硝化作用

[外文]：nitrification

氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。

硝化作用由自养型细菌分阶段完成：第一阶段为亚硝化，即氨氧化为亚硝酸的阶段。参与这个阶段活动的亚硝酸细菌主要有 5个属：亚硝化毛杆菌属(Nitrosomonas) ；亚硝化囊杆菌属(Nitrosocystis)；亚硝化球菌属(Nitrosococcus)；亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化肢杆菌属(Nitrosogloea)。其中，尤以亚硝化毛杆菌属的作用居主导地位，常见的有欧洲亚硝化毛杆菌 (Nitrosomonas europaea)等。第二阶段为硝化，即亚硝酸氧化为硝酸的阶段。参与这个阶段活动的硝酸细菌主要有3个属：硝酸细菌属(Nitrobacter)；硝酸刺菌属 (Nitrospina)和硝酸球菌属(Nitrococcus)。其中以硝酸细菌属为主，常见的有维氏硝酸细菌(Nitrobacter winogradskyi)和活跃硝酸细菌 (N. agilis)等。

除上述的自养型微生物外，土壤中还有大量多种异养型微生物在培养基上，也能将氨和有机氮化物氧化为N囯或囶，但其硝化能力低于自养型硝化细菌。也有人认为，异养型硝化微生物的硝化能力虽弱，但在土壤中的数量却十分庞大，因而在硝化作用中也有相当意义。

土壤中的硝化作用受pH、水分和温度等生态因子的影响。中性或碱性土壤最适宜硝化作用的进行，pH低于6.0时硝化作用速率显著下降；低于5.0则作用甚微。硝化细菌的不同种类对pH的要求也不同。通常，来自酸性土壤的种类较来自碱性土壤者能忍受较低的pH。土壤的含水量（或通气状况）和温度是硝化作用强度的函数。处于湿润状态的土壤（其含水量为较大持水量的60％左右）最适宜于硝化作用的进行，而干燥的土壤则有碍硝化细菌的存活。有利于硝化作用的温度范围为4～40℃。土壤中固有的硝化细菌对温度的适应性与其所处的气候带有关。如在热带地区土壤中，硝化作用的最适温度可高达35℃。

此外，由于硝化作用的基质（铵）有的来自周期地向土壤中施入的铵态肥料，有的来自土壤中固有的有机氨化物经氨化作用形成的铵，基质来源的这种差异也会对硝化作用产生影响。其他影响硝化作用的因素还有作物根系、微量重金属、各种除草剂和化学制剂等。

硝化作用所产生的 N囶，由于不能被土壤胶体所吸附，除供植物吸收外，其余部分或随水流（径流和渗漏）离开土体，或经反硝化作用而还原为N2和N2O，逸入大气之中，造成大气环境污染和土壤氮的损失。尤其是在土壤大量施用铵态化学肥料（如硫铵和 ）以后，所产生的大量N囶和相当数量的N囯，一旦随水流进入饮用水中，不仅会促使水质向富营养化发展，滋生大量浮生生物，一旦进入动物体内，还会发生氧化血红蛋白症，阻碍体内氧的运输，对婴儿的威胁尤为严重。N囶及N囯还极易转化为亚硝胺(NH2NO2)，已证明是一种致癌、致畸、甚至导致胎儿死亡的有害物质。