主な違い – 硝化と脱窒
窒素は地球上の生命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機能します。窒素は、窒素循環によって環境全体を循環しています。窒素循環の主要なステップには、窒素固定、窒素同化、アンモニア化、硝化、および脱窒が含まれます。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。 硝化とは、アンモニウムが硝酸塩に生物学的に変換されることです。脱窒とは、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、これらの変換は両方とも生物学的です。
対象となる主な分野
1.硝化とは
– 定義、プロセス
2.脱窒とは
– 定義、プロセス、適用
3.硝化と脱窒の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:アンモニウム、アンモニア酸化微生物、脱窒、硝酸塩、硝化、硝化細菌、窒素、窒素循環 亜硝酸酸化微生物
硝化とは
硝化は、生物学的または化学的手段によってアンモニウムが硝酸塩に変換される窒素循環の段階です。硝化は酸化プロセスです。ここでは、主にアンモニウムなどの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ます。
硝化は、微生物によって媒介される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。最初のステップとして、アンモニウムは亜硝酸塩に変換され、続いて亜硝酸塩が硝酸塩に酸化されます。このプロセスは、これらの化学反応を通じて微生物の成長に必要なエネルギーを引き出すことができるため、微生物にとって有益です。これらの微生物は硝化微生物として知られています。
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には 2 つのグループがあります。 1 つのグループはアンモニア酸化剤であり、もう 1 つのグループは亜硝酸酸化微生物です。
図 1:窒素循環
アンモニア酸化微生物
このグループの微生物には、偏性独立栄養生物とアンモニア酸化古細菌が含まれます。このプロセスで最も一般的でよく知られているバクテリアはニトロソモナスです .それらは、次のように、アンモニアまたはアンモニウムの亜硝酸塩への変換を仲介できます。
NH4 + 1.5O2 → いいえ2 + H2 O + H
亜硝酸酸化微生物
このグループには、亜硝酸塩を硝酸塩に変換できるバクテリアが含まれます。このプロセスで最も一般的でよく知られているバクテリアはニトロバクターです .反応は次のとおりです。
NO2 + 0.5O2 → NO3
硝化はいくつかの要因に依存します。ほとんどのバクテリアと同様に、硝化バクテリアは温度に敏感です。硝化菌にとって最適な温度（0～35℃）で最大の硝化率が見られます。また、これらの細菌は低酸素濃度に非常に敏感です。硝化率は、酸素濃度が低いと低下します。硝化は、pH 値が 8 ～ 9 付近で最も速くなります。さらに、阻害物質の存在は硝化を制限する可能性があります。これらすべての要因は、硝化細菌の増殖に影響を与えます。
脱窒とは
脱窒は、窒素の酸化された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循環の段階です。これが還元反応です。硝酸塩は窒素の酸化型であり、脱窒はこの酸化型を還元型の窒素ガスに変換します。ここでは、窒素の酸化状態が +5 から 0 に変化します。
硝化と同じように、脱窒は生物学的プロセスです。これは、この硝酸塩の変換が微生物によって媒介されるためです。脱窒に関与する細菌の主要なクラスは通性嫌気性菌です。脱窒を受ける窒素の酸化形態は、硝酸塩と亜硝酸塩です。
図 2:生物学的手段による脱窒
脱窒反応
NO3 → N2 O → N2
主な脱窒の応用の 1 つ 浄水中です。脱窒は、窒素ガスの形で水から窒素種を除去することができます。脱窒は、イオン交換、化学的還元、および生物学的脱窒の 3 つの水処理方法で行うことができます。イオン交換プロセスでは、硝酸塩などの不要なイオンを他のイオンと交換した後、硝酸イオンを除去します。化学還元では、還元剤を使用して硝酸塩を窒素ガスに還元します。生物学的脱窒は、Thiobacillus などの脱窒微生物を使用します。 およびシュードモナス .
硝化と脱窒の違い
定義
硝化: 硝化は、生物学的または化学的手段によってアンモニウムが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循環の段階です。
プロセス
硝化: 硝化には、還元窒素種の酸化窒素種への変換が含まれます。
脱窒: 脱窒には、酸化窒素種の還元窒素種への変換が含まれます。
最終製品
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: 硝化は、アンモニアまたはアンモニウム イオンで始まります。
脱窒: 脱窒は硝酸塩から始まります。
微生物
硝化: 硝化は、ニトロソモナス、ニトロバクターなどの硝化微生物によって媒介されます。
脱窒: 脱窒は、Thiobacillus などの脱窒微生物によって媒介されます。 およびシュードモナス .
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。窒素循環とは、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の硝酸塩への変換であるのに対し、脱窒は硝酸塩の窒素ガスへの変換であることです.
