硝化作用と脱窒の違い

窒素循環は、窒素がNH3、NH4+、NO2-、NO3-などの異なる化学形態に変換される重要な生物地球化学的サイクルである。固定化、アンモニア化、硝化、脱窒である。これらのプロセスの多くは、土壌中の微生物、特にバクテリアによって担われている。硝化と脱窒は、大気中の窒素を硝酸塩に変換し、硝酸塩を大気中の窒素に戻す2つの主要な段階である。硝化とはアンモニウム（NH4+）を酸化して硝酸塩（NO3-）に変えることであり、脱窒とは硝酸塩を還元して窒素ガス（N2）に変える生物学的変換のことである。これが硝化と脱窒の決定的な違いである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 硝化とは 3. 脱窒とは 4. 硝化と脱窒の類似点 5. 横並びの比較 - 表形式での硝化と脱窒 6. まとめ

硝化作用は何ですか？

硝化とは、アンモニアやアンモニウムi***を酸化して硝酸塩に変換する過程のことです。窒素循環に不可欠な要素である。ニトロソモナスとニトロバクターという2種類の化学栄養好気性細菌によって促進される。有酸素状態での作業となります。硝化はニトロソモナスによって開始される。硝化はニトロソモナスによって開始される。 ニトロソモナス菌はアンモニアとアンモニウムi***を亜硝酸に変換する。次に、亜硝酸塩はニトロバクターによって硝酸塩に変換される。この2つのステップは、以下のように表すことができる。

硝化は、生態系の継続と有機物の分解に不可欠である。また、植物にとっても硝化は重要なプロセスです。植物は硝酸塩の形で窒素を得る。硝酸塩は植物が利用できる主な窒素の形態である。そのため、硝化作用は農業や植物にとって非常に重要である。

図01：窒素の循環

脱窒は何ですか？

脱窒は、脱窒細菌が土壌中の硝酸塩を大気中の窒素に還元するプロセスである。これは、上のセクションで説明した硝化の反対です。脱窒は窒素循環の重要なステップであり、固定された窒素を大気中に放出する。脱窒は、緑膿菌やクロストリジウム・パーフリンゲンスなどの脱窒菌によって促進される。これらの細菌は、単為生殖の嫌気性細菌と従属栄養細菌である。氾濫した土壌のような嫌気性、無酸素性条件下で機能する。彼らは硝酸塩を呼吸基質として利用し、その結果、硝酸塩はガス状窒素として大気中に放出される。

図02：窒素の除去

硝化作用と脱窒の共通点

• 窒素循環の主要なプロセスは、硝化と脱窒の2つです。
• この2つのプロセスは、いずれもバクテリアによって駆動されています。

硝化作用と脱窒の違い

概要 - 硝化作用 vs. 脱窒

窒素は、体積で大気の約78％を占めている。大気中の窒素は、生物学的窒素固定と呼ばれる過程を経て、生物界に入り込む。それは、窒素固定バクテリアによって実現される。窒素固定菌が窒素をアンモニアに変え、このアンモニアが窒素循環を循環して、すべての生物に窒素を供給しているのです。アンモニアとアンモニウムイオンは酸化され、硝酸塩になる。このプロセスは硝化と呼ばれる。硝化は窒素循環の主要な段階である。ニトロソモナスやバチルス・ニトリフィカンスなどの好気性細菌によって行われる。土壌中の硝酸塩は、植物などの生物に消費される。土壌中の硝酸塩は、嫌気性条件下で脱窒菌によってエネルギー源として利用される。その際、硝酸塩は大気中の窒素に還元される。このプロセスは脱窒と呼ばれています。これが硝化と脱窒の違いです。

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引用

1.「窒素循環」、Wikipedia。ウィキメディア財団、2017年6月16日。ウェブAvailable here. 24 June 2017. 2. "Nitrogen Cycle," Khan Academy. n, p., n.d. Web.Available here. 24 June 2017. 2. "The Nitrogen Cycle," Khan Academy. n, p., n.d. Web.