Forskjellen mellom nitrifisering og denitrifisering

Hovedforskjell - Nitrifikasjon mot denitrifisering

Kväve er et viktig element for livet på jorden. Det virker som en komponent i protein, nukleinsyrer og mange andre viktige forbindelser. Nitrogen sirkulerer gjennom hele miljøet via nitrogen-syklusen. De viktigste trinnene i nitrogen-syklusen inkluderer nitrogenfiksering, nitrogenassimilering, ammoniakk, nitrifisering og denitrifisering. Derfor er nitrifikasjon og denitrifikasjon to viktige stadier av nitrogen-syklusen. Nitrifikasjon er den biologiske omdannelsen av ammonium til nitrat. Denitrifikasjon er den biologiske omdannelsen av nitrat til nitrogengass. Dette er hovedforskjellen mellom nitrifisering og denitrifisering. Begge disse konverteringene er biologiske siden disse konverteringene gjøres av mikrober.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er Nitrifikasjon
     - Definisjon, prosess
2. Hva er denitrifikasjon
     - Definisjon, Prosess, Søknad
3. Hva er forskjellen mellom nitrifisering og denitrifisering
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Ammonium, Oksidasjonsmikroorganismer i ammoniakk, Denitrifikasjon, Nitrat, Nitrifikasjon, Nitrifiserende bakterier, Nitrogen, Nitrogencyklus, Nitritoksiderende mikroorganisme

Hva er Nitrifikasjon

Nitrifikasjon er et stadium av nitrogensyklusen der ammonium omdannes til nitrat, enten ved biologiske eller kjemiske midler. Nitrifikasjon er en oksidasjonsprosess. Her omformes reduserte former for uorganisk og organisk nitrogen, hovedsakelig ammonium, til nitrat, som er en oksidert form av nitrogen.

Nitrifikasjon er en biologisk prosess som medieres av mikroorganismer. Denne fasen av nitrogen-syklusen inneholder to kjemiske reaksjoner. Som det første trinnet blir ammonium omdannet til nitritt, etterfulgt av oksydasjon av nitritt i nitrat. Denne prosessen er gunstig for mikroorganismer, siden de kan utlede energi som kreves for deres vekst gjennom disse kjemiske reaksjonene. Disse mikroorganismer er kjent som nitrifiserende mikroorganismer.

Siden nitrifiseringsprosessen inneholder to kjemiske reaksjoner, er det to grupper av nitrifiserende mikroorganismer involvert i nitrifikasjon. En gruppe er ammoniakk oksidasjonsmidler og den andre gruppen er nitrittoksiderende mikroorganismer.

Figur 1: Stikksyklus

Ammoniakoksiderende mikroorganismer

Denne gruppen av mikroorganismer inkluderer obligatoriske autotrofer og ammoniakk-oksiderende arkaea. De vanligste og mest kjente bakteriene i denne prosessen er nitrosomonas. De kan formidle omdannelsen av ammoniakk eller ammonium til nitritt som følger.

NH₄⁺  +  1.5O₂        → NO₂^-  +  H₂O + H⁺

Nitritoksiderende mikroorganisme

Denne gruppen inkluderer bakterier som kan konvertere nitritt til nitrat. De vanligste og mest kjente bakteriene i denne prosessen er Nitrobactor. Reaksjonen er som følger.

NEI₂^-   +    0.5O₂        → NO₃^-  

Nitrifikasjon er avhengig av få faktorer. Som de fleste bakterier er nitrifiserende bakterier temperaturfølsomme. Den maksimale nitrifiseringshastigheten kan observeres ved optimal temperatur for nitrifiserende bakterier (0-35^oC). og også disse bakteriene er ekstremt sensitive for lave oksygenkonsentrasjoner. Nitrifikasjonshastigheten faller ved lave oksygenkonsentrasjoner. Nitrifikasjonen er raskest ved pH-verdier rundt 8-9. I tillegg kan tilstedeværelsen av hemmerende stoffer begrense nitrifikasjon. Alle disse faktorene påvirker veksten av nitrifiserende bakterier.

Hva er denitrifikasjon

Denitrifikasjon er et stadium av nitrogensyklusen hvor oksyderte nitrogenformer omdannes til nitrogengass enten ved biologiske eller kjemiske midler. Dette er en reduksjonsreaksjon. Nitrat er oksidert form av nitrogen og denitrifikasjon omdanner denne oksyderte formen til redusert form: nitrogengass. Her endres oksidasjonstilstanden av nitrogen fra +5 til 0.

Samme som nitrifikasjon, denitrifikasjon er en biologisk prosess. Dette skyldes at denne omdannelsen av nitrat medieres av mikroorganismer. Den store klassen bakterier som er involvert i denitrifikasjon er fakultative anaerober. De oksyderte nitrogenformene som gjennomgår denitrifikasjon er nitrater og nitritter.

Figur 2: Denitrifikasjon ved hjelp av biologiske midler

Denitrifikasjonsreaksjon

NEI₃^-  → N₂O → N₂

En stor anvendelse av denitrifikasjon er i vannrensing. Denitrifikasjon kan fjerne nitrogenarter fra vann i form av nitrogengass. Denitrifikering kan gjøres i tre metoder for vannbehandling: ionbytter, kjemisk reduksjon og biologisk denitrifisering. I ionbytterprosess utveksles uønskede ioner som nitrater med andre ioner etterfulgt av fjerning av nitrationer. Ved kjemisk reduksjon brukes reduksjonsmidler til å redusere nitrat til nitrogengass. Den biologiske denitrifikasjonen bruker denitrifiserende mikroorganismer som Thiobacillus og Pseudo.

Forskjellen mellom nitrifisering og denitrifisering

Definisjon

nitrifikasjon: Nitrifikasjon er et stadium av nitrogensyklusen hvor ammonium omdannes til nitrat, enten ved biologiske eller kjemiske midler.

denitrifikasjon: Denitrifikasjon er et stadium av nitrogen-syklusen hvor oksyderte nitrogenformer omdannes til nitrogengass enten ved biologiske eller kjemiske midler.

Prosess

nitrifikasjon: Nitrifikasjon inkluderer omdannelse av reduserte nitrogenarter til oksyderte nitrogenarter.

denitrifikasjon: Denitrifikasjon inkluderer omdannelse av oksyderte nitrogenarter til reduserte nitrogenarter.

Sluttprodukt

nitrifikasjon: Slutproduktet av nitrifikasjon er nitrat.

denitrifikasjon: Slutproduktet av denitrifikasjon er nitrogengass.

Startarter

nitrifikasjon: Nitrifikasjon starter med ammoniakk eller ammoniumioner.

denitrifikasjon: Denitrifikasjon starter med nitrat.

Mikroorganismer

nitrifikasjon: Nitrifikasjon medieres av nitrifiserende mikroorganismer som Nitrosomonas, Nitrobacter.

denitrifikasjon: Denitrifikasjon er formidlet av denitrifiserende mikroorganismer som Thiobacillus og Pseudo.

Konklusjon

Nitrifikasjon og denitrifikasjon er to hovedtrinn av nitrogen-syklusen. Nitrogen syklus er sirkulasjonen av nitrogen i miljøet. Hovedforskjellen mellom nitrifisering og denitrifisering er at nitrifikasjon er omdannelse av ammonium til nitrat, mens denitrifisering er omdannelse av nitrat til nitrogengass.

referanser:

1. "Denitrifiserende bakterier." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 14. desember 2011, Tilgjengelig her.
2. "Nitrifikasjon." Encyclopedia of Life Sciences, tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Nitrogen Cycle" Av Cicle_del_nitrogen_de.svg: * Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (Bruker: Nojhan), traduction de Joanjoc d'après Bilde: Cycle azote fr.svg.derivative arbeid: Burkhard (talk) Nitrogen_Cycle.jpg: Environmental Beskyttelse Agencyderivative arbeid: Raeky (talk) - Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "1,12 buffere for nitrogen" av National Agroforestry Center (CC BY 2.0) via Flickr