Skillnad mellan nitrifiering och denitrifikation

Huvudskillnad - Nitrifikation vs denitrifikation

Kväve är ett viktigt element för livet på jorden. Det fungerar som en komponent i protein, nukleinsyror och många andra viktiga föreningar. Kväve cirkulerar genom miljön via kvävecykeln. De viktigaste stegen i kvävecykeln innefattar kvävefixering, kväveassimilering, ammonifiering, nitrifiering och denitrifikation. Därför är nitrifikation och denitrifikation två viktiga steg i kvävecykeln. Nitrifikation är den biologiska omvandlingen av ammonium till nitrat. Denitrifikation är den biologiska omvandlingen av nitrat till kvävgas. Detta är den största skillnaden mellan nitrifikation och denitrifikation. Båda dessa omvandlingar är biologiska eftersom dessa omvandlingar görs av mikrober.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är nitrifiering
     - Definition, Process
2. Vad är denitrifikation
     - Definition, Process, Application
3. Vad är skillnaden mellan nitrifiering och denitrifikation
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Ammonium, Oxiderande mikroorganismer i ammoniak, Denitrifikation, Nitrat, Nitrifikation, Nitrifierande bakterier, Kväve, kvävecykel, Nitritoxiderande mikroorganismer

Vad är nitrifiering

Nitrifikation är ett steg i kvävecykeln där ammonium omvandlas till nitrat, antingen genom biologiska eller kemiska medel. Nitrifikation är en oxidationsprocess. Här omvandlas reducerade former av oorganiskt och organiskt kväve, huvudsakligen ammonium, till nitrat, vilket är en oxiderad kväveform.

Nitrifikation är en biologisk process som medieras av mikroorganismer. Detta steg av kvävecykeln innefattar två kemiska reaktioner. Som första steg omvandlas ammonium till nitrit, följt av oxidation av nitrit till nitrat. Denna process är fördelaktig för mikroorganismer eftersom de kan härleda energi som krävs för deras tillväxt genom dessa kemiska reaktioner. Dessa mikroorganismer är kända som nitrifierande mikroorganismer.

Eftersom nitrifikationsprocessen innefattar två kemiska reaktioner finns det två grupper av nitrifierande mikroorganismer involverade i nitrifikation. En grupp är ammoniakoxiderande medel och den andra gruppen är nitritoxiderande mikroorganismer.

Figur 1: kvävecykel

Ammoniakoxiderande mikroorganismer

Denna grupp av mikroorganismer innefattar obligatoriska autotrofer och ammoniakoxiderande archaea. De vanligaste och mest kända bakterierna i denna process är Nitrosomonas. De kan förmedla omvandlingen av ammoniak eller ammonium till nitrit enligt följande.

NH₄⁺  +  1.5O₂        → NEJ₂^-  +  H₂O + H⁺

Nitritoxiderande mikroorganismer

Denna grupp innehåller bakterier som kan omvandla nitrit till nitrat. De vanligaste och mest kända bakterierna i denna process är Nitrobactor. Reaktionen är som följer.

NEJ₂^-   +    0.5O₂        → NEJ₃^-  

Nitrifikation beror på få faktorer. Liksom de flesta bakterier är nitrifierande bakterier temperaturkänsliga. Den maximala nitrifikationshastigheten kan observeras vid optimal temperatur för nitrifierande bakterier (0-35^oC). och även dessa bakterier är extremt känsliga för låga syrekoncentrationer. Nitrifikationshastigheten faller vid låga syrekoncentrationer. Nitrifikationen är snabbast vid pH-värden runt 8-9. Dessutom kan närvaron av hämmande ämnen begränsa nitrifikation. Alla dessa faktorer påverkar tillväxten av nitrifierande bakterier.

Vad är denitrifikation

Denitrifikation är ett steg i kvävecykeln där oxiderad kväveform omvandlas till kvävgas antingen genom biologiska eller kemiska medel. Detta är en reduktionsreaktion. Nitrat är den oxiderade formen av kväve och denitrifikation omvandlar denna oxiderade form till reducerad form: kvävgas. Här ändras oxidationstillståndet för kväve från +5 till 0.

Samma som nitrifikation, denitrifikation är en biologisk process. Detta beror på att denna omvandling av nitrat medieras av mikroorganismer. Den stora klassen av bakterier som är involverad i denitrifikation är fakultativa anaerober. De oxiderade kväveformerna som genomgår denitrifikation är nitrater och nitrit.

Figur 2: Denitrifikation med hjälp av biologiska medel

Denitrifikationsreaktion

NEJ₃^-  → N₂O → N₂

En stor applicering av denitrifikation är i vattenrening. Denitrifikation kan avlägsna kvävearter från vatten i form av kvävegas. Denitrifikation kan göras i tre metoder för vattenbehandling: jonbyte, kemisk reduktion och biologisk denitrifikation. I jonbytesprocessen utbyts oönskade joner såsom nitrater med andra joner följt av avlägsnande av nitratjoner. Vid kemisk reduktion används reduktionsmedel för att minska nitrat till kvävgas. Den biologiska denitrifikationen använder denitrifierande mikroorganismer såsom Thiobacillus och pseudomonas.

Skillnad mellan nitrifiering och denitrifikation

Definition

nitrifikation: Nitrifikation är ett stadium av kvävecykeln där ammonium omvandlas till nitrat, antingen genom biologiska eller kemiska medel.

denitrifikation: Denitrifikation är ett steg i kvävecykeln där oxiderade kväveformer omvandlas till kvävgas antingen genom biologiska eller kemiska medel.

Bearbeta

nitrifikation: Nitrifikation innefattar omvandling av reducerade kvävearter till oxiderade kvävearter.

denitrifikation: Denitrifikation innefattar omvandling av oxiderade kvävearter till reducerade kvävearter.

Slutprodukt

nitrifikation: Slutprodukten av nitrifikation är nitrat.

denitrifikation: Slutprodukten av denitrifikation är kvävegas.

Startarter

nitrifikation: Nitrifikation börjar med ammoniak eller ammoniumjoner.

denitrifikation: Denitrifikation börjar med nitrat.

mikroorganismer

nitrifikation: Nitrifikation medieras av nitrifierande mikroorganismer såsom Nitrosomonas, Nitrobacter.

denitrifikation: Denitrifikation medieras av denitrifierande mikroorganismer såsom Thiobacillus och pseudomonas.

Slutsats

Nitrifikation och denitrifikation är två huvudsteg i kvävecykeln. Kvävecykeln är kvävecirkulationen i miljön. Huvudskillnaden mellan nitrifikation och denitrifikation är att nitrifikation är omvandling av ammonium till nitrat medan denitrifiering är omvandling av nitrat till kvävegas.

referenser:

1. "Denitrifying bakterier." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 14 dec. 2011, Tillgänglig här.
2. "Nitrification." Encyclopedia of Life Sciences, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Kvävecykeln" Av Cicle_del_nitrogen_de.svg: * Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (Användare: Nojhan), Traduction de Joanjoc d'après Bild: Cykel azote fr.svg.derivative arbete: Burkhard (talk) Nitrogen_Cycle.jpg: Environmental Skydd Byråns verkande arbete: Raeky (talk) - Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "1,12 buffertar för kväve" av National Agroforestry Center (CC BY 2.0) via Flickr