Quá trình phản nitrat hoá

Quá trình phản nitrat hoá

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

- thành N2 nhờ vi sinh

vật Cũng có một số vi sinh vật sử dụng nitrat như một chất nhận hidro và tạo thành

NH3 Quá trình này không phải là quá trình phản

nitrat hoá mà gọi là quá trình

amon hoá nitrat

Hai quá trình phản nitrat hoá và amon hoá nitrat được gọi chung là hô hấp

nitrat Có thể trình bày tóm tắt bằng sơ đồ sau:

N2O N2 Phản nitrat hoá

NO3

- NO2

- NOHô

hấp nitrat

NH2OH NH3 Amon hoá nitrat

60

Các 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 bắt buộc

- Trong điều kiện có oxy không khí thì chúng oxy hoá triệt đẻ chất hữu cơ

thành 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 hữu

cơ:

C6H12O6 + 4 NO3

- 6 CO2 + 6 H2O + 2 N2 + Q

Vi khuẩn nitrat hoá là những vi khuẩn dị dưỡng hoá năng Ngoài ra một số

loài vi khuẩn tự dưỡng hoá năng cũng có khả năng thực hiện quá trình phản nitrat

hoá như: Thiobacillus denitrificans,

Hydrogenomonas agilis, Sporovibrio

ferrooxydans

Thí dụ: Thiobacillus denitrificans oxy hoá S lấy năng

lượng để tổng hợp chất

hữu cơ của cơ thể:

5S + 6KNO3 + 2CaCO3 3 K2SO4 + 2 CaSO4 + 2 CO2 + 3 N2 + Q

Khi phân giải nitrat, trong môi trường sẽ tích luỹ một

số gốc kiểm (K, Ca,

Na) các gốc kiềm này sẽ sinh ra KOH, Ca(OH)2, NaOH, do đó quá trình này bao

giờ cũng làm kiềm hoá môi trường

Vi khuẩn phản nitrat hoá phân bố rộng rãi trong tự nhiên, chúng hoạt động

mạnh ở pH trung tính đến hơi kiềm và có hệ thống enzim nitritreductaza,

nitratreductaza, nhưng 2 enzim này chỉ được tổng hợp trong điều kiện kỵ khí Dó

đó, nếu bón đạm nitrat thì phải kết hợp làm thoáng đất để ngăn cản vi khuẩn phản

nitrat hoá hoạt động làm mất đạm trong đất

Ngoài quá trình phản nitrat hoá sinh học, trong đất còn xảy ra quá trình này

theo phương thức hoá học thuần tuý, tuy nhiên quá trình này thường chỉ xảy ra ở

những chân ruộng chua có pH <5,5 Ở đây vi sinh vật không trực tiếp tham gia mà

nó chỉ gián tiếp phân giải các hợp chất hữu cơ chứa nitơ thành các sản phẩm trung

gian tạo điều kiện cho phản nitrat hoá hoá học xảy ra Quá trình phản nitrat hoá là quá trình làm mất đạm trong đất, cho nên quá

trình này không có lợi đối với sản xuất nông nghiệp Quá trình này thường xảy ra

khi đất bí chặt, ngập nước, hoặc bón phân nitrat với phân chuồng Trong đất tích luỹ

nhiều nitrit sẽ gây độc cho lúa Vì vậy đối với lúa nước nên bón đạm amon, khi bón

nên kết hợp làm cỏ sục bùn để đưa đạm xuống lớp đất sâu, tránh bị oxy hoá thành

nitrat, 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 quá trình khử N2 thành NH3

nhờ vai trò xúc tác của enzim nitrogenaza do vi sinh vật sản sinh ra

* Ý nghĩa: Quá trình cố dịnh nitơ phân tử là một trong những quá trình vi

sinh vật có ý nghía lớn đối với nông nghiệp Hàng năm sản phẩm nông nghiệp lấy

61

đi khỏi đất hàng trăm triệu tấn nitơ Bằng cách bón phân con người mới chỉ trả lại

cho đất khoảng 30%

Cây trồng không có khả năng sử dụng khí nitơ tự do mặc dù trữ lượng đó

trong tự nhiên hết sức dồi dào (trong khoảng không khí trên mỗi ha đất có khoảng

80.000 tấn nitơ) Sở dĩ như vậy vì nitơ phân tử là một chất rất khó phản ứng với các

nguyên tố khác để tạo thành hợp chất Phân tử nitơ tồn tại ở trạng thái liên kết 2

nguyên tử nitơ với nhau bằng liên kết ba (N N) rất bền vững Muốn liên kết nitơ

với các nguyên tố khác thành các dạng hợp chất vô

cơ, trong kỹ thuật người ta phải

sử dụng một lượng lớn năng lượng để hoạt hoá

chúng Ví dụ: muốn sản xuất phân

hoá học xianamitcanxi thì phải duy trì nhiệt độ rất cao (10000C) hoặc muốn tạo

thành dạng nitrat từ N2 và O2 thì cần nhiệt độ

4.000oC, muốn sản xuất amoniawc từ

N2 và H2 đòi hỏi nhiệt độ 600oC và áp suất

1000atm, ngoài ra còn đòi hỏi một số

chất xúc tác đắt tiền như Os, Ru

Dĩ nhiên trong vi sinh vật không thể hoạt hoá nitơ với những điều kiện như

trên Thế nhưng rất nhiều vi sinh vật nhờ có hệ thống enzim có hoạt tính xúc mạnh

là nitrogenaza, chúng có khả năng cố định nitơ ngay trong điều kiện nhiệt độ và áp

suất bình thường