Денитрификация и восстановление нитрата

В этом случае наиболее экономичной является биологическая очистка, получившая название денитрификации. Метод основан на восстановлении нитратов до молекулярного азота денитрифицирующими бактериями Сущность процесса заключается в биологическом окислении органических продуктов и использовании кислорода нитрат-иона в качестве акцептора водорода. [c.217]

Для удаления азота, находящегося в сточных водах в виде свободного аммиака, солей аммония и нитратов, используются следующие методы отдувка аммиака удаление нитратов способом ионного обмена, гиперфильтрации, электролиза восстановление нитратов до молекулярного азота химическим или биологическим способом (денитрификация). [c.222]

В том случае, если кислород израсходован, бактерии используют другие окисляющие агенты для потребления органического вещества (см. вставку 3.5). Эти альтернативные окислители используются в порядке, зависящем от выхода энергии. Восстановление нитратов (денитрификация) энергетически выгодно бактериям, но в природных пресных водах оно обычно ограничено из-за низких концентраций нитратов. Однако в результате антропогенного привнося концентрации нитратов в реках и подземных водах возросли (см. п. 3.7.5), что увеличило доступность нитратов для восстановления бактериями. [c.135]

Эта формула используется, когда идет восстановление нитратов до свободного азота. В тех случаях, когда денитрификация идет только до нитритов, применяют следующую формулу [c.24]

Денитрификация. Денитрификацией называется микробиологическое восстановление нитратов с образованием свободного азота, поступающего в атмосферу. Этот процесс осуществляется специфической группой бактерий, которые называются денитрифицирующими. Денитрифицирующие бактерии, отнимая кислород от нитратов, окисляют углеродсодержащие органи еские вещества и получают при этом необходимую жизненную энергию. [c.145]

Денитрификация и восстановление нитрата [c.304]

Денитрификация — это процесс восстановления нитратного азота микроорганизмами до свободного газообразного азота (N2). Не следует смешивать с денитрификацией процесс восстановления нитратов до аммиака в растительном организме (см. выше). [c.191]

Изучение смешанных бактериальных систем показало, что денитрификация, или восстановление нитратов или нитритов до газообразного азота, в присутствии кислорода не наблюдается и что сульфат и СО2 не используются в качестве акцепторов электронов в присутствии или кислорода, или нитратов. Окисление ацетата возможно при восстановлении сульфата даже в присутствии кислорода, однако выделенная энергия будет намного меньше, чем при использовании кислорода. Теоретически окисление ацетата н восстановление сульфата в присутствии кислорода ведет к образованию промежуточных продуктов, например, таких, как сульфид, окисляемых автотрофными микроорганизмами до сульфата при использовании кислорода в качестве конечного акцептора электронов. В природе такая комбинация реакций не встречается, так как кислородная атмосфера токсична для сульфатредуцирую-щнх организмов. [c.89]

Под денитрификацией в узком смысле слова подразумевается восстановление нитратов до свободною азота. При более широкой трактовке в процесс денитрификации нередко включается и восстановление азотнокислых солей до нитритов. [c.160]

Метод нитрификации и денитрификации заключается в микробиальном окислении соединений азота до нитратов и последующего микробиального восстановления нитратов до газообразного азота. На эффективность удаления азота этим методом сильное влияние оказывает температура. [c.78]

При очистке производственных сточных вод гетеротрофным бактериям принадлежит основная роль в разрушении органических веществ, содержащихся в этих водах как в аэробных, так и в анаэробных условиях. К гетеротрофным бактериям относится и группа денитрификаторов, развивающаяся в очистных сооружениях при недостатке кислорода и удовлетворяющая свою потребность в нем за счет кислорода, освобождающегося при восстановлении нитратов и нитритов до свободного азота — денитрификации. Этот процесс вызывается различными микроорганизмами, встречающимися в почве и в водоемах, и может осуществляться лишь при наличии в сточной жидкости пригодных для них органических соединений. [c.33]

Азотная кислота и ее соли могут быть использованы микроорганизмами как источник кислорода, так как азотная кислота и ее соли легко восстанавливаются, отдавая кислород. Биохимическое восстановление нитратов получило название денитрификации проходит оно исключительно в анаэробных условиях, прй отсутствии свободного растворенного кнслорода. [c.14]

Восстановление нитрата и денитрификация [c.33]

В переувлажненных почвах, а также в агрегатах, где капиллярные поры заполнены водой и диффузия кислорода происходит медленнее, чем в воздухе, создаются условия для анаэробных бактерий. При отсутствии кислорода при Eh > +200 происходит денитрификация. При окислительновосстановительном потенциале Eh около +200 мВ начинается брожение с выделением СО2 и Н2. После восстановления нитратов Eh падает до -200 мВ. В этих условиях активно размножаются метаногены и выделяется СН4. На уровне около -200 мВ Eh сохраняется до тех пор, пока имеются питательные вещества для метанобразующих бактерий. Для роста высших растений такие восстановительные условия неблагоприятны. [c.157]

Восстановление нитратов до молекулярного азота наблюдается в анаэробных условиях в уплотненных и заболоченных почвах при содержании О2 ниже 0,2%. В водных средах наиболее важным, а часто и единственным продуктом денитрификации является молекулярный азот, который переходит в атмосферу. [c.438]

Состав продуктов, образованных в процессе денитрификации, зависит от температуры. При температуре ниже 15 °С уменьшается скорость восстановления нитрита - промежуточного продукта восстановления нитрата. Содержание нитрита в среде повышается, а среди газообразных продуктов возможно появление NO. Это может быть обусловлено химической денитрификацией либо ингибированием дальнейшего восстановления NO. [c.443]

В первую очередь уменьшается концентрация растворенного кислорода в результате аэробного окисления органических веществ, присутствующих в стоках, после исчерпания растворенного кислорода начинается денитрификация, содержание нитратов падает. После восстановления нитратов и нитритов при уменьшении редокс-потенциала до О мВ и ниже начинается сульфатредукция, в коллекторе появляется сероводород. Моменты исчерпания кислорода в среде и появления сероводорода могут быть разобщены во времени, поскольку сульфатредукция не начинается до тех пор, пока в воде присутствуют нитраты. [c.453]

Полный процесс денитрификации состоит из 4 восстановительных этапов, каждый из которых катализируется специфической мембран-связанной редуктазой. Нитратредуктазы всех денитрификаторов структурно сходны между собой (содержащие молибден FeS-белки) и катализируют восстановление нитрата до нитрита в соответствии с уравнением [c.363]

При избытке свежего органического вещества и влаги, недостатке кислорода возможно биологическое восстановление нитратов до молекулярного азота с улетучиванием его в атмосферу. Этот процесс называется денитрификацией. [c.316]

По мере самоочищения водоема увеличивается содержание МОз -иона при одновременном снил ении концентрации ЫН4+-иона. N02 -иoны, являясь промежуточной формой окисления, обычно присутствуют в воде в незначительном количестве. Преобладание в воде КОз -иона указывает на окончание окисления органических примесей и значительный срок, истекший с момента загрязнения водоема. При недостатке растворенного кислорода идет денитрификация восстановление нитратов до КН4+-иона. [c.80]

Денитрификация, иначе называемая диссимиляционным восстановлением нитрата, происходит в несколько стадий, как это показано на рис. 3.12, где также показано, как протекает ассимиляционное восстановление нитрата. [c.123]

Нитратное дыхание — это дыхание с использованием связанного кислорода (кислорода нитрата). Многие бактерии в актах дыхания восстанавливают нитрат с выделением молекулярного азота (N2 или закиси азота N2O). Этот процесс диссимиляционного восстановления нитрата получил название денитрификации. При этом органические субстраты окисляются до СО2 и Н2О. Суммарно процесс можно выразить следующим уравнением [c.120]

В разработанном процессе предусматривается сочетание аэробного и анаэробного окисления. Нитрификация протекает в аэробных условиях в присутствии двуокиси углерода, причём амин-ный и аммиачный азот биоокисляется до нитритов и нитратов. Денитрификация протекает в анаэробных условиях в среде био-разлагаемого продукта (обычно метанола). При этом происходит восстановление нитратов до нитритов и, в конечном счёте, до газообразного азота. Поступающие на очистку стоки имеют следующую характеристику общий органический углерод — 3000 мг/л БПК — 6000 мг/л N0 , N03, NH в пересчёте на азот соответственно 800, 90 и 230 мг/л органический азот в пересчёте на азот — 240 мг/л. Процесс позволяет удалять 98% БПК и 80—90% общего азота сточных вод. [c.280]

Нитратное дыхание восстановление нитрата до нитрита. Для целого ряда факультативно-анаэробных бактерий Enteroba ter, Es heri hia oli и др.) нитрат может служить конечным акцептором водорода в процессе транспорта электронов, поставляющем энергию. Этот вид нитратного дыхания отличается от денитрификации тем, что здесь только первая ступень, а именно восстановление нитрата до нитрита с помощью нитратредуктазы А, сопряжена с переносом электронов и преобразованием энергии [c.308]

Смешанные популяции почвенных бактерий в анаэробных условиях восстанавливают ионы Fe(III) до Fe(II). Если в среде помимо Fe(III) присутствуют также ионы нитрата и нитрита, то сначала восстанавливаются они (до нитрита и Nj, денитрификация) и лишь после этого-ионы Fe(III). Предполагают, что перенос электронов на трехвалентное железо осуществляет нитратредуктаза А. Поскольку восстановление нитрата сопряжено с окислительным фосфорилированием, не исключено, что и восстановление Ре(1П) может использоваться в процессе анаэробного дыхания . Окислительно-восстановительный потенциал E , который для пары Fe /Fe равен + 770 мВ, делает такую реакцию термодинамически возможной. Поскольку оксиды трехвалентного железа практиче-ски нерастворимы в воде, они сначала должны быть переведены в растворимую форму, способную проникать внутрь бактериальных клеток. Это, вероятно, осуществляется с помощью сидерофоров. Неудивительно, что в таких условиях наблюдается лишь медленный и незначительный рост бактерий. [c.324]

Д. Денитрификация. Восстаповлепне нитратов бактериями мол ет быть разделено на две категории ассимилятивное и диссимилятивное. Ассимилятивное восстановление наблюдается, когда источником азота для синтеза органического вещества является нитрат. Нри диссимилятивном восстановлении нитрат слул нт акцептором водорода, способствующего бактериальному росту. В процессе диссимилятивного восстановления нитратов в качестве конечных газообразных продуктов образуются N0, N2O и N2. Термин денитрификация используется для обозначения процесса, происходящего при снижении концеитрации растворенного кислорода ниже уровня, необходимого для насыщения ферментов, использующих кислород. [c.65]

На рис. 108 прямоугольник Л S D охватывает окислительно-восстановительные условия, характерные для большинства почв нашей страны. Прямая RS ограничивает область нормального снабжения культурных растений марганцем, прямая KL — область нормального обеспечения железом. Проведенная примерно на уровне значений еА = 340 л в линия МЛ/ отделяет область усиленной денитрификации, т. е. область, в которой идут микробиологические процессы восстановления нитратов до нитритов и свободного азота. Наиболее благоприятные условия для питания высших растений марганцем и железом определяются заштрихованной площадью, а с учетом денитрификационных процессов—площадью с двойной штриховкой. [c.315]

Неиспользованные живым веществом запасы химически связанного азота под действием микроорганизмов непрерывно преобразовываются в формы, доступные для азотного питания растений. Так, фиксированный глинистыми минера.лами аммоний окисляется до нитратов. В определенных условиях при отсутствии свободного кислорода и наличии неиспользованного живым веществом нитрата может происходить обусловленное процессом денитрификации восстановление азота до мо.чекулярного с уходом последнего в атмосферу. [c.9]

На всех парах количество нитратов в почве, начиная с весеннего минимума, постепенно растет в течение лета, достигая максимума к осени, примерно ко времени посева озимых затем, по мере появления всходов озимых и их особенного роста, количество нитратов быстро убывает и к зиме практически доходит до нуля следующей весной под озимыми нитратов не находят. Если паровое поле остается осенью свободным от растений, т. е. если не производится посева озимых, то все-таки наступает осеннее понижения количества нитратов в почве (потребление или разрушение нитратов микроорганизмами) в этом случае, однако, убыль нитратов происходит гораздо медленнее, чем под влиянием молодых озимых посевов в обычных условиях главный фактор быстрого осеннего исчезновения нитратов — это рост озимых растений (ржи). Более детальное исследование опытного поля Тимирязевской сельскохозяйственной академии показало, что процесс осеннего исчезновения нитратов под влиянием роста озимых растений носит сложный характер часть нитратов потребляется растущими растениями, другая же часть восстанавливается при участии корней растений в менее окисленные формы (нитраты или аммиак) и затем, по-видимому, потребляется микроорганизмами (бактериями или грибами) и переводится в форму органических азотистых соединений. В процессе частичного разрушения (или восстановления) нитратов корнями злаков активная роль, по исследованиям Шмука, принадлежит бактериям, живущимсимбиотически на корнях этих злаков. Осеннее исчезновение нитратов не связано с потерями газообразного азота почвой, оно не является денитрификацией в собственном смысле этого слова потери азота через вымывание, по-видимому, тоже незначительны. Азот нитратов, не потребленных растениями, но разрушенных отчасти под влиянием растений, переводится микроорганизмами в форму органических соединений, сравнительно легко подвижных и способных, при благоприятных условиях, вновь служить для продукции селитры в процессе нитрификации (А. А. Кудрявцева). Сейчас еще трудно оценить все значение этих данных наиболее интересный момент, который здесь намечается, это как бы обратимость процессов биологической мобилизации и биологического связывания азотистых соединений в почве эти процессы могут идти в ту или другую сторону под влиянием ряда внешних условий, регулирование которых в значительной степени находится во власти сельского хозяина. Применяя соответствующие приемы обработки и культуры полей, земледелец может с достаточной полнотой и с разумной постепенностью использовать запасы почвенного азота, находящиеся в форме легкоподвижных органических соединений. Другая часть, которую [c.74]

Большое влияние оказывает молибден и на ход процессов денитрификации, осуществляемой В. denitrifi ans. Все эти косвенные указания не оставляли сомнений в участии Мо в процессах усвоения нитратов, однако форма этого участия оставалась неясной до работ X. Эванса, А. Нэзона, Д. Николаса и В. Макэльроя. Эти исследователи открыли существование специфического фермента нитратредуктазы флавиновой природы, обязательным компонентом которого является молибден. При выключении Мо или замене его другими металлами (Fe, Zn, Мп, Со, Ni, Ag, r и др.) каталитические функции фермента резко нарушаются и восстановления нитратов не происходит. [c.437]

Таким образом, процессы нитрификации и денитрификации должны осушествляться последовательно в аэробных условиях и в условиях ограничения содержания килорода в среде в присутствии органического углерода- Они могут проводиться в аэротенках с продленнной аэрацией, разделенных на зоны в одной из них происходит окисление аммонийного азота до азота нитритов и нитратов, в другой - восстановление нитратов. Эффективная и экономичная очистка достигается проведением этих процессов в окислительных траншеях (каналах) кольцевой вытянутой формы с диаметром в широкой части 30,5-152,5 м. Аэраторы располагают по длине этой траншеи таким образом, чтобы последовательно создать аэрированные зоны и бескислородные зоны (чередуя эти зоны, по крайней мере, дважда). [c.103]

Важнейшими донорами электрона для вторичных анаэробов служат водород и/или НСООН ацетат и/или этанол летучие жирные кислоты (ЛЖК). Эти соединения лежат на главных трофических маршрутах. Последовательность использования акцепторов электронов включает (1) восстановление Ре(Ш), (2) восстановление нитратов, денитрификацию, анаэробное образование аммония, (3) восстановление соединений серы в сероводород, или сульфидогенез, (4) восстановление углекислоты в метан, или метаногенез. Последний процесс не нуждается во внешних источниках окислителя, поскольку углекислота образуется при брожении. Каждый из этих процессов наблюдается в природе в определенных условиях в зависимости от поступления акцептора. Их последовательность четко просматривается во времени, например при затоплении почвы, и в пространстве, например по профилю иловых осадков океана. [c.35]

В агросистемах около 20% азота может превращаться в N26, и из 50 Тг/год удобрений может образовываться около 6 Тг/год N20 с ежегодным приростом концентрации за счет антропогенного источника в 0,4%. Уже давно было установлено, что количество N2 , выделяемой при денитрификации, зависит от нагрузки нитратом, причем при повышении содержания N0 выход N2 возрастает вследствие предпочтительного восстановления нитрата. В почве концентрация нитрата может варьировать очень сильно по профилю. Избыточная концентрация нитрата при применении азотных удобрений свыше 300 кг азота/га применялась под хлопчатником и привела к обогащению подземных вод нитратом. Другим фактором является создание анаэробиоза. После дождя, когда поры аэрации блокируются водяными пробками, N2 выделяется в атмосферу. [c.136]

Денитрификаторы - факультативные аэробы и анаэробы. В анаэробных (аноксигенных) условиях или при ограниченном доступе кислорода денитрификация протекает интенсивнее. В этом случае акцептором электронов служат нитраты. В аэробных условиях денитрификация протекает медленно, так как акцептором электронов являются не только нитраты, но и кислород воздуха. Кислород ингибирует активность ферментов, участвующих в диссимиляционном восстановлении нитратов. Это вызвано тем, что в результате денитрификации выделяется энергии на 30% меньше, чем при аэробном дыхании, поэтому в присутствии кислорода в среде денитрификация угнетается. В анаэробных условиях у большинства денитрифицирующих бактерий продолжает функционировать дыхательная цепь, синтезируются цитохромы и связанные с мембранами ферментные системы, которые восстанавливают нитраты до нитритов и далее до молекулярного азота. При аэробном дыхании (акцептор электронов кислород) функционирует полная электронтранспортная цепь, при анаэробном (акцептор электронов нитрат) - укороченная. [c.439]

Сначала нитраты восстанавливаются до нитритов, которые через дис-симиляционный путь восстанавливаются до N2 или N20. У истинных денитрификаторов в отличие от микроорганизмов, осуществляюгцих анаэробное нитрат-нитритное дыхание, образование АТР возможно и в процессе восстановления НОз" до N02", и в процессе восстановления N02" ДО N2 или N20. Для обеспечения метаболических процессов и синтеза биополимеров клетки часть нитритов может быть восстанавлена до аммония через ассимиляционный путь. В ряде случаев при восстановлении нитрата, кроме N2 и N20, может образовываться оксид азота N0. Конечные газообразные продукты денитрификации не участвуют в метаболизме и выводятся из клетки. [c.439]

В системах биологического удаления азота из сточных вод денитрификации благоприятствуют слабо щелочная реакция, оптимальная температура, недостаток О2 и запас органического вещества для восстановления нитратов и нитритов. В качестве органического субстрата используются любые легко окисляемые органические соединения (углеводы, спирты, органические кислоты, продукты распада белков, активный ил, отходы производства J идролизного спирта и т.д.). Денитрифицирующие бактерии не образуют протеолитических ферментов, поэтому они не расщепляют полимерные соединения. Доступность органических субстратов для денитрификации можно повысить, например, предварительной обработкой субстрата, ферментативным или химическим гидролизом. При очистке сточных вод источником углерода для денитрифицирующих микроорганизмов могут быть неочищенные сточные воды или прошедшие очистку в первичных отстойниках, а также сточные воды, содержащие легко разлагаемые органические соединения. [c.440]

Лучший субстрат для биологической денитрификации - метанол. Соединение дешевое, легко окисляется с образованием минимального количества углерода для ассимиляционных процессов, поэтому в очищенную сточную воду попадает мало дополнительных загрязнений. Основные микроорганизмы, участвующие в денитрификации в системах с метанолом -Hyphomi robium и Para o us. Можно использовать также этанол, уксусную кислоту, углеводы, но при этом очистка сточных вод менее эффективна. При использовании углеводов большая часть сахаров ассимилируется, наблюдается активный рост бактерий и грибов, в результате чего повышается общее содержание органических загрязнений в сточной воде. Для денитрификации можно использовать и метан, но из-за небольшой по сравнению с метанолом скорости его окисления необходимый эффект не достигается. Для восстановления нитратов и нитритов может использоваться и водород. [c.441]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология