1. 硝酸盐还原和反硝化作用
1、硝化细菌 ( Nitrifying bacteria ) 是一类好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。
2、硝化细菌制剂是一种用于控制养殖池水自生氨浓度的处理剂，不仅使用相当方便，而且能发挥立竿见影的效果，故越来越受鱼友的欢迎。使用时可直接将该剂散布于池中，不久即能发挥除氨的功效。
3、市售硝化细菌制剂可分为活菌及休眠菌两种，渔友可依自己的需要选购使用。前者是利用细菌的活体制成，在显微镜的观察下，可看到它们的活动情形。后者是利用休眠菌制成，在显微镜的观察中，则无法看到它们具有活动能力。
4、反硝化细菌的生理类群包括广泛的腐生微生物组成。在通常氧化有机物质的条件下是依靠游离态O2，而在转为呼吸的嫌气的条件下，则依靠硝酸盐的结合态氧，硝酸盐是氢的受体。
5、反硝化细菌能生存于作氮源用的硝酸盐的介质中，它能利用这种化合物既可作为能量代谢，又可用于物质代谢。反硝化细菌在土壤氧气不足的条件下，将硝酸盐还原成亚硝酸盐，并进一步把亚硝酸盐还原为氨及游离氮的细菌 。
它们的酶系统能使还原为NH3，并且微生物可同化这种氮以便合成细胞物质。
2. 硝酸盐还原是反硝化作用吗
反硝化作用 : 硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮(分子态氮和氮氧化物)的过程。分为微生物机制和化学机制两种。前者系指由反硝化细菌引起的反硝化作用,其反应过程为:NO-3→NO-2→NO→N2O→N2。这是土壤中反硝化作用的主要形式;后者是指亚硝酸盐在一定条件下的化学分解作用,其主要产物有分子态氮和一氧化氮等。在微生物引起的反硝化作用的产物中,氮与氧化亚氮的比例决定于嫌气的程度以及pH值和温度。在渍水土壤中,其产物几乎全部为氮气;而较低的嫌气程度,以及较低的pH值和温度等,都使氧化亚氮的比例增高。
产生反硝化作用的条件主要有:①存在着具有硝酸盐呼吸能力的反硝化细菌,这些细菌能以硝酸盐和亚硝酸盐中的氧作为电子受体,并将它们还原为气态氮。②存在着适宜的电子供体,主要是易分解的有机碳化物。③嫌气或低的氧分压。④存在着硝酸盐和亚硝酸盐等氮的氧化物,以作为末端电子受体。
影响反硝化速率的因素主要有:①有机物质的种类和数量。有机物质不仅为反硝化过程提供电子供体和能源物质,而且,微生物对其进行分解时还消耗了氧,因而它对于反硝化作用的进行有很大的促进作用。②通气状况。通气状况影响着氧进入土壤的量,从而影响到反硝化作用。土壤的通气状况主要决定于它的水分状况和土壤结构。渍水土壤的还原层中可以进行强烈的反硝化作用。在旱地土壤中,短时间的通气不良或在局部的嫌气环境中也可以进行这一作用。③硝酸盐的浓度。在硝酸盐的浓度高时,反硝化速率与硝酸盐的含量无关而为零级反应;而在硝酸盐的浓底低时,则符合一级反应动力学方程。④植物生长。植物根系对硝酸盐的吸收有利于降低硝酸盐的含量,从而降低反硝化速率。另一方面,根系的脱落物提供了能源物质,根系的呼吸作用又消耗了氧,这些又都有利于反硝化作用的进行。因此,植物生长对于反硝化作用的影响取决于这两方面影响的相对强弱。⑤温度。反硝化作用可以在相当宽的温度范围内进行,反硝化速率与温度的关系常用Arrhenius方程加以描述。⑥pH值大小。反硝化作用可以在相当宽的pH值范围内进行,最适的pH值约为6～8。
反硝化作用是农田土壤中氮素损失的重要机制之一,它不仅直接影响到作物对肥料氮的利用率,而且还由于其产物氧化亚氮能促进大气中臭氧层的破坏,因而受到了广泛的重视。
3. 同化硝酸盐还原和异化硝酸盐还原
反硝化作用（denitrification） 也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。硝化：自氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成：氨氧化细菌（AOB）与氨氧化古菌（AOA）[1]。氨氧化细菌可在变形菌门的β-变形菌纲与γ-变形菌纲中找到[2]目前，只分离与发现了一种氨氧化古菌——亚硝化侏儒菌属[3] [4]。研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属。尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中，但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位[5][6]，这意味着泉古菌门可能是这些环境中最大的氨氧化作用贡献者。第二步（将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的步骤）主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成。以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸。硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源。一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶，这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳。人们发现欧洲亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样，可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能，并通过将氨（脲酶的另一产物）氧化为亚硝酸盐的过程收获能量。这一特性可解释为什么在酸性环境中存在尿素的情况下会促进氨氧化细菌的生长[7]。硝化作用也在城市废水脱氮过程中起着重要作用。常规的脱氮是先施以硝化作用接着再进行反硝化作用。这一过程的消耗主要是花在了曝气（将氧气带进反应器的过程）以及为反硝化作用提供额外碳源（例如甲醇）上。硝化作用也会发生在饮用水中。在上水分配系统中，氯胺常被用于二次消毒剂，存在的自由氨可以作为氨氧化微生物的底物。这一相关的反应可以使得系统中消毒剂的残余量减少[8]。在多数环境中可以同时找到上述生物，它们产生的最终产物是硝酸盐。然而，可以设计一个只产生亚硝酸盐的系统（见沙伦工艺）。硝化作用和氨化作用一起形成了无机化过程，该过程指的是将有机物完全分解并释放可用含氮化合物的过程。这一过程将氮循环补充完整。
4. 硝酸盐还原和反硝化作用区别
硝化反应是向有机物分子中引入硝基的反应过程。脂肪族化合物硝化时有氧化-断键副反应，工业上很少采用。硝基甲烷、硝基乙烷、1-和2-硝基丙烷四种硝基烷烃气相法生产过程，是30年代美国商品溶剂公司开发的。迄今该法仍是制取硝基烷烃的主要工业方法。此外，硝化也泛指氮的氧化物的形成过程。
反硝化，也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐中的氮通过一系列中间产物还原为氮气的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。
5. 反硝化是还原反应吗
硝化作用是指异养微生物进行氨化作用产生的氨，被硝化细菌、亚硝化细菌氧化成亚硝酸，再氧化成硝酸的过程。
反硝化作用即硝酸还原作用。土壤中存在许多化能异养型反硝化细菌，在通气不良，缺少氧气的条件下，可利用硝酸中的氧，使葡萄糖氧化成二氧化碳和水并释放能量。
6. 硝酸盐和亚硝酸盐的还原关系
亚硝酸盐和硝酸盐的是可以相互转换的。 硝酸盐在氧化环境下会转换成亚硝酸盐。 纯净水种不含有其他化学杂质, 一般的饮用水和食品中都含有亚硝酸盐和硝酸盐。
7. 反硝化与硝化
因为反硝化菌是异养菌，而硝化菌是自养菌，因此，水中碳源越多越有利反硝化菌的生长，不利于硝化菌的生长。
这样，把反硝化放在前面可以消耗水中的碳源，当进入硝化段也时有利于硝化过程，对这两个过程都有利，只是要加个消化液回流就可以了
8. 硝酸盐的同化还原
硝酸根的氮呈高度氧化状态，而蛋白质等细胞组分中的氮呈高度的还原状态，被吸收的NO三-必须经还原后才能被进一步利用。
硝酸盐首先在硝酸还原酶的作用下，被还原为亚硝酸，亚硝酸在亚硝酸还原酶的作用下被还原为氨。
氨的同化包括谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶和谷氨酸脱氢酶等途径。
其过程： 首先，在谷氨酰胺合成酶的作用下，铵与谷氨酸结合，形成谷氨酰胺，此过程是在细胞质、根部细胞的质体和叶片细胞的叶绿体中进行的； 然后，在谷氨酸合成酶的作用下，分别以NAD++H+和还原态的Fd为电子供体，谷氨酰胺与d一酮戊二酸结合，形成二分子的谷氨酸，铵也可以和d一酮戊二酸 结合。
最后，在谷氨酸脱氢酶的催化下，以NAD(P)+H+为氢供体，还原为谷氨酸，谷氨 酸脱氢酶存在线粒体和叶绿体中。
通过氨同化形成的谷氨酸和谷氨酰胺可以在细胞质、 叶绿体、线粒体、乙醛酸体和过氧化物酶体中通过转氨基作用，形成其他氨基酸或酰胺。
例如，谷氨酸与草酰乙酸结合，在天冬氨酸转氨酶的作用下，形成天冬氨酸。
再如，谷氨 酰胺又可以与天冬氨酸结合，在天冬酰胺合成酶的催化下，合成天冬酰胺和谷氨酸
9. 硝化与反硝化过程
硝化作用是指异养微生物进行氨化作用产生的氨,被硝化细菌、亚硝化细菌氧化成亚硝酸,再氧化成硝酸的过程.反硝化作用即硝酸还原作用.土壤中存在许多化能异养型反硝化细菌,在通气不良,缺少氧气的条件下,可利用硝酸中的氧,使葡萄糖氧化成二氧化碳和水并释放能量.
10. 硝酸盐还原和反硝化作用一样吗
反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。
11. 硝酸盐经过反硝化反应后最终转化为
总的反硝化过程可以用以下方程式表示：
2 NO3 + 10 e + 12 H → N2 + 6 H2O
其中包括以下四个还原反应还原反应：
硝酸盐还原为亚硝酸盐：2 NO3 + 4 H + 4 e → 2 NO2 + 2 H2O
亚硝酸盐还原为一氧化氮：2 NO2 + 4 H + 2 e → 2 NO + 2 H2O
一氧化氮还原为一氧化二氮：2 NO + 2 H + 2 e → N2O + H2O
一氧化二氮还原为氮气：N2O + 2 H + 2 e → N2 + H2O
