-kibocsátások szennyezésmentesítésére denitrifikáló baktériumok alkalmazásával, különösen a mezőgazdasági kibocsátások in situ kezelésére .