Quá trình phản nitrat hoá

Quá trình phản nitrat hoá còn gọi là quá trình khử nitrat. Đây là quá trình ngược lại với quá trình nitrat hoá. Vi khuẩn tham gia thực hiện quá trình này được gọi là vi khuẩn phản nitrat hoá. Quá trình phản nitrat hoá là quá trình chuyển hoá NO3
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quá trình phản nitrat hoáQuá trình phản nitrat hoá:Quá trình phản nitrat hoá còn gọi là quá trình khửnitrat. Đây là quá trìnhngược lại với quá trình nitrat hoá. Vi khuẩn tham giathực hiện quá trình này đượcgọi là vi khuẩn phản nitrat hoá.Quá trình phản nitrat hoá là quá trình chuyển hoáNO3- thành N2 nhờ vi sinhvật. Cũng có một số vi sinh vật sử dụng nitrat nhưmột chất nhận hidro và tạo thànhNH3. Quá trình này không phải là quá trình phảnnitrat hoá mà gọi là quá trìnhamon hoá nitrat.Hai quá trình phản nitrat hoá và amon hoá nitrat đượcgọi chung là hô hấpnitrat. Có thể trình bày tóm tắt bằng sơ đồ sau:N2O N2 Phản nitrat hoáNO3- NO2- NOHôhấp nitratNH2OH NH3 Amon hoá nitrat60Các vi khuẩn phản nitrat hoá điển hình là:Pseudomonas denitrficans,Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens,Micrococcus denitrificans,Bacillus licheniformis, Achromobacter severinii...Vi khuẩn phản nitrat hoá thuộc loại kỵ khí không bắtbuộc.- Trong điều kiện có oxy không khí thì chúng oxyhoá triệt đẻ chất hữu cơthành CO2 và H2O:C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Q- Trong điều kiện không có oxy thì chúng dùng NO3-để oxy hoá chát hữucơ:C6H12O6 + 4 NO3- 6 CO2 + 6 H2O + 2 N2 + QVi khuẩn nitrat hoá là những vi khuẩn dị dưỡng hoánăng. Ngoài ra một sốloài vi khuẩn tự dưỡng hoá năng cũng có khả năngthực hiện quá trình phản nitrathoá như: Thiobacillus denitrificans,Hydrogenomonas agilis, Sporovibrioferrooxydans.Thí dụ: Thiobacillus denitrificans oxy hoá S lấy nănglượng để tổng hợp chấthữu cơ của cơ thể:5S + 6KNO3 + 2CaCO3 3 K2SO4 + 2 CaSO4 + 2CO2 + 3 N2 + QKhi phân giải nitrat, trong môi trường sẽ tích luỹ mộtsố gốc kiểm (K, Ca,Na). các gốc kiềm này sẽ sinh ra KOH, Ca(OH)2,NaOH, do đó quá trình này baogiờ cũng làm kiềm hoá môi trường.Vi khuẩn phản nitrat hoá phân bố rộng rãi trong tựnhiên, chúng hoạt độngmạnh ở pH trung tính đến hơi kiềm và có hệ thốngenzim nitritreductaza,nitratreductaza, nhưng 2 enzim này chỉ được tổnghợp trong điều kiện kỵ khí. Dóđó, nếu bón đạm nitrat thì phải kết hợp làm thoángđất để ngăn cản vi khuẩn phảnnitrat hoá hoạt động làm mất đạm trong đất.Ngoài quá trình phản nitrat hoá sinh học, trong đấtcòn xảy ra quá trình nàytheo phương thức hoá học thuần tuý, tuy nhiên quátrình này thường chỉ xảy ra ởnhững chân ruộng chua có pH nên kết hợp làm cỏ sục bùn để đưa đạm xuống lớpđất sâu, tránh bị oxy hoá thànhnitrat, cơ chất cho quá trình phản nitrat hoá.e. Quá trình cố định Nitơ phân tử:* Khái niệm: Quá trình cố định nitơ phân tử là quátrình khử N2 thành NH3nhờ vai trò xúc tác của enzim nitrogenaza do vi sinhvật sản sinh ra.* Ý nghĩa: Quá trình cố dịnh nitơ phân tử là mộttrong những quá trình visinh vật có ý nghía lớn đối với nông nghiệp. Hàngnăm sản phẩm nông nghiệp lấy61đi khỏi đất hàng trăm triệu tấn nitơ. Bằng cách bónphân con người mới chỉ trả lạicho đất khoảng 30%.Cây trồng không có khả năng sử dụng khí nitơ tự domặc dù trữ lượng đótrong tự nhiên hết sức dồi dào (trong khoảng khôngkhí trên mỗi ha đất có khoảng80.000 tấn nitơ). Sở dĩ như vậy vì nitơ phân tử là mộtchất rất khó phản ứng với cácnguyên tố khác để tạo thành hợp chất. Phân tử nitơtồn tại ở trạng thái liên kết 2nguyên tử nitơ với nhau bằng liên kết ba (N N) rấtbền vững. Muốn liên kết nitơvới các nguyên tố khác thành các dạng hợp chất vôcơ, trong kỹ thuật người ta phảisử dụng một lượng lớn năng lượng để hoạt hoáchúng. Ví dụ: muốn sản xuất phânhoá học xianamitcanxi thì phải duy trì nhiệt độ rấtcao (10000C) hoặc muốn tạothành dạng nitrat từ N2 và O2 thì cần nhiệt độ4.000oC, muốn sản xuất amoniawc từN2 và H2 đòi hỏi nhiệt độ 600oC và áp suất1000atm, ngoài ra còn đòi hỏi một sốchất xúc tác đắt tiền như Os, Ru.Dĩ nhiên trong vi sinh vật không thể hoạt hoá nitơ vớinhững điều kiện nhưtrên. Thế nhưng rất nhiều vi sinh vật nhờ có hệ thốngenzim có hoạt tính xúc mạnhlà nitrogenaza, chúng có khả năng cố định nitơ ngaytrong điều kiện nhiệt độ và ápsuất bình thường