Nitrificación

A nitrificación é a oxidación biolóxica do amoníaco con oxíxeno, en cuxo proceso completo primeiro o amoníaco se converte en amonio, e despois este en nitrito, e finalmente prodúcese a oxidación deste nitrito a nitrato. A transformación do amoníaco en nitrito é xeralmente o paso limitante da nitrificación. A nitrificación é un importante paso no ciclo do nitróxeno no solo. A nitrificación é un proceso aeróbico realizado por pequenos grupos de arqueas e bacterias autótrofas. Este proceso foi descuberto polo microbiólogo ruso Sergei Winogradsky. Microbioloxía e ecoloxía
A oxidación do amoníaco a nitrito realízana dous grupos de organismos, as bacterias oxidantes do amoníaco (BOA) e as arqueas oxidantes do amoníaco (AOA ). As BOA poden encontrarse nos grupos das Betaproteobacteria e as Gammaproteobacteria. Actualmente, están illadas e descritas dúas AOA, que son Nitrosopumilus maritimus e Nitrososphaera viennensis. Nos solos as BOA máis estudadas pertencen aos xéneros Nitrosomonas e Nitrosococcus. Aínda que nos solos a oxidación do amoníaco realízana tanto as BOA coma as AOA, son as AOA as que dominan tanto nos solos coma nos ambientes mariños, o que indica que as Thaumarchaeota poden ser os maiores contribuíntes á oxidación do amoníaco neses ambientes.
O segundo paso do proceso (a oxidación de nitrito a nitrato) realízano maiormente as bacterias do xénero Nitrobacter e Nitrospira. Ambos os pasos mencionados producen enerxía acoplada á síntese de ATP. Os organismos nitrificantes son quimioautótrofos, e utilizan o dióxido de carbono como a súa fonte de carbono para crecer. Algunhas BOA posúen o encima urease, que cataliza a conversión da molécula de urea en dúas moléculas de amoníaco e unha de dióxido de carbono. A especie Nitrosomonas europaea, que tamén é unha BOA que mora nos solos, asmila o dióxido de carbono liberado por esa reacción para producir biomasa polo ciclo de Calvin, e obtén enerxía ao oxidar amoníaco (o outro produto da urease) a nitrito. Esta característica pode explicar que se favoreza o cecemento das BOA en presenza de urea en ambientes ácidos.
Na maioría dos ambientes, os microorganismos presentes completan ambos os pasos do proceso, rendendo nitrato como produto final. Porén, é posible deseñar sistemas nos cales se forme nitrito (proceso de Sharon).
A nitrificación é importante en agricultura, na que a miúdo se aplican fertilizantes en forma de amoníaco. A conversión deste amoníaco en nitrato incrementa a lixiviación do nitróxeno porque o nitrato é máis hidrosoluble que o amoníaco.
A nitrificación tamén xoga un importante papel na eliminación do nitróxeno das augas residuais urbanas. A eliminación convencional deste nitróxeno faise por nitrificación seguida de desnitrificación. O custo do proceso depende principalmente da aireación (introdución de oxíxeno no reactor) e da adición dunha fonte de carbono externa (por exemplo, metanol) para a desnitrificación.
A nitrificación pode tamén darse na auga potable. Nos sistemas de distribución de auga nos que se usan cloraminas como desinfectantes secundarios, a presenza de amoníaco libre pode actuar como substrato para os microorganismos oxidantes do amoníaco. As reaccións asociadas poden orixinar a diminución do desinfectante residual no sistema. A adición de ión clorito a augas tratadas con cloramina controla a nitrificación.
Xunto coa amonificación (paso de amoníaco a amonio), a nitrificación constitúe un proceso de mineralización que descompón a materia orgánica e libera compostos de nitróxeno dispoñibles para as plantas. Estas reaccións realimentan o ciclo do nitróxeno. Química
A nitrificación é un proceso de oxidación de compostos nitroxenados no que se perden electróns do átomo de nitróxeno que pasan a átomos de oxíxeno. As reaccións son: 2 NH4+ + 3 O2 → 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+ (Nitrosomonas)
2 NO2- + 1 O2 → 2 NO3- (Nitrobacter, Nitrospina)
NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e− Nitrificación nos ecosistemas mariños
No medio mariño o nitóxeno é con frecuencia un nutriente limitante, polo que o ciclo do nitróxeno nos océanos é de especial intrese. A etapa da nitrificación dentro deste ciclo, crea nitrato, que é a forma de nitróxeno principal responsable da "nova" produción. Ademais, a medida que o océano se enriquede de dióxido de carbono de orixe antropoxénica, o decrecemento resultante do pH podería facer que diminuísen as taxas de nitrificación. A nitrificación potencialmente podería ser un "pescozo de botella" no ciclo do nitróxeno.
Distintos microbios son responsables dos dous pasos da nitrificación (amoníaco → nitrito e nitrito → nitrato) nos ambientes mariños. Coñécense varos grupos de BOA (bacterias oxidantes do amoníaco) nos ecosistemas mariños, como Nitrosomonas, Nitrospira, e Nitrosococcus. Todos conteñen o xene funcional da amoníaco monooxixenase (AMO), o cal é responsable da oxidación do amoníaco. Estudos máis recentes de metaxenómica revelaron que algunhas Thaumarchaeota (antes clasificadas como Crenarchaeota) posúen AMO. As Thaumarchaeota son abundantes no océano e algunhas especies teñen unhas 200 veces maior afinidade polo amoníaco que as BOA, o que levou aos científicos a poñer en dúbida a tradicional crenza de que as BOA son as principais responsables da nitrificación no océano. Ademais, aínda que clasicamente se pensa que a nitrificación está separada veticalmente da produción primaria porque a oxidación do nitróxeno polas bacterias é inhibida pola luz, a nitrificación feita polas AOA (arqueas oxidantes do amoníaco) non parece ser inhibida pola luz, o que significa que a nitrificación está ocorrendo ao longo de toda a columna de auga, o que tamén pon en cuestión as definicións habituais de produción "nova" e "reciclada".
No segundo paso da nitrificación, o nitrito é oxidado a nitrato. Nos océanos, este paso non se comprende tan ben coma o primeiro, pero sábese que as bacterias Nitrospina e Nitrobacter levan a cabo esta etapa no océano. Condicións do solo que controlan as taxas de nitrificación
Dispoñibilidade do substrato (presenza de NH4+).
Aireación (dispoñibilidade de O2).
Solos ben drenados cunha humidade do solo do 60%.
pH case neutro.
Temperatura (mellor entre 20-30 °C). A nitrificación é estacional e está afectada polas prácticas de uso do solo.