Chu trình nitơ là một chu trình hóa sinh quan trọng, đặc biệt là trong xử lý nước thải. Tại đó nitơ được chuyển đổi thành các dạng hóa học khác nhau như NH3, NH4+, NO2-, NO3- hoặc Nito. Có bốn giai đoạn trong chu trình nitơ: Cố định, ammon hóa, nitrat hóa và khử nitrat. Nitrat hóa và khử nitrat đều được thực hiện bởi các vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn có trong đất. Do đó 2 quá trình này thường bị nhầm lẫn.
Nitrat hoá là gì?
Với nitrat hóa, amoni được chuyển đổi thành nitrat bằng phương pháp oxy hóa sinh học, được trung gian bởi các vi sinh vật.
Bước đầu tiên, amoni (NH3, NH4+) được chuyển đổi thành nitrit (NO2) nhờ vi khuẩn nitrosomonas. Sau đó là quá trình vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa nitrit thành nitrat (NO3-). Những vi sinh vật này được gọi là vi sinh vật nitrat hóa.
Nitrat hóa bao gồm 2 phản ứng hóa học, có hai nhóm vi sinh vật nitrat hóa tham gia. Một nhóm là các chất oxy hóa amoniac và nhóm còn lại là các vi sinh vật oxy hóa nitrit.
Vì sao cần có nitrat hoá?
Nitrat hóa vô cùng quan trọng đối với sự tuần hoàn của hệ sinh thái và phân hủy chất hữu cơ. Cây cối hấp thụ nitơ dưới dạng nitrat nên nitrat hóa là vô cùng quan trọng đối với nông nghiệp.
Khử nitrat là gì?
Khử nitrat là quá trình khử nitrat trong đất thành khí nitơ không độc hại. Điều này là tiếp nối của quá trình nitrat hóa. Khử nitrat là một bước thiết yếu giúp giải phóng khí nitơ cố định trở lại khí quyển.
NO3– → N2O → N2
Vi khuẩn khử nitrat thường là Pseudomonas, và Clostridium. Những vi khuẩn này là vi khuẩn kỵ khí và dị dưỡng, không đòi hỏi nhiều oxy như Nitrobacter. Chúng hoạt động trong điều kiện yếm khí hoặc anoxic như đất ngập nước. Pseudomonas sử dụng nitrat làm chất nền hô hấp nên dễ dàng triệt tiêu phần độc tố, trả lại N2 thuần ra môi trường.
Sự khác biệt giữa quá trình nitrat hóa và khử nitrat
Tóm lại, Nitrat hóa là sự biến đổi của amoni (NH4+) thành nitrat (NO3-) bằng quá trình oxy hóa sinh học
Khử nitrat tiếp nối sau đó để biến đổi sinh học NO3- thành khí nitơ (N2) & giải phóng vào khí quyển.
| Nitrat hóa | Khử nitrat | |
| Thời gian | Bước thứ 3 của chu trình nitơ (diễn ra trước) | Bước cuối cùng của chu trình nitơ |
| Quá trình | Vi sinh hiếu khí oxy hoá các hợp chất/ion amoniac hoặc amoni thành nitrat | Vi sinh xử lý nitrat bằng cách sử dụng nitrat làm năng lượng, không đòi hỏi oxy |
| Sản phẩm cuối | Nitrat (NO3–) | Khí Nitơ (N2) |
| Vi sinh | Nitrosomonas, Nitrobacter (hiếu khí) | Thiobacillus, Pseudomonas (Yếm khí/ Dị dưỡng) |
Đây là điểm khác biệt chính giữa quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Các dạng nitơ và hợp chất phức tạp của chúng cần phải đi qua 2 quá trình này để được tách thành các phân tử đơn giản và ít độc hại hơn.
