Нитрификация – окисление аммония (NH4+ ) до нитрита (NO2-), а потом до нитрата (NO3-). При соответствующих условиях (наличие кислорода, температура выше 4° С и др.) под действием аэробных микроорганизмов (нитрифицирующих бактерий).Денитрификация – восстановление нитрата NO3- до свободного молекулярного азота N2. При этом окисляются органические вещества (углеводы, спирты, органические кислоты). Процесс энергоемкий Денитрификация возможна только в анаэробной среде. (свободный кислород – более выгодный окислитель). Пример: окисление глюкозы, сопровождающееся восстановлением нитрата 5C6H12O6 + 24KNO3 →24KHCO3 + 12N2 + 18H2O
Денитрификация стала возможной только после появления в достаточном количестве нитритов, а это было возможным только при наличии в среде свободного кислорода, т.е. не ранее, чем 2.4 млд лет тому назад. Способность к денитрификации возникала в эволюции не один раз: она свойственна представителям разных неродственных групп бактерий, оказавшихся в среде, где нет свободного кислорода, но есть нитраты.
Анаэробное окисление метана с помощью нитрата
(процесс открыт в 2006 г.)5CH4 + 8NO3– + 8H+ → → 5CO2 + 4N2 + 4H2O
Группа голландских ученых обнаружила, что в анаэробных условиях на дне водоема неизвестные ранее бактерии способны окислять метан, восстанавливая при этом нитраты и нитриты и выделяя во внешнюю среду молекулярный азот. Причем выяснилось, что участвуют в этом процессе представители двух совершенно разных групп — архебактерии и «настоящие» бактерии, или эубактерии.
Образуют метан особые бактерии, так называемые метаногены, относящиеся к древней группе архебактерий. Если выделившийся метан попадает в вышележащие слои водной толщи, туда, где есть кислород, он быстро окисляется метанокисляющими бактериями, или, как их еще называют, метанотрофами, — представителями «настоящих» бактерий (эубактерий).
Образующиеся в промышленных топках оксиды азота (NO, NO2, N2O) состоят на ~ 90% из окиси азота. В общем виде реакция образования окиси азота выражается уравнением:
N2 + O2 → ← 2NO ± 18 МДж/моль
Цепная схема этой реакции:
1) O2 + M → O + O + M – зарождение цепи
2) O + N2 → NO + N
3) N + O2 → NO + O } цепь
4) O + O + M → O2 + M – обрыв цепи.
При сжигании газов и других топлив, не содержащих в своем составе связанного азота, оксиды азота возникают в результате окисления азота воздуха – «воздушные» оксиды.
При сжигании твердых и жидких топлив, которые имеют в своем составе соединения азота или при наличии в газовом топливе аммиака, источником активных центров в этом случае является атомарный азот топлива – «топливные» оксиды. Заметное образование «воздушных» оксидов азота происходит при температурах выше 1500 °С, а «топливных» – при ∼ 400–1300 °С.
