主な違い – 硝化と脱窒の違い
窒素は、地球上の生物にとって不可欠な元素です。
タンパク質、核酸、その他多くの重要な化合物の成分として作用する。
窒素は、窒素循環を通じて環境全体を循環しています。
窒素循環の主なステップには、窒素固定、窒素同化、アンモニア化、硝化、脱窒があります。
したがって、硝化と脱窒は窒素循環の2つの重要な段階です。
硝化は、アンモニウムを硝酸塩に生物学的に変換することです。
脱窒は、硝酸塩を窒素ガスに生物学的に変換することです。
これが硝化と脱窒の主な違いです。
これらの変換は微生物によって行われるため、どちらも生物学的なものです。
硝化とは
硝化とは、窒素循環のうち、アンモニウムが生物的または化学的に硝酸塩に変換される段階です。
硝化は酸化プロセスです。
ここでは、アンモニウムを中心とした無機および有機窒素の還元型が、窒素の酸化型である硝酸塩に変換される。
硝化は、微生物を介した生物学的プロセスです。
窒素循環のこの段階には、2つの化学反応が含まれます。
まず、アンモニウムが亜硝酸に変換され、その後、亜硝酸が硝酸塩に酸化されます。
この化学反応によって、微生物は増殖に必要なエネルギーを得ることができるため、このプロセスは微生物にとって有益なものです。
このような微生物を硝化微生物と呼びます。
硝化プロセスには2つの化学反応が含まれるため、硝化に関与する硝化微生物のグループも2つに分かれます。
一つはアンモニア酸化微生物で、もう一つは亜硝酸塩酸化微生物です。
アンモニア酸化性微生物
この微生物群には、偏性富栄養菌とアンモニア酸化性古細菌が含まれる。
この過程で最も一般的でよく知られている細菌はニトロソモナスです。
彼らは、以下のようにアンモニアまたはアンモニウムの亜硝酸塩への変換を媒介することができる。
NH4++1.5O2→NO2-+H2O+H+」となる。
亜硝酸塩酸化性微生物
このグループには、亜硝酸塩を硝酸塩に変換することができる細菌が含まれています。
このプロセスで最も一般的でよく知られている細菌はニトロバクターです。
その反応は以下の通りです。
NO2-+0.5O2→NO3-」となります。
硝化はいくつかの要因に左右されます。
ほとんどの細菌と同様に、硝化細菌は温度に敏感です。
硝化細菌にとって最適な温度（0〜35℃）で最大の硝化速度が観察される。
また、これらの細菌は低酸素濃度に対して非常に敏感です。
酸素濃度が低いと硝化速度は低下する。
pHが8-9付近で最も硝化速度が速くなる。
さらに、阻害物質の存在によって硝化が制限されることもあります。
これらすべての要因が硝化菌の増殖に影響します。
脱窒素とは
窒素循環のうち、酸化された窒素を生物的または化学的に窒素ガスに変換する段階。
これは還元反応です。
窒素の酸化体は硝酸塩であり、脱窒はこの酸化体を還元体である窒素ガスに変換する。
ここで、窒素の酸化状態は＋5から0に変化します。
脱窒も硝化と同様、生物学的なプロセスです。
これは、この硝酸塩の変換が微生物によって媒介されるからです。
脱窒に関与する主なバクテリアのクラスは、通性嫌気性菌です。
脱窒を受ける窒素の酸化体は、硝酸塩と亜硝酸塩です。
図2: 生物学的手法による脱窒
脱窒反応
NO3- → N2O → N2
脱窒の主な用途の1つに浄水があります。
脱窒は、水中の窒素種を窒素ガスとして除去することができる。
水処理には、イオン交換法、化学還元法、生物学的脱窒法の3つの方法があります。
イオン交換法では、硝酸イオンなどの不要なイオンを他のイオンと交換し、硝酸イオンを除去する。
化学還元では、還元剤を用いて硝酸塩を窒素ガスに還元する。
生物学的脱窒は、チオバチルスやシュードモナスなどの脱窒微生物を使っています。
硝化と脱窒の違い
定義
硝化。
硝化は、アンモニウムが生物的または化学的手段によって硝酸塩に変換される窒素循環の段階です。
脱窒。
脱窒は、窒素の酸化形態が生物学的または化学的手段によって窒素ガスに変換される窒素サイクルの段階です。
プロセス
硝化。
還元態窒素を酸化態窒素に変換する。
脱窒。
脱窒：酸化窒素種を還元窒素種に変換することを含む。
エンドプロダクト
硝化。
硝化の最終生成物は硝酸塩です。
脱窒。
脱窒の最終生成物は、窒素ガスです。
開始種
硝化。
アンモニアまたはアンモニウムイオンから硝化が始まる。
脱窒。
硝酸塩から脱窒する。
微生物
硝化作用。
ニトロソモナス、ニトロバクターなどの硝化微生物により硝化が行われる。
脱窒。
脱窒：チオバチルス、シュードモナスなどの脱窒微生物による脱窒を行う。
結論
硝化と脱窒は、窒素循環の2つの主要なステップです。
窒素循環は、環境中の窒素の循環です。
硝化と脱窒の主な違いは、硝化がアンモニウムを硝酸塩に変換するのに対し、脱窒は硝酸塩を窒素ガスに変換することである。
