什么是反硝化细菌?
反硝化细菌,是指一类能将硝态氮(NO-3N)还原为气态氮(N2)的细菌群,已知的有10科、50个属以上的种类具有反硝化作用。自然界中最普遍的反硝化细菌是假单胞菌属;其次是产碱杆菌属。
在土壤氧气不足时,将硝酸盐还原成亚硝酸盐,并进一步把亚硝酸盐还原为氨及游离氮的细菌。能将硝酸盐还原,并产生分子态氮气。细菌分布范围较广,大量存在于污水、土壤及厩肥中,在缺氧的条件下能够将硝酸盐变成氨和氮。
延伸阅读
什么叫硝化,和反硝化?
反硝化作用(denitrification) 也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用:NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮(N2),称为反硝化作用或脱氮作用:NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸,其生化过程可用下式表示: C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌,如脱氮硫杆菌,它们氧化硫或硝酸盐获得能量,同化二氧化碳,以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应: 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利。农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用。硝化:自氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成:氨氧化细菌(AOB)与氨氧化古菌(AOA)[1]。氨氧化细菌可在变形菌门的β-变形菌纲与γ-变形菌纲中找到[2]目前,只分离与发现了一种氨氧化古菌——亚硝化侏儒菌属[3] [4]。研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属。尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中,但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位[5][6],这意味着泉古菌门可能是这些环境中最大的氨氧化作用贡献者。第二步(将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的步骤)主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成。以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸。硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源。一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶,这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳。人们发现欧洲亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样,可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能,并通过将氨(脲酶的另一产物)氧化为亚硝酸盐的过程收获能量。这一特性可解释为什么在酸性环境中存在尿素的情况下会促进氨氧化细菌的生长[7]。硝化作用也在城市废水脱氮过程中起着重要作用。常规的脱氮是先施以硝化作用接着再进行反硝化作用。这一过程的消耗主要是花在了曝气(将氧气带进反应器的过程)以及为反硝化作用提供额外碳源(例如甲醇)上。硝化作用也会发生在饮用水中。在上水分配系统中,氯胺常被用于二次消毒剂,存在的自由氨可以作为氨氧化微生物的底物。这一相关的反应可以使得系统中消毒剂的残余量减少[8]。在多数环境中可以同时找到上述生物,它们产生的最终产物是硝酸盐。然而,可以设计一个只产生亚硝酸盐的系统(见沙伦工艺)。硝化作用和氨化作用一起形成了无机化过程,该过程指的是将有机物完全分解并释放可用含氮化合物的过程。这一过程将氮循环补充完整。
反硝化系统?
当硝化系统还没稳定建立,硝酸菌还不能完全去除亚硝酸盐时,反硝化细菌就派上用场了。反硝化细菌是异养菌,繁殖速度快,可以将硝酸盐和亚硝酸盐氧化分解,最终产物是氮气。
但是,鱼缸环境的特殊情况,一般在鱼缸中的反硝化细菌都是好氧的,厌氧型的反硝化细菌很难在鱼缸中存活。
在有反硝化细菌的帮助下,硝化作用和反硝化作用将同步进行,形成硝化-反硝化系统,从而使氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐都得到有效的控制,在一定程度上这就是达到了生态平衡。
此外,硝酸盐除了能用反硝化细菌来降解,鱼缸里的水草和藻类也能够吸收。
反硝化菌的特性?
反硝化细菌的特性
1、视水体恶化程度,用量可酌加。
2、不得与消毒杀菌类药物同时使用,须间隔3天以上。
3、原则上本品不能与肥料同时使用,施肥后两天内也不宜使用本品,可根据具体情况灵活使用。
4、使用本品后水体透明度增加是正常现象,适量施肥即可。
硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。
反硝化作用:反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。
硝化细菌和反硝化细菌有什么区别?
二者的区别是:
1、硝化细菌是在好气条件下进行的,反硝化细菌是在厌气条件下进行的。
2、硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。其作用过程如下:硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳,但它们利用能量的效率很低,亚硝酸菌只利用自由能的5~14%; 硝酸细菌也只利用自由能的5~10%。因此,它们在同化二氧化碳时,需要氧化大量的无机氮化合物。
3、反硝化作用也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用:NO3-→NH4+→有机态氮。
反硝化细菌的作用是什么?
反硝化,也称脱氮作用,是指细菌将硝酸盐(NO3?)中的氮(N)通过一系列中间产物(NO2?、NO、N2O)还原为氮气(N2)的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。
反硝化菌在无氧条件下,通过将硝酸盐(NO3?)作为电子受体完成呼吸作用(respiration)以获得能量。这一过程是硝酸盐呼吸(nitrate respiration)的两种途径之一,另一种途径是是硝酸异化还原成铵盐(DNRA)。
反硝化细菌怎么建立?
1.首先,必须为硝化细菌准备附着物,一般表面积大、多孔的材料最合适,如生物球、陶瓷环等,沙石也可作为附着物。
2.附着物体积应占水族箱总水体的20% 左右,而且需有充分的水流经过,不可形成死角,出现缺氧区。接下来就可以培养硝化细菌了。
3.硝化细菌一般不需要特殊接种培养,运转正常的水族箱附着物上会自然生长出硝化细菌,在淡水水族箱中培育出成熟的硝化细菌需要1~2 周的时间,海水水族箱约需要1个月。
4.硝化细菌在没有氨氮的情况下生长量是很少的,如此时放人大量的鱼,则硝化细菌无法承担分解氨氮的工作,因此在培养硝化细菌时必须在水中添加氨氮,以刺激其大量生长。
5.家庭中使用的方法是先放入少量的鱼,待硝化细菌成熟后再逐步增加放鱼的数量。如急需使用大量的硝化细菌,也可采用接种的方式,放入一些市汤上出售的硝化细菌成品,可在5 天内建立起一个良好的生态系统。
硝化细菌对生存环境要求不高,与鱼类生存环境相仿,甚至更宽松些,但水质过度酸化、缺氧和对附着物过分的清洗均会对硝化细菌造成损害,因此,不要长时间关闭循环过滤系统,也不可用硝化细菌附着物做初级滤材
反硝化细菌在水产养殖上有什么作用?
反硝化细菌主要在厌氧条件下,利用分解有机物的能量,将亚硝酸盐还原为氮气。常用于污水处理,在水产养殖中作用如下:
1、还原水体中的亚硝酸盐,使之生成无害的氮气,解除亚硝酸盐的危害。
2、消耗氮素营养,抑制藻类过度繁殖,净化水体。
3、抑制致病菌。
4、改良底质。