反硝化作用
反硝化作用与反硝化菌KONODO
反硝化作用与反硝化菌2020一、反硝化作用：反硝化作用一般指在缺氧条件下，反硝化菌将（硝化反应过程中产生的）硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程。
在反硝化过程中，有机物作为电子供体，硝酸盐为电子受体，在电子传递过程中，有机物失去电子被氧化，硝酸盐得到电子被还原，实现在反硝化过程对硝态氮和COD的脱除。
理论上，1g硝态氮的全程反硝化需要硝化2.86g有机碳源（以BOD计）。
对生化处理中反硝化进水，可以考察其可生化性（BOD/COD）和含量（BOD/TN比例），以判断有机物碳源是否适宜并足够系统用于反硝化脱氮。
影响污水生物脱氮过程中反硝化作用的主要因素包括：溶解氧、pH值、温度、有机碳源的种类和浓度，以及水背景情况等。
一般认为，系统中溶解氧保持在0.15mg/L 以下时反硝化才能正常进行。
反硝化作用最适宜的pH为6.5-7.5,反硝化作用也是产碱过程，可以在一定程度上对冲硝化作用中消耗的一部分碱度。
理论上，全程硝化过程可产生3.57g碱度（以CaCO3计）。
在温度方面，实际中反硝化一般应控制在15-30 ℃。
二、参与反硝化作用的细菌反硝化菌主要参与硝态氮及亚硝态氮还原过程，是生化系统中硝酸盐氮去除的主要功能菌。
参与反硝化作用的细菌主要有以下几类：1、反硝化细菌(Denitrifying bacteria)这是一类兼性厌氧微生物，当水环境中有分子态氧时，氧化分解有机物，利用分子态氧作为最终电子受体。
当溶解氧(DO)低于0.15mg/L，即缺氧状态，反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体，以有机碳源为氢供体，将硝酸盐还原为NO、N2O或N2。
反硝化作用既可脱除污水中的硝态氮（总氮也自然降低），又可一定程度维持水环境pH稳定性，还可以降低COD。
这类反硝化菌中，有的能还原硝酸盐和亚硝酸盐，有的只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。
2、好氧反硝化细菌有些细菌能营有氧呼吸，同时实现反硝化作用。
从污水中，最早分离的好氧反硝化细菌是副球菌属的Paracoccus pantotrophus，该菌能在好氧情况下将。
反硝化原理
反硝化原理
反硝化是指将硝酸盐还原为氮气或其他氮化合物的过程。
在自然界中，反硝化
是氮素循环的一个重要环节，也是维持生态系统氮平衡的重要途径。
而在人工处理废水和土壤中，反硝化也扮演着至关重要的角色。
反硝化的原理主要是通过一系列微生物的作用来实现的。
在缺氧条件下，一些
特定的细菌和古菌能够利用硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气或其他氮化合物。
这些微生物主要包括反硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和厌氧氨氧化古菌等。
其中，反硝化细菌是最为重要的一类微生物，它们能够在缺氧环境下将硝酸盐还原为氮气，从而完成反硝化过程。
在自然环境中，反硝化通常发生在缺氧或微氧的条件下，比如湿地、淤泥、沉
积物等处。
在这些环境中，有机质的分解会消耗氧气，形成缺氧环境，从而为反硝化提供了条件。
此外，一些人工处理系统，如生物滤池、厌氧池等，也利用了反硝化原理来处理废水中的硝酸盐。
反硝化不仅能够将硝酸盐还原为氮气，减少水体中的氮污染，还能够释放出大
量的氮气，从而起到了氮气循环的作用。
此外，反硝化还能够减少温室气体的排放，因为氮气是一种稳定的气体，不会对大气层产生温室效应。
总的来说，反硝化是一种重要的生物地球化学过程，它在自然界和人工处理系
统中都发挥着重要作用。
通过了解反硝化的原理和机制，我们能够更好地利用这一过程来改善环境质量，减少氮污染，保护生态系统的健康。
同时，也能够为我们提供一种新的途径来减少温室气体排放，对抗气候变化。
因此，深入研究反硝化原理，发展高效的反硝化技术，对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
第四讲-缺氧(反硝化)反应
0 . 1 C 3 C 2 0 . 1 H 5 O N 3 4 0 . 1 H O O 3 0 4 . 0 C 5 H 8 7 3 N 1 2 0 . 0 8 2 N O 2 0 . 6 1 2 H 3 5 2 0 . 1 H C 2 8 O 5 5 0 . 0 C O 2 4 6
率，其影响可用下式表示：
' D
m
CN DKsNCN
一般认为当废水中的BOD5/TKN大于3～5时，可无需外加碳源，否则需另外 投加有机碳源。外加碳源大多投加甲醇，因它被氧化分解后的产物为CO2和 H2O，不留下任何难以分解的中间产物，而且能获得最大的反硝化速率，一 般来说，该速率为无外加碳源时的四倍。以甲醇为碳源时，碳源浓度对反硝
NO3Fe(III) SO42-
N2，CO2
Fe(II), CO2
H2S, CO2 CH4, CO2
一、反硝化的作用机理
反硝化作用的定义
• 生物反硝化过程是指在无氧或低氧条件 下，微生物将硝酸盐氮（NO3--N）和亚 硝酸盐氮（NO2--N）还原成气态氮的过 程。
• 参与这一过程的微生物称为反硝化菌， 是一类兼性厌氧微生物。
0.349
0.601
0.575
1.212
0.084
表观C/N 2.37 2.05 1.40 1.79 1.91
1.72 2.12
城市污水的反硝化速率
第一阶段反硝化速率最快，为50mg(NO3—N)/L·h，共持续5—15min，第二阶段反 硝化速率为16 mg(NO3—N)/L·h，直至全部碳源耗光，第三阶段是内源呼吸反硝化 速率，为5.4 mg(NO3—N)/L·h。
化的影响可用Monod
公式进行模拟。
反硝化作用名词解释土壤学
反硝化作用名词解释土壤学
嘿，朋友们！今天咱来聊聊土壤学里一个超有意思的玩意儿——反硝化作用。
你说这反硝化作用啊，就像是土壤世界里的一场奇妙魔术。
想象一下，土壤里的一些微生物，就像一群调皮的小精灵，它们在那悄悄捣鼓着一些变化呢！这些小精灵把硝酸盐啊，一点一点地变成了氮气，然后这些氮气就“噗”地跑掉啦！这可真是神奇啊，硝酸盐就这么在微生物的作用下变没啦！
这反硝化作用可重要了呢！它就像是土壤的一个小卫士，维持着土壤里的平衡。
要是没有它呀，那土壤里的硝酸盐说不定会越来越多，那可就麻烦啦！就好比我们家里东西堆得太多没地方放一样，会让人觉得乱糟糟的。
而且啊，这反硝化作用还和我们的生活息息相关呢！你想想看，氮气跑掉了，对大气也有影响呀。
就好像我们呼出一口气，也会对周围的空气有点小影响一样。
这是不是很神奇呢？
你说这些微生物咋就这么厉害呢？它们怎么就知道要去进行反硝化作用呢？这真的让人很好奇呀！它们就像是有自己的小计划、小目标似的，默默地在土壤里工作着。
咱再想想，要是没有这些微生物的反硝化作用，那土壤会变成啥样呢？会不会变得不健康啦？植物还能好好生长吗？这真的很难想象啊！所以说呀，可别小瞧了这反硝化作用，它虽然看不见摸不着，但却在背后起着大作用呢！
那我们能做点啥来保护或者促进反硝化作用呢？我们是不是可以给土壤提供更好的环境呀，就像我们给自己找个舒服的家一样。
让微生物们能更开心地在里面工作，更好地发挥它们的作用。
总之呢，反硝化作用就是土壤学里一个特别有趣又特别重要的部分。
我们得好好了解它、重视它，这样才能让我们的土壤更健康，我们的生活也才能更美好呀！不是吗？。
硝化反硝化功能
硝化反硝化功能
硝化反硝化功能是指生物体内的一种重要代谢过程，它涉及到氮的转化和循环，对于维持生态系统的平衡和生物体的生长发育具有重要意义。
硝化是指将氨氮转化为硝酸盐的过程，这个过程由硝化细菌完成。
硝化细菌是一类广泛存在于土壤和水体中的微生物，它们能够利用氨氮和氧气进行代谢，产生硝酸盐和水。
硝酸盐是一种重要的植物营养物质，能够提供植物所需的氮元素，促进植物的生长发育。
反硝化是指将硝酸盐还原为氮气的过程，这个过程由反硝化细菌完成。
反硝化细菌是一类生活在缺氧环境中的微生物，它们能够利用硝酸盐和有机物进行代谢，产生氮气和二氧化碳。
反硝化过程能够将土壤中的硝酸盐还原为氮气，从而减少土壤中的氮素含量，防止氮素过度积累对生态系统造成的负面影响。
硝化反硝化功能在生态系统中起着重要的作用。
它能够维持土壤中氮素的平衡，促进植物的生长发育，同时还能够减少氮素的流失和污染，保护生态环境。
此外，硝化反硝化功能还能够影响大气中的氮气含量，对大气环境的质量和气候变化产生影响。
硝化反硝化功能是生物体内的一种重要代谢过程，它对于维持生态系统的平衡和生物体的生长发育具有重要意义。
我们应该加强对硝化反硝化功能的研究，探索其在生态系统中的作用机制，为保护生
态环境和促进可持续发展做出贡献。
影响土壤反硝化作用的因素
河南农业2015年第9期（上）土壤反硝化作用包括生物反硝化过程和化学反硝化过程，以生物反硝化过程最为重要。
生物反硝化过程是指微生物在无氧、或者微量氧供应条件下的硝酸呼吸过程，其中，反硝化微生物将NO 3-、NO 2-或者N 2O 作为呼吸过程的末端电子受体，并将其还原为NO 2-、NO 、N 2O 或者是N 2。
一、土壤反硝化作用概述通常所说的土壤反硝化作用主要是指土壤生物反硝化过程。
反硝化的基本过程是：NO 3-→NO 2-→NO →N 2O →N 2反硝化作用发生 的总的要求是：一是存在具有代谢能力的反硝化微生物。
二是合适的电子供体，如有机C 化合物、还原态S 化合物或分子态氢（H 2）。
三是嫌气条件或O 2的有效性受到限制。
四是N 的氧化物，如NO 3-、NO 2-、NO 或者N 2O 作为末端电子受体。
只有上述条件同时满足时，反硝化才能进行。
反硝化通常在厌氧条件下发生，但在微厌氧条件下也能发生好气反硝化，即异养硝化细菌利用NH 4＋氧化而来的NO 2-作为电子受体，将其还原为N 2O 和N 2 的过程，某些情况下可成为N 2O 或N 2的主要产生途径。
二、影响土壤反硝化作用的因素凡是影响到土壤微生物生长与活性的因素都会影响到土壤反硝化作用的进行，而且这些因素在单独起作用的同时还错综复杂的影响反硝化作用的进行。
（一）通气与水分状况反硝化作用是在嫌气条件下进行的微生物学过程，因而受到土壤水分和通气状况的制约。
实验室研究表明，当土壤水分含量低于60%时，反硝化作用非常微弱，不受NO 3-供应的限制。
与常规耕作土壤相比，免耕土壤有较多的土壤水分和较小的空隙度，生物反硝化作用强于耕作土壤。
免耕也比传统耕作导致更高的土壤表层C 累积，从而增强反硝化作用，这主要是因为免耕条件下表层土壤含水量因有作物残茬覆盖而较高，从而促进了反硝化。
（二）温度反硝化作用可以在较宽的温度范围内进行。
在温度低至-2~-4℃时，反硝化作用也可以进行，当温度>5℃时，反硝化作用可以明显的进行，反硝化作用进行的最佳温度是在30~67℃。
水体硝化反硝化
水体中的硝化和反硝化是指氮循环过程中的两个重要环节，对水体生态系统的氮素转化具有重要影响。
1. 硝化：硝化是指氨态氮转化为硝态氮的过程，主要由两个步骤组成：氨氧化和亚硝化。
在氨氧化过程中，氨被氨氧化细菌氧化为亚硝酸，然后在亚硝化过程中，亚硝酸再被亚硝化细菌氧化为硝酸。
2. 反硝化：反硝化是指硝态氮还原为气态氮气或氧化亚氮的过程，主要由一些厌氧细菌完成。
这些细菌利用硝酸离子或亚硝酸盐作为电子受体，并将其还原为氮气或氧化亚氮，释放出氮气或氧化亚氮到大气中。
硝化和反硝化在水体中起着至关重要的作用：
-硝化：有助于氮的循环，将氨态氮转化为硝态氮，提供植物所需的养分，促进水生植物的生长。
-反硝化：有助于减少水体中的硝态氮含量，防止水体富营养化和藻类过度生长，维持水体生态平衡。
水体中的硝化和反硝化过程受到环境因素的影响，如温度、氧气浓度、微生物种类和数量等。
合理管理水体中的氮素循环，有助于维护水生态系统的健康和平衡。
反硝化细菌的作用原理
反硝化细菌的作用原理反硝化细菌是一类广泛存在于土壤、水体和生物体内的微生物群体，它们具有氧化亚硝酸盐（NO2-）为氧化剂，还原亚硝酸盐（NO2-）和硝酸盐（NO3-）为电子受体的能力。
反硝化细菌在自然界中发挥着重要的生态学作用，对环境中的氮循环有着重要的贡献。
反硝化是一种复杂的微生物过程，涉及多种不同类型的反硝化细菌。
下面我将从反硝化细菌的作用原理、环境条件以及应用等方面进行详细的介绍。
反硝化细菌的作用原理主要通过三个主要的步骤：亚硝酸盐（NO2-）的还原、亚氧（O2）和还原性有机物的消耗以及硝酸盐（NO3-）的释放。
首先，亚硝酸盐还原是反硝化过程中最关键的步骤之一。
反硝化细菌能够利用亚硝酸盐（NO2-）作为电子受体，将其还原为气体氮（N2）或其他氮气体。
这些反硝化细菌具有特殊的氧化酶，如亚硝酸还原酶（Nir）和亚硝酸还原酶（Nor），它们能有效地催化亚硝酸盐还原反应。
其次，在反硝化过程中，反硝化细菌将亚氧（O2）和还原性有机物同时用作电子供体。
亚氧通常是从土壤或水体中提供的，而还原性有机物可以是一系列有机物，如有机酸、脂肪、蛋白质等。
通过这些电子供体，反硝化细菌能够提供必要的电子来驱动亚硝酸盐的还原。
最后，反硝化细菌通过还原的亚硝酸盐和亚氮酸盐生成气体氮（N2）或其他氮气体，从而循环氮元素。
反硝化细菌产生的气体氮可以逸出到大气中或被其他微生物固定为氮的形式，进一步参与氮循环和其他生物地球化学过程。
此外，反硝化细菌对反硝化过程的影响还受到一些环境条件的影响。
如温度、pH值、氧气含量以及碳源的可用性等。
温度通常在15-40摄氏度范围内，最适温度因具体菌种而异。
pH值通常在6-9之间，过高或过低都会抑制反硝化细菌的活性。
氧气含量通常低于5%时反硝化细菌活性较高。
碳源的可用性也是限制反硝化细菌生长和活性的一个重要因素。
除了在自然环境中发挥重要的生态学作用外，反硝化细菌的应用也非常广泛。
例如，在农田土壤中，反硝化细菌可以将土壤中过量的硝酸盐还原为氮气，从而减少土壤中的氮素积累，改善土壤质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反硝化作用
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（N
），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。
反硝化作用，狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程，称为脱氮作用；广义的指将硝酸
盐还原为较简单的氮化合物的过程，除了脱氮作用外，还包括硝酸盐还原作用（指脱氮作用
以外的还原作用，例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用）。
多种细菌和真菌斗具有硝酸盐还原酶，可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐。
方程式如下：
NHO3+2H------------>HNO2+H2O(需要硝酸还原酶的作用)
而脱氮作用，则常常与无氮有机物的氧化反应伴随发生，例如：
C6H12O6+6H2O---------->6CO2+24H
24H+4NO3￣-------------->12H2O+2N2
总的反应方程式为：
C6H12O6+4NO3￣------------>6CO2+6H2O+2N2+420cal
也就是说，在１摩尔的葡萄糖被氧化的同时，有４摩尔的硝酸根被还原为２摩尔分子氮。
很多细菌可以引起脱氮作用，主要是一些革兰氏阴性的无芽胞杆菌，如荧光杆菌，斯图
采尔杆菌。
它们一般是兼性需氧的细菌，脱氮作用常常是在厌氧条件下发生。
而且，有些化
学能自养型细菌也可以在厌氧的条件下引起脱氮作用，比如，反硝化硫化细菌可以用硝酸盐
来氧化硫，从而将硝酸盐还原，方程式如下：
5S+2CaCO3+6KNO3------------>3K2SO4+2CaSO4+2CO2+3N2+660cal
在pH为~，厌氧条件下，如果有可溶性无氮有机物存在，则脱氮作用旺盛。
反硝化作用的意义在于：
１，硝酸盐还原作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低，而使具有较高毒性的亚硝酸盐浓度
增加，所以是不利的。
２，脱氮作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低，变为无毒的氮气排除，是有利的。
３，在草缸中，脱氮作用会使对草有营养意义的硝酸盐减少，对草是不利的，特别是在
氮循环保持良好状态的生态群落中。
４，如果要增加脱氮作用的强度，可以创造适合反应的条件，其中保持适合的酸碱度和
一定可溶性无氮有机物浓度是关键。
无氮有机物水中的存在有限，可以考虑额外添加补充，
例如向水中补充葡萄糖溶液。
５，脱氮作用对没有排除硝酸盐途径的裸缸具有重要意义，和良好的硝化作用一起，维
持水中的低氮状态，保持水质稳定，延长换水时间。