亚硝化菌的种类,生长特性,亚硝化过程与机理
(完整版)水污染控制工程复习重点(已整理)(DO
表面水力负荷：单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，称为表面负荷或溢流率，用q表示，单位（量纲）是：m3/(m2•s)或m3/(m2•h)，反映的是沉淀池的效率。
浅池理论：池长为L，池深为H，池中水平流速为v，颗粒沉速为u0的沉淀池中，在理想状态下，L/H=v/u0。
L与v值不变时，池深H越浅，可被沉淀去除的悬浮物颗粒u0也越小。
若用水平隔板，将H分为3等层，每层深H/3，在u0与v不变的条件下，则只需L/3，就可将沉速为u0的颗粒去除，也即总容积可减小到1/3。
如果池长L不变，由于池深为H/3，则水平流速可增加到3v,仍能将沉速为u0的颗粒沉淀掉，也即处理能力可提高3倍。
把沉淀池分成n层就可把处理能力提高n倍。
这就是20世纪初，哈真(Hazen)提出的浅池沉淀理论好氧生物处理：污水中有分子氧存在的条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物，但主要是好氧细菌）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法厌氧生物处理：在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
莫诺特方程：微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物之间的关系；μ=μmax.ρS/(KS+ρS)----ρS:底物浓度、μ：微生物的比增长速率，单位生物量的增长速度、μmax:最大比增长速率、KS：饱和常数表观产率系数：微生物的净增长速率比总底物利用速率。
PS:在活性污泥法中为：指单位时间内，实际测定的污泥产量与基质降解量的比值。
污泥沉降比：指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常采用1L的量筒测定污泥沉降比。
污泥体积指数：指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿泥污的体积，常用单位为mL/g。
（SVI）污泥负荷：基质的量（F）与微生物总量（M）的比，F/M污泥龄：在处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间，常用θc表示。
同步硝化反硝化：在没有明显独立设置缺氧区的活性污泥法处理系统内总氮被大量去除的过程。
硝化细菌的详细讲解枯燥但是至今最全
硝化细菌的详细讲解！枯燥，但是至今最全！科技名词定义中文名称：硝化细菌英文名称：nitrifying bacteria 定义：将氨氧化为亚硝酸和进一步氧化为硝酸的两个阶段的两类作用菌。
应用学科：土壤学（一级学科）；土壤生物与土壤生物化学（二级学科）硝化细菌：硝化细菌( nitrifying ) 是一种好氧性细菌，包括亚硝化菌和硝化菌。
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。
硝化细菌分类：硝化细菌属于自养性细菌，包括两种完全不同的代谢群：亚硝酸菌属( nitrosomonas ) 及硝酸菌属( nitrobacter )，它们包括形态互异的杆菌、球菌和球菌（Nitrosococcus）、亚硝化叶菌（Ni-trosolobus）、硝化刺菌（Nitrospina）、硝化球菌（Nitrococcus）等。
只有少数为兼性自养型，也能在某些有机培养基上生长，例如维氏硝化杆菌（Nitrobacterwinogradskyi）的一些品系。
从形态上看，也有多样，如球形、杆状、螺旋形等，但均为无芽孢的革兰氏阴性菌；有些有鞭毛能运动，如亚硝化叶菌，借周身鞭毛运动；有些无鞭毛不能运动，如硝化刺菌。
一般分布于土壤、淡水、海水中，有些菌仅发现于海水中，例如硝化球菌、硝化刺菌。
水族硝化细菌，在水族界一直有用硝化细菌的传统，但目前已经不是传统意义上的硝化细菌。
到目前为止，水族上的硝化细菌已经发展到第五代。
第一代硝化细菌: 主要由亚硝化单胞菌和硝化杆菌等自养菌组成，生长周期长，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在10小时以上。
产品为液体，杂菌较多，有恶臭味。
目前市场上已不常见。
第二代硝化细菌: 实际上是由能降低水体中氨氮的光合细菌组成的，因是自然水体的土著菌种，适应性强，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在3小时以上。
产品为红色液体，杂菌较多，有腥臭味。
第三代硝化细菌：是指由芽孢杆菌纯种发酵后的芽孢休眠体组成的淡乳白色液体，有一定的降氨氮和清水功能，芽孢的萌发需要24小时以上，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）跟大多数异养菌一样，在30分钟左右。
硝化细菌的工作原理和怎样合理建立硝化细菌
2. 亚硝酸盐浓度的消长：亚硝酸盐的消长过程与氨相似，不过它的激活时间较慢，基本上也是形成一钟形曲线的走势。即随着氨浓度逐渐增加，以及亚硝酸菌不断增殖及消费，亚硝酸盐的产量也逐渐增加，但硝酸菌也在这时候开始消费亚硝酸盐，结果亚硝酸盐的浓度变化，可由0 ppm → 0.05 ppm → 0.08 ppm → 0.1 ppm…等不断增加，直到达到一个高峰值之后又逐渐下降，最后仍可再回归至0 ppm或极接近0 ppm的水准。一般而言，它的钟形曲线之高峰值通常比氨低，但基座比氨广，有些接近碟形。
氨是养鱼过程中的必然产物！因为氨有剧毒性，只需在极低浓度之下，可能就对健康的鱼只产生足以致命的威胁，而氨可藉由硝化系统将之消除，因此若能藉由硝化细菌的硝化作用，不断地把氨给消除掉，将能使养殖鱼类之健康与安全获得更大的保障。笔者有鉴于此，特别针对「如何在水族缸中建立硝化系统」之热门话题，采访柯老师（注：柯老师以前的硕士论文，这类细菌能在水族缸中自生。由于它们的生长及繁殖速度极为快速，在水族缸中能迅速形成庞大的族******很有效率地分解有机废物，使有机污染指数（如BOD）得以降低，不过却将氨直接排泄于水中。这时候如果没有足够的硝化细菌数量，藉以发挥更高效率的硝化作用，把这些氨及时消除掉，那么氨的生产速度必快于被消费速度，易使氨在水族缸中造成累积现象，进而发生毒害问题。
二、氨化作用与氨的累积
氨化作用是指鱼排泄物（如粪便）或残饵，经由「氨化细菌」（异营性细菌之一）分解之后，将其中可利用之残留蛋白质转化成氨之作用。经由氨化作用之运作，可将排泄物及残饵清除，但却将副产的氨释放于水中，它可能对鱼类造成严重的伤害。所幸，藉由硝化细菌之硝化作用，能把水族缸所衍生的氨消除，最后让水质得以有获得净化之机会。
具体的作法如下：假设在一定量水体中鱼类合理的饲养量是12只，我们可以考虑在45天以内分三批放养（因硝化系统之自然建立通常约需要45天左右的时间）。例如，每个隔约15天放养一批。第一批只放养二只，第二批放养5只，第三批放养7只。在放养期间，喂食一切正常，不必减量喂食，但仍需定期局部换水，同时最好再配合氨及亚硝酸盐的检测。在这过程中，可以不必添加任何硝化细菌制剂（硝化细菌会自生）。
水产养殖中常见有益菌的特点与作用机理
水产养殖中常见有益菌的特点与作用机理文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-养殖中常见有益菌的特点与作用机理一、常见有益菌的种类及作用在养殖中应用比较广泛的有益菌主要有：光合细菌、芽孢杆菌、EM菌、硝化细菌、酵母菌、乳酸菌等。
主要的作用如下：1、降解有机质分解池塘底部腐败的沉积物、污泥及水中过剩的饵料，从而降低了化学耗氧量和生物耗氧量，增加水中溶氧。
2、分解、转化有害物质分解、利用有机物、氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等物质，合成大量糖类、类、类等有益物质，避免了养殖水体中鱼虾类受有害物质的毒害作用。
3、稳定水体pH值有益微生物能促进水体生态环境的平衡，并在代谢过程中能分解利用小分子有机酸，对水体的pH值有缓冲作用，避免了pH值剧变而对鱼虾类的危害，增强了鱼虾类的抗应激反应能力和忍耐力。
4、抑制病原微生物有益微生物在较短时间内通过大量繁殖而成为优势种群。
通过竞争营养、空间和分泌抗生素，从而抑制其它有害微生物的生长繁殖，减少了水产养殖中病害的发生。
二、特点与作用机理1、光合细菌光合细菌（Photo synthetic Bactreia PSB）是地球上出现最早的具有原始光能合成体系的生物，是一类在厌氧条件下进行不放氧光合作用细菌的总称。
（1）光合细菌在厌氧和好氧下均能生长，但更适宜于含氧量不足的水体，其使用的pH值在5－9之间，最适pH值为6－8；适宜作用温度为15℃－40℃，最适温度为30℃，在海、淡水中均可生长。
（2）光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同。
主要表现在：光合细菌的光合作用过程基本上是一种厌氧过程，也不释放分子氧。
（3）光合细菌不仅能进行光合作用，也能进行呼吸和发酵，能适应环境条件的变化而改变其获得能量的方式。
作用机理：（1）光合细菌在自身繁殖过程中能利用小分子有机物做碳源、供氢体,利用水环境溶解氮(如铵、硝酸盐、亚硝酸盐等)做氮源合成有机氮化物,因此可消耗水中的小分子有机物、铵、硝酸盐、亚硝酸盐,起净化水质的作用；（2）但是光合菌不能利用水环境中的一些大分子有机物,水体中的大分子有机物(如蛋白质、脂肪、糖)必须先由其它微生物 (如枯草杆菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、硫化菌等)分解成小分子有机物(如氨基酸、低级脂肪酸、小分子糖等)后才能被光合细菌分解利用,因此在利用光合细菌净化水质时应配合使用其它有益菌。
亚硝化细菌的分离纯化及诱变育种
亚硝酸菌的分离纯化及诱变育种1.硝化细菌背景介绍：硝化细菌-一类专性化能自养（无机营养）细菌，包括亚硝化菌和硝化细菌两个菌群，一般种类不能生长在有机培养基中。
在有氧的条件下，亚硝化细菌群将氨氮转化亚硝酸氮，硝化细菌群将亚硝酸氮转化硝酸氮，两者常生长在一起。
硝化细菌分离比较困难，由于它生长缓慢，平均代时10-20h以上，且不同菌株间差异较大。
亚硝化菌单细胞杆状以单根极生鞭毛运动，无荚膜，革兰氏阴性严格好氧，在有机培养基不能生长，能利用CO2唯一碳源。
菌落以小圆淡黄色为主，个别呈无色或乳白色。
个别菌株为球状，无鞭毛。
氨转化为亚硝酸盐过程中获得能量。
硝化细菌单细胞杆状不运动好气在有机培养基不能生长，能利用CO2唯一碳源。
亚硝酸细菌用格里斯试剂检测，呈现红色；硝酸细菌用二苯胺检测，呈现蓝色。
2.亚硝化细菌培养基配置：2.1.富集培养基的配置：硫酸铵2g/l，氯化钠0.3g/l，硫酸铁0.03g/l，磷酸氢二钾1.0g/l，硫酸镁0.03g/l，碳酸氢钠1.6g/l，pH7.2。
将该培养基在0.1MPa下灭菌30min。
2.2.分离培养基的配置:硫酸铵0.5 g/l，氯化钠2g/l，硫酸铁0.4g/l，磷酸氢二钾1.0g/l，硫酸镁0.5g/l，碳酸钙5g/l，pH7.2。
将该培养基在0.1MPa下灭菌30min。
亚硝化细菌固体分离培养基:在上述亚硝化细菌分离培养基中加入质量分数为2%的琼脂。
3.实验方法:3.1.亚硝酸细菌的富集培养将2mL活性污泥加入装有80m L富集培养基的300mL锥形瓶中，在30℃、130r/min的条件下振荡培养, 每隔几天取样, 采用格里斯试剂检验亚硝酸盐的生成情况, 呈现红色表示有亚硝酸盐存在, 然后移取1mL富集培养液接入新鲜富集培养基, 继续培养并进行上述测试。
经几次重复操作, 不断淘汰其他异养菌。
3.2.亚硝酸细菌的分离培养：将1mL上述富集培养液涂布于固体分离培养基平板上,在30℃的培养箱中培养7～10d，得到单菌落，再进一步纯化获得纯菌落，对纯菌落尽心编号，置于4℃冰箱中保存，备用。
硝化细菌改变水质的原理
硝化细菌改变水质的原理硝化细菌是一类重要的水生微生物，它们能够将废水中的氨氮通过氧化过程转化为硝酸盐。
这一生物转化过程被称为硝化，它在自然环境中具有重要的生态功能，能够改变水质，维持水体的生态平衡。
本文将从硝化细菌的分类、生理特性、作用机制等方面，详细论述硝化细菌改变水质的原理。
硝化细菌主要通过两个连续的氧化过程将氨氮转化为硝酸盐。
硝化细菌可分为亚硝化菌和硝化菌两类。
亚硝化菌通过将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐，而硝化菌进一步将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
这两个过程分别由不同的细菌群体完成。
硝化细菌的生理特性对其在水质改变中起到了重要的作用。
首先，硝化细菌对温度、pH值、氧气含量等环境因素有一定的适应性。
它们一般适应在25-30摄氏度的温度下最为活跃，pH值在7.5-8.5之间较为理想。
硝化细菌需要充足的氧气供给，因此在水体中，溶解氧的含量对硝化细菌的生长和活性有着直接影响。
硝化细菌的作用机制主要是通过氧化反应转化废水中的氨氮。
先是亚硝化菌通过氧化还原反应将氨氮氧化为亚硝酸盐，此步骤由亚硝化细菌完成，反应方程式如下：NH4+ + 2O2 →NO2- + 2H+ + H2O而硝化菌通过进一步的氧化反应将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，此步骤由硝化细菌完成，反应方程式如下：2NO2- + O2 →2NO3-硝化细菌通过这一氧化反应过程，将氨氮转化为硝酸盐。
这对于废水处理具有重要的意义，原因有以下几点：首先，氨氮作为一种常见的水体污染物，过量的氨氮会带来环境问题，如水体富营养化、水生生物死亡等。
通过硝化细菌的作用，将氨氮转化为硝酸盐，可以减少水体中的氨氮浓度，从而改善水质。
其次，硝化细菌的作用会增加水体中的硝酸盐含量。
硝酸盐是植物生长所必需的氮源之一，水体中的硝酸盐含量的增加有利于植物生长，促进水生生物的繁衍。
此外，硝化细菌的作用还与氮素循环密切相关。
硝酸盐可以作为氮的最终氧化形式进入氮素循环，参与到多种环境过程中，如植物的养分吸收、土壤肥力的维持等。
亚硝化菌的种类生长特性亚硝化过程与机理
亚硝化菌的种类生长特性亚硝化过程与机理亚硝化菌是一类能够将氨氮氧化成亚硝酸盐的微生物。
它们主要分为两个属：亚硝化颤杆菌（Nitrosomonas）和亚硝化弯杆菌（Nitrobacter）。
亚硝化颤杆菌是一类好氧微生物，能够利用氨氮作为其能量源和氮源。
在该菌的新陈代谢中，氨通过氨单氧酶（ammonia monooxygenase，AMO）酶群被氧化为亚硝酸。
亚硝化颤杆菌具有较高的温度和pH范围适应性，可以在4℃到40℃的温度下生长，并且在pH为6-9之间的条件下仍能正常进行生活活动。
亚硝化颤杆菌对初级氮源（如氨氮）的浓度较为敏感，较低的氨浓度会限制它们的生长，而较高的氨浓度则可能限制其亚硝化活性。
此外，当氨浓度过高时，亚硝化颤杆菌还可能出现抑制现象。
亚硝化弯杆菌是一类好氧微生物，能够将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
在该菌的新陈代谢中，亚硝酸盐通过亚硝酸氧化酶（nitrite oxidoreductase，NXR）酶群被氧化为硝酸盐。
亚硝化弯杆菌的生长温度范围较窄，通常在20℃到35℃之间。
相较于亚硝化颤杆菌，亚硝化弯杆菌对温度变化的适应能力较差。
此外，亚硝化弯杆菌对亚硝酸盐的浓度较为敏感。
过高或者过低的亚硝酸盐浓度都可能对其生长和亚硝化活性产生不良影响。
亚硝化过程是指氨氮被氧化为亚硝酸盐的反应。
亚硝化反应一般分为两个步骤，首先是氨被亚硝化颤杆菌氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被亚硝化弯杆菌氧化为硝酸盐。
整个反应的化学方程式如下：氨+1.5O2→亚硝酸+H2O亚硝酸+0.5O2→硝酸亚硝化过程几乎在所有自然界中存在，包括土壤、水体和废水处理系统中。
亚硝化反应是氮循环中重要的一个步骤，它使得氨氮通过氨化作用最终转化为硝酸盐，从而可以被植物吸收利用。
此外，亚硝化过程还能够使水体中的氨氮减少，减少对生物的毒害作用。
亚硝化的机理主要涉及亚硝酸还原酶、亚硝化蛋白、亚硝化酶等多种酶的作用。
这些酶能够催化亚硝化反应中的氧化和还原步骤，从而完成氨氮到亚硝酸盐的转化。
亚硝化菌的种类,生长特性,亚硝化过程与机理
亚硝化菌的种类，生长特性，亚硝化过程与机理摘要：从亚硝化细菌的生长特性出发，主要介绍了亚硝化细菌的种类，包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化弧菌属，并探讨了亚硝化过程中的氧化和生化机理。
关键词：亚硝化菌，亚硝化作用，机理1 亚硝化细菌生长特性亚硝化细菌又叫氨氧化细菌，有自养型与异氧型之分，一般认为自养型氨氧化细菌是硝化作用的主要菌群。
所有自养型氨氧化细菌，都是革兰氏阴性细菌，自养生长时，以氨为唯一能源，以CO2为唯一碳源；混合营养生长时，可同化有机物质。
亚硝酸细菌的生长极为缓慢。
在适宜的条件下需24h 才能完成一次分裂周期。
在进行固体培养的过程中一般需数月才能见到菌落生长[1]。
亚硝酸细菌喜欢微偏碱性的环境，适合大多数氨氧化细菌生长的条件为：温度25-30℃，pH ，氨浓度2-10mmol/L。
倍增时间8小时至数天。
在纯培养中，培养基中若加入有机物质如酵母提取物等将会抑制亚硝酸细菌的生长，因此在进行亚硝酸细菌的分离培养时所培养分离的细菌的纯度可利用在培养基中加入(酵母粉、牛肉膏、蛋白胨等)有机物的方法进行检测[2]。
但是自然环境中有机物质对亚硝酸细菌的影响不如在纯培养中的大大亚硝酸细菌对污水组成、pH和温度等的改变都敏感[3]。
2亚硝酸细菌的分类亚硝酸细菌的分类主要根据细菌形态的表型特征、细胞内细胞质膜的分布及它们16SRNA 序列的同源性。
1984-1989 年的《伯杰氏细菌系统分类学》把硝化细菌分为九个属：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属、硝化螺菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属和亚硝化弧菌属等。
而目前则倾向于把亚硝酸细菌分为两个单一细胞起源的群体，它们分别属于变形菌纲的β亚纲和γ亚纲。
在对这两个亚纲的亚硝酸细菌作进一步的分类时，不同的学者还有些细微的差别。
Votek 等认为除了海洋亚硝酸球菌属于变形菌γ亚纲外，其它的亚硝酸细菌即亚硝酸单孢菌和亚硝酸螺旋菌两个种群属于变形菌β亚纲。
硝化与亚硝化反应
04
亚硝化反应的应用
合成氨工业中的亚硝化反应
01
合成氨是化学工业中的 重要反应，亚硝化反应 是合成氨工业中的关键
步骤之一。
02
在合成氨工业中，亚硝 化反应通常是在高温高 压条件下进行，使用催 化剂促进反应的进行。
03
通过亚硝化反应，可以 将氮气和氢气转化为氨 ，为农业生产提供重要
的氮肥来源。
03
亚硝化反应概述
定义与特点
定义
亚硝化反应是指将氮氧化为亚硝酸盐的过程，是硝化过程的一部分。
特点
亚硝化反应需要特定的微生物参与，通常在好氧条件下进行，产生亚硝酸盐作为中间产物。
亚硝化反应的重要性
生态平衡
亚硝化反应是硝化过程的重要环 节，对于维持水体和土壤中的氮 循环具有重要作用，有助于维持
生态平衡。
02
通过亚硝化反应，可以将水体和土壤中的有机氮转化为无机 氮，促进植物生长。
03
同时，亚硝化反应也可以将水体中的氨氮转化为硝酸盐，对 水体生态平衡产生影响。
05
硝化与亚硝化反应的挑战与 前景
硝化与亚硝化反应的挑战
反应条件苛刻
硝化与亚硝化反应通常需要在高温高 压条件下进行，这增加了操作的难度 和成本。
亚硝化反应在生物领域的应用
01
在生物领域，亚硝化反应在微生物的作用下进 行，可以将含氮有机物转化为氨。
02
微生物亚硝化作用在污水处理和废水处理中具 有重要意义，可以去除废水中的氮污染。
03
此外，亚硝化反应在生物固氮、氮循环等过程 中也具有重要作用。
亚硝化反应在环境科学中的应用
01
在环境科学中，亚硝化反应对于水体和土壤中的氮素循环具 有重要影响。
亚硝化菌的种类范文
亚硝化菌的种类范文亚硝化菌是一类重要的微生物，其在环境中的亚硝化过程中起着至关重要的作用。
亚硝化菌主要包括亚硝化细菌和亚硝化古细菌两类，它们在地球生物圈中参与着氮循环的关键环节，非常重要。
亚硝化细菌是一类能够将硝化细菌生成的亚硝化物氧化为硝酸盐和气态氮气的微生物。
这一过程中，亚硝化细菌从亚硝酸盐和氧中获取能量，实现其细胞的生长和繁殖。
亚硝化细菌广泛存在于水体、土壤和污泥等环境中，其中以希腊硝化细菌（Nitrosomonas）和假单胞硝化细菌（Nitrosospira）等为代表。
希腊硝化细菌是一类常见的亚硝化细菌，其广泛存在于自然环境中，主要通过将氨氮氧化为亚硝酸盐来获取能量，并将其进一步氧化为硝酸盐。
希腊硝化细菌对温度和pH值的适应范围较广，能够在不同的环境中生存和繁殖，为环境中氮循环提供着重要的支持。
假单胞硝化细菌是另一类重要的亚硝化细菌，其在土壤和淡水环境中广泛分布。
假单胞硝化细菌能够利用氨氮和硝酸盐来进行亚硝化过程，具有较强的适应性和生存能力。
假单胞硝化细菌对环境中的氮循环起着重要的作用，是维持土壤和水体氮平衡的关键微生物之一亚硝化古细菌是一类在较为极端环境中生存的微生物，其能够将硝酸盐还原为氮气和亚硝酸盐。
亚硝化古细菌通常生存在高温、高盐或高压等极端环境中，如海洋深海热泉、盐湖等地。
在这些极端环境中，亚硝化古细菌通过亚硝化过程参与氮循环，为维持生态系统平衡提供了重要支持。
总的来说，亚硝化菌是一类在自然环境中广泛存在的微生物，其在氮循环中起着至关重要的作用。
亚硝化细菌和亚硝化古细菌是两类主要的亚硝化菌，它们通过不同的代谢途径参与着氮的转化过程，为维持生态系统的稳定性和健康发挥着重要作用。
随着对亚硝化菌研究的深入，我们对其在环境中的功能和应用也有了更深入的了解，未来有望通过利用亚硝化菌来改善环境质量和生态平衡。
亚硝化菌的种类,生长特性,亚硝化过程与机理
亚硝化菌的种类，生长特性，亚硝化过程与机理摘要：从亚硝化细菌的生长特性出发，主要介绍了亚硝化细菌的种类，包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化弧菌属，并探讨了亚硝化过程中的氧化和生化机理。
关键词：亚硝化菌，亚硝化作用，机理1 亚硝化细菌生长特性亚硝化细菌又叫氨氧化细菌，有自养型与异氧型之分，一般认为自养型氨氧化细菌是硝化作用的主要菌群。
所有自养型氨氧化细菌，都是革兰氏阴性细菌，自养生长时，以氨为唯一能源，以CO2为唯一碳源；混合营养生长时，可同化有机物质。
亚硝酸细菌的生长极为缓慢。
在适宜的条件下需 24h 才能完成一次分裂周期。
在进行固体培养的过程中一般需数月才能见到菌落生长[1]。
亚硝酸细菌喜欢微偏碱性的环境，适合大多数氨氧化细菌生长的条件为：温度25-30℃，pH 7.5-8.0，氨浓度2-10mmol/L。
倍增时间8小时至数天。
在纯培养中，培养基中若加入有机物质如酵母提取物等将会抑制亚硝酸细菌的生长，因此在进行亚硝酸细菌的分离培养时所培养分离的细菌的纯度可利用在培养基中加入(酵母粉、牛肉膏、蛋白胨等)有机物的方法进行检测[2]。
但是自然环境中有机物质对亚硝酸细菌的影响不如在纯培养中的大大亚硝酸细菌对污水组成、pH和温度等的改变都敏感[3]。
2亚硝酸细菌的分类亚硝酸细菌的分类主要根据细菌形态的表型特征、细胞内细胞质膜的分布及它们16SRNA 序列的同源性。
1984-1989 年的《伯杰氏细菌系统分类学》把硝化细菌分为九个属：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属、硝化螺菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属和亚硝化弧菌属等。
而目前则倾向于把亚硝酸细菌分为两个单一细胞起源的群体，它们分别属于变形菌纲的β亚纲和γ亚纲。
在对这两个亚纲的亚硝酸细菌作进一步的分类时，不同的学者还有些细微的差别。
Votek 等认为除了海洋亚硝酸球菌属于变形菌γ亚纲外，其它的亚硝酸细菌即亚硝酸单孢菌和亚硝酸螺旋菌两个种群属于变形菌β亚纲。
高一生物硝化细菌知识点
高一生物硝化细菌知识点高一生物—硝化细菌知识点硝化细菌是一种常见于土壤和水体中的微生物，对于生态系统的氮循环起着重要的作用。
了解硝化细菌的生物特征以及其在生态系统中的功能对于生物学学习至关重要。
本文将介绍高一生物中与硝化细菌相关的几个知识点。
一、硝化细菌的分类硝化细菌根据其代谢产物可分为两类：氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria，简称AOB）和亚硝酸氧化细菌（Nitrite-oxidizing bacteria，简称NOB）。
其中，AOB能将氨氮氧化为亚硝酸，而NOB则将亚硝酸进一步氧化为硝酸。
二、硝化细菌的特征1. 微生物特征：硝化细菌为原核生物，细胞体积较小，一般为球形或杆状。
它们通常以单细胞或团状的方式存在，形成一种被称为“硝化团”的结构。
2. 环境适应性：硝化细菌能够适应不同的环境条件。
一些硝化细菌能够生存于高温环境中，如热泉和温泉，而另一些则能够在低温环境中存活，如寒冷的土壤或水体。
3. 代谢特点：硝化细菌的代谢特点主要表现在氨氧化和亚硝酸氧化过程中。
AOB通过氨氧化酶将氨氮氧化为亚硝酸，反应式如下：2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O而NOB则通过亚硝酸氧化酶将亚硝酸氧化为硝酸，反应式如下：2NO2- + O2 → 2NO3-三、硝化细菌在生态系统中的功能1. 氮循环中的重要角色：硝化细菌在氮循环中发挥着重要的作用。
它们将氨氮氧化为亚硝酸和硝酸，进而形成氮的氧化态，参与到氮的循环过程中。
硝酸通过硝态氮的形式进入土壤中，为植物提供重要的营养物质。
2. 环境修复：硝化细菌在环境修复中发挥着积极作用。
一些硝化细菌能够降解有机氮和氨氮污染物，将其转化为无害的硝酸盐。
因此，在水体和土壤的净化过程中，硝化细菌起着重要的作用。
3. 生态位竞争：硝化细菌和其他微生物在生态位上进行竞争。
硝化细菌的存在和活动会影响其他微生物的生存和繁殖。
它们与硫化细菌和厌氧细菌等协同作用，参与到生态系统的物质转化和能量流动中。
硝化细菌的作用及使用方法
硝化细菌的作用及使用方法
硝化细菌是一类能够进行硝化作用的微生物，其主要作用是将氨氮转化为亚硝酸氮和硝酸氮，进而参与氮的循环过程。
这一过程分为两步：首先，亚硝化细菌将氨氮氧化成亚硝酸氮；其次，亚硝酸氮再被硝化细菌氧化成硝酸氮。
硝化细菌在自然界中起到了重要的生态作用。
它们参与了土壤中氮的转化，将有机氮或铵态氮转化为硝酸盐，供其他植物吸收利用。
这对植物的正常生长和发育至关重要。
此外，硝化细菌还能够在水体中参与氮的循环过程，有助于控制水体中氮的浓度，维护水体生态平衡。
在实践中，我们可以利用硝化细菌的作用来加速废水处理和土壤改良等过程。
在废水处理中，我们可以通过添加硝化细菌来促使废水中有机氮的转化为无机氮，进而加速氮的去除过程。
在土壤改良中，硝化细菌可以帮助将土壤中的铵态氮转化为硝酸氮，提供给植物的同时，减少土壤中的铵态氮积累，提高土壤的氮素利用率。
使用硝化细菌的方法主要有两种：一种是通过添加硝化细菌的纯培养物，直接投加到需要进行硝化作用的环境中，如废水处理设施或土壤中；另一种是利用自然界中已有的硝化细菌进行硝化作用，通过改良环境条件来促进其活性。
无论哪种方法，都需要根据具体情况选择合适的硝化细菌种属和添加量，并注意保障其适宜的生长环境，以确保其有效发挥作用。
总的来说，硝化细菌在氮循环中起到了重要的作用，可以用于
废水处理和土壤改良等方面。
正确使用硝化细菌，可以提高氮素的利用效率，减少环境污染。
硝化细菌技术参数
硝化细菌技术参数1. 引言硝化细菌是一类重要的微生物，具有将氨氮转化为硝酸盐的能力。
硝化细菌技术参数是指在硝化细菌相关研究和应用中，对硝化细菌的生理特性、生长条件、代谢产物等方面的参数进行研究和分析。
本文将从硝化细菌的生理特性、生长条件、代谢产物等方面对硝化细菌技术参数进行全面详细、完整且深入的介绍。
2. 硝化细菌的生理特性硝化细菌主要包括氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria，简称AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（Nitrite-oxidizing bacteria，简称NOB）。
它们在硝化过程中起着关键作用。
2.1 氨氧化细菌（AOB）氨氧化细菌是将氨氮转化为亚硝酸盐的细菌。
它们通常属于革兰氏阴性细菌，能够利用氨氮作为唯一的氮源。
氨氧化细菌在硝化过程中产生能量，并生成亚硝酸盐。
氨氧化细菌的一些重要特性包括：•pH适应性：氨氧化细菌对pH敏感，一般在pH 7.5-8.5的碱性条件下生长最佳。
•温度适应性：氨氧化细菌对温度敏感，一般在25-35摄氏度的温度下生长最佳。
•营养需求：氨氧化细菌需要适量的氨氮、磷酸盐、微量元素等来满足其生长需求。
•抑制物质：氨氧化细菌对氯化铵、硫化物等有毒物质敏感，高浓度会抑制其生长和活性。
2.2 亚硝酸盐氧化细菌（NOB）亚硝酸盐氧化细菌是将亚硝酸盐转化为硝酸盐的细菌。
它们通常属于革兰氏阴性细菌，能够利用亚硝酸盐作为能源。
亚硝酸盐氧化细菌在硝化过程中产生能量，并生成硝酸盐。
亚硝酸盐氧化细菌的一些重要特性包括：•pH适应性：亚硝酸盐氧化细菌对pH敏感，一般在pH 7.0-8.5的中性至碱性条件下生长最佳。
•温度适应性：亚硝酸盐氧化细菌对温度敏感，一般在20-30摄氏度的温度下生长最佳。
•营养需求：亚硝酸盐氧化细菌需要适量的亚硝酸盐、磷酸盐、微量元素等来满足其生长需求。
•抑制物质：亚硝酸盐氧化细菌对高浓度的硝酸盐敏感，会抑制其生长和活性。
3. 硝化细菌的生长条件硝化细菌的生长需要适宜的环境条件，包括温度、pH、营养物质等。
亚硝化菌的种类生长特性亚硝化过程与机理
亚硝化菌的种类生长特性亚硝化过程与机理亚硝化菌（Nitrosifying bacteria）是一类可以利用氨氧化产生亚硝酸盐的微生物。
在氮循环中，亚硝化是氨氧化和硝化的两个关键步骤之一根据细菌的形态和性质，亚硝化菌可以分为两类：鞭毛亚硝化菌和非鞭毛亚硝化菌。
1. 鞭毛亚硝化菌：鞭毛亚硝化菌属于Autotrophic nitrifiers，可以自养细菌，主要分为Ammoniaoxidizing bacteria（AOB）和Nitrite-oxidizing bacteria（NOB）两个类群。
- AOB：AOB属于革兰氏阴性细菌，它们能够将氨氧化成亚硝酸，产生能量供给细胞使用。
AOB主要存在于土壤和水体中，它们的代表性物种是亚硝梭菌（Nitrosomonas spp.）。
此外，还有一些梭菌属（Nitrosospira spp.）和球菌属（Nitrosococcus spp.）的AOB也被发现。
- NOB：NOB是AOB的下游菌种，它们能够将亚硝酸氧化成硝酸。
NOB 也属于革兰氏阴性细菌，主要存在于土壤和水体中。
NOB的代表性物种是亚硝酸盐氧化梭菌（Nitrobacter spp.）。
另外，还有一些硝酸盐氧化球菌（Nitrospira spp.）也属于NOB。
2. 非鞭毛亚硝化菌：非鞭毛亚硝化菌属于Heterotrophic nitrifiers，需要有机物来获得能量和碳源。
与鞭毛亚硝化菌不同，它们能够将氨氧化成亚硝酸，并且也有一部分菌株能够将亚硝酸氧化成硝酸。
然而，非鞭毛亚硝化菌在自然环境中的分布相对较少。
亚硝化过程的机理如下：1. 氨氧化过程：AOB利用氨氧化酶（Ammonia monooxygenase, AMO）将氨利用氧氧化成亚硝酸。
此过程是一种两步的反应，第一步是氧解NH3到NH2OH，第二步是氧解NH2OH到亚硝酸。
氨氧化过程产生能量并释放氢电子。
2. 亚硝化过程：NOB利用亚硝酸氧化酶（Nitrite oxidoreductase, NXr）将亚硝酸利用氧氧化成硝酸。
亚硝化菌的种类范文
亚硝化菌的种类范文亚硝化菌是一类微生物，能够参与氮循环中的亚硝化过程，将氨氮氧化为亚硝酸盐，是氮素转化的关键环节之一、根据其代谢产物和特征，亚硝化菌可以分为多个不同的种类。
下面将介绍几种常见的亚硝化菌。
1. 亚硝化细菌（Nitrosomonas）亚硝化细菌是最常见的亚硝化菌之一、它们能够将氨氮氧化为亚硝酸盐。
亚硝化细菌是厌氧条件下生长的微生物，通常生活在土壤、水体和底泥中。
它们利用氨氮和氧气进行亚硝化反应，产生亚硝酸盐和水。
2. 亚硝化古菌（Nitrosopumilus）亚硝化古菌是一类较新发现的亚硝化菌。
它们属于古菌（Archaea）门，与细菌具有不同的生物学特性。
亚硝化古菌存在于海洋和淡水环境中，是海洋亚硝化特别是低氧环境下的重要参与者。
亚硝化古菌能够在低氧条件下进行亚硝化反应，并形成亚硝酸盐。
与亚硝化细菌相比，亚硝化古菌对环境条件的适应性更强。
3. 亚硝化螺旋菌（Nitrospira）亚硝化螺旋菌是一类直立发展的螺旋状菌群，以其独特的形态在亚硝化过程中起重要作用。
亚硝化螺旋菌包括多个属，如Nitrospira、Nitrobacter等。
它们首先将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，再通过细胞内催化剂将硝酸盐转化为氧气和氮气。
亚硝化螺旋菌主要分布在水体和土壤中，能够在较宽的环境范围内进行亚硝化反应。
4. 亚硝化放线菌（Nitrososphaera）亚硝化放线菌属于放线菌纲，是一类耐严酷环境的微生物。
它们生长缓慢，对营养物质需求较高。
亚硝化放线菌主要存在于土壤和温泉等环境中，能够参与亚硝化过程并将氨氮氧化为亚硝酸盐。
亚硝化放线菌的代谢特征和生理适应机制不同于其他亚硝化菌。
5. 亚硝化链球菌（Nitrospina）亚硝化链球菌是海洋环境中的一类亚硝化菌。
它们以链球状的形态存在，是淡水和海洋生态系统中重要的亚硝化微生物。
亚硝化链球菌利用氨氮和氧气进行亚硝化反应，并产生亚硝酸盐。
它们的生长速率较慢，但对低氧环境的适应能力强，是海洋亚硝化中的主要参与者之一总结起来，亚硝化菌的种类多样，包括亚硝化细菌、亚硝化古菌、亚硝化螺旋菌、亚硝化放线菌和亚硝化链球菌等。
氨态氮经硝化细菌氧化转变为硝酸态氮的过程
氨态氮经硝化细菌氧化转变为硝酸态氮的过程1、氨态氮的定义和性质氨态氮是指氮元素以氨的形式存在，通常在土壤或水体中可以以氨的形式存在。
氨态氮是植物生长的重要氮源之一，可供植物利用。
但过多的氨态氮会对环境造成污染，例如导致水体富营养化等问题。
2、硝化细菌的介绍硝化细菌是一类能够将氨态氮氧化为硝酸态氮的微生物。
它们存在于土壤和水体中，是氮循环过程中的重要参与者。
硝化细菌主要分为亚硝化菌和硝化菌两类，它们分别完成了将氨态氮转变为亚硝酸和硝酸的过程。
这些细菌在氮元素的转化中起着至关重要的作用。
3、氨态氮转变为亚硝酸的过程亚硝化菌是一类能够将氨态氮转变为亚硝酸的细菌。
当土壤或水体中存在氨态氮时，亚硝化菌会利用氨态氮进行代谢，生成亚硝酸。
亚硝酸是氮的氧化态之一，是氮循环中的重要中间产物。
4、亚硝酸的性质和作用亚硝酸具有一定的毒性，对生物体和环境都具有一定的危害。
过多的亚硝酸会导致水体富营养化，对水生生物产生不利影响。
在土壤和水体中适量的亚硝酸有利于氮素的循环利用，但过量的亚硝酸则需要有效控制。
5、亚硝酸转变为硝酸的过程硝化菌是一类能够将亚硝酸进一步氧化为硝酸的细菌。
硝化菌是氮素循环中另一个重要的微生物裙体，它们能够将亚硝酸通过氧化反应转变为硝酸。
这个过程是氮素在土壤和水体中由一种氧化态转变为另一种氧化态的重要过程。
6、硝酸的性质和作用硝酸是氮的另一种氧化态，对植物生长具有重要作用。
植物能够吸收土壤中的硝酸态氮，作为氮元素的重要来源。
适量的硝酸有利于土壤和水体中氮素的循环利用，但过量的硝酸会对环境产生危害。
硝酸也是一种常见的水体污染物之一，需要引起重视。
7、结论氨态氮经硝化细菌的氧化，最终转变为硝酸态氮。
硝化细菌在氮素的转化中发挥着重要作用，它们促进了氮素在土壤和水体中的循环利用。
然而，氮素的过量排放会对环境产生不利影响，因此在农业生产和工业活动中需要合理控制氮素的排放，减少氮素污染。
加强对氮素循环过程的研究，有助于更好地理解氮素在环境中的行为，为环境保护和可持续发展提供科学依据。
七种亚硝化反硝化聚磷菌的生长特性研究
七种亚硝化反硝化聚磷菌的生长特性研究张立成;吴春蓉;佟恩来【摘要】The Nitrosation denitrifying phosphorus accumulating organisms (NDPAOs) with nitrite as electronic acceptors can realize the simultaneous removal of nitrogen and phosphorus, reduce the demand of carbon source and oxygen to the greatest extent, so it will greatly reduce the energy consumption and save the cost. The characteristics of phosphorus release of seven varieties of NDPAOs: Ent., Sta, Par., Pan., Kle., Bac. and Mor. were studied through the experiment, and the growth characteristics of those organisms were studied by pure culture. The results showed that, after 20 h of anoxic reaction, the phosphorus uptake of Sta., Bac., Par., Kle., Pan., Ent. and Mor. were 1.98 × 10-11, 1.64 × 10-11, 1.43 × 10-11, 1.13 × 10-11, 9.59 × 10-12, 7.72 × 10-12 and 6. 28 × 10-12 mg/cfu respectively. The lag phase of Ent., Kle., Bac., Pan., Par., Sta. and Mor. were almost all in 0 - 6 h, and the logarithmic phase of them were 6 - 144, 6 - 72, 6 - 96, 6 - 52, 6 - 31, 6 - 96 and 6 - 72 h respectively. The logarithmic phase growth rates of Par., Sta., Pan. and Mor. were smaller than that of Ent., Bac. and Kle. The growth characteristics of different NDPAOs were also incompletely the same; especially the growth rates and the maintenance time in logarithmic phase were in large difference.%亚硝化反硝化聚磷菌(NDPAOs)以亚硝酸盐为电子受体,具有同时脱氮除磷的特点,能够最大程度地减少碳源和氧气需求,因此可以大大减少能耗,节约成本.试验研究了7种NDPAOs——肠杆菌属(Ent.)、葡萄球菌属(Sta.)、副球菌属(Par.)、泛菌属(Pan.)、克雷伯氏菌属(Kle.)、芽孢杆菌属(Bac.)和莫拉氏菌属(Mor.)的释磷特性,并以纯培养的方式研究了它们的生长特性.结果表明,缺氧反应20 h后,Sta.、Bac.、Par.、Kle.、Pan.、Ent.和Mor.的单位细胞吸磷量分别为1.98×10-11、1.64×10-11、1.43×10-11、1.13×10-11、9.59×10-12、7.72×10-12 和6.28×10-12 mg/cfu.Ent.、Kle.、Bac.、Pan.、Par.、Sta.和Mor.的缓慢期几乎都处于0～6h之间,对数期分别为6～144、6～72、6～ 96、6～ 52、6～31、6～96和6～72h.Par.、Sta.、Pan.和Mor.的对数期的生长速率较Ent.、Bac.和Kle.的小.不同菌属的亚硝化反硝化聚磷菌的生长特性也不完全相同,特别是对数期的生长速率以及维持的时间相差较大.【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2012(043)004【总页数】5页(P16-19,32)【关键词】亚硝化反硝化聚磷菌;亚硝化反硝化除磷;生长曲线;吸磷特性【作者】张立成;吴春蓉;佟恩来【作者单位】沈阳建筑大学市政与环境工程学院,沈阳 110168;沈阳建筑大学建筑设计研究院,沈阳 110168;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,沈阳 110168;营口隆晟市政工程有限公司,辽宁营口 115001【正文语种】中文【中图分类】X172反硝化除磷已经成为国内外污水处理领域研究的重点和热点，反硝化除磷即聚磷和反硝化脱氮这2个生物过程在缺氧环境下由同一类微生物一并完成［1－3］。
异养硝化 机理
异养硝化机理异养硝化是指在微生物的作用下，将有机氮化合物转化为无机氮化合物（如硝酸盐和亚硝酸盐）的过程。
这一过程在自然界中广泛存在，对于生态环境的氮循环具有重要意义。
一、异养硝化概念异养硝化是微生物硝化作用的一种类型。
硝化微生物利用有机氮化合物作为能源和碳源，通过一系列酶促反应，将有机氮转化为无机氮。
这一过程主要包括两个步骤：一是将有机氮化合物转化为亚硝酸盐，二是将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
二、异养硝化微生物种类参与异养硝化的微生物主要有两类：一类是细菌，如硝酸细菌和亚硝酸细菌；另一类是真菌，如白腐真菌等。
这些微生物具有不同的生长条件和代谢特性，共同完成异养硝化过程。
三、异养硝化过程及机理异养硝化过程主要包括两个阶段：一是有机氮的降解，微生物通过分泌硝酸还原酶将有机氮化合物降解为亚硝酸盐和硝酸盐；二是亚硝酸盐和硝酸盐的氧化，微生物通过分泌亚硝酸还原酶和硝酸还原酶将亚硝酸盐和硝酸盐进一步氧化为氮气或其它无机氮化合物。
四、影响异养硝化的因素异养硝化的速率受多种因素影响，主要包括以下几点：1.微生物种类：不同微生物对有机氮化合物的降解能力和偏好不同，影响异养硝化的效果。
2.有机氮化合物种类：不同有机氮化合物降解难度不同，进而影响异养硝化速率。
3.环境条件：如温度、湿度、pH值等，适宜的环境条件有利于微生物的生长和代谢，从而促进异养硝化。
4.营养物质：微生物需要充足的营养物质（如碳源、氮源和磷源）才能进行旺盛的代谢活动，进而完成异养硝化。
五、异养硝化在环境保护中的应用异养硝化在环境保护中具有重要作用，主要体现在以下几个方面：1.污水处理：异养硝化可以将污水中的有机氮化合物转化为无害的硝酸盐和亚硝酸盐，降低污水中的氮污染负荷。
2.废气处理：异养硝化微生物可以降解废气中的氮氧化物，减轻大气污染。
3.土壤修复：异养硝化有助于恢复受污染土壤的氮循环功能，提高土壤质量。
4.农业氮肥利用：通过研究异养硝化微生物及其机理，可以提高农业氮肥的利用效率，减少氮肥流失和环境污染。
硝化细菌作用
硝化细菌作用硝化细菌是一类重要的细菌，它们能够将氨氮转化为硝酸盐，从而参与了氮循环中的硝化过程。
硝化过程是指将氨氮有序氧化为亚硝酸盐，再将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐的一系列反应。
这个过程在自然界中广泛存在，对维护土壤肥力和水环境的稳定性具有重要作用。
硝化细菌分为两类：一类是氧化氨氮为亚硝酸盐的氨氧化细菌，代表性的有亚硝化螺旋菌（Nitrosomonas）；另一类是氧化亚硝酸盐为硝酸盐的亚硝酸盐氧化细菌，代表性的有亚硝酸盐氧化螺旋菌（Nitrobacter）。
氨氧化细菌利用氨氮为能源和电子供体进行氧化过程，将氨氮转化为亚硝酸盐：NH3 + 2O2 → HNO2 + H2O亚硝酸盐氧化细菌利用亚硝酸盐为能源和电子供体进行氧化过程，将亚硝酸盐转化为硝酸盐：HNO2 + 0.5O2 → HNO3硝化细菌的作用在生态系统中具有重要意义。
首先，它们能够将氨氮转化为硝酸盐，提供植物生长所需的营养元素。
植物主要通过硝酸盐吸收和利用氮元素，因此硝化细菌的作用直接影响了土壤的肥力和植物的生长。
此外，硝化细菌还能够改变土壤的pH值，将氨氮氧化为硝酸盐的过程会产生H+离子，从而降低土壤的pH值。
这对于一些酸性土壤来说可以提高其适宜植物生长的程度。
其次，硝化细菌还能够参与氮循环过程，维持水环境的稳定性。
氮是地球上最常见的元素之一，但由于氮气在大气中的含量较高，植物无法直接利用，而需要经过生物转化才能充分利用。
硝化细菌的作用是将大气中的氮气逐步转化为植物可吸收的硝酸盐，为植物的生长提供必要的氮源。
同时，在硝化过程中产生的亚硝酸盐还可以进一步转化为氮气，通过反硝化过程将土壤中的硝酸盐释放出来，从而维持了水环境中的氮平衡。
总之，硝化细菌在生态系统中具有重要作用。
它们能够将氨氮转化为硝酸盐，提供植物生长所需的营养元素；参与氮循环过程，维持水环境的氮平衡；改变土壤的pH值，影响土壤肥力和植物生长。
硝化细菌是生态系统中不可或缺的一环，其作用对于维持生态平衡具有重要意义。
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亚硝化菌的种类，生长特性，亚硝化过程与机理摘要：从亚硝化细菌的生长特性出发，主要介绍了亚硝化细菌的种类，包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化弧菌属，并探讨了亚硝化过程中的氧化和生化机理。
关键词：亚硝化菌，亚硝化作用，机理1 亚硝化细菌生长特性亚硝化细菌又叫氨氧化细菌，有自养型与异氧型之分，一般认为自养型氨氧化细菌是硝化作用的主要菌群。
所有自养型氨氧化细菌，都是革兰氏阴性细菌，自养生长时，以氨为唯一能源，以CO2为唯一碳源；混合营养生长时，可同化有机物质。
亚硝酸细菌的生长极为缓慢。
在适宜的条件下需 24h 才能完成一次分裂周期。
在进行固体培养的过程中一般需数月才能见到菌落生长[1]。
亚硝酸细菌喜欢微偏碱性的环境，适合大多数氨氧化细菌生长的条件为：温度25-30℃，pH 7.5-8.0，氨浓度2-10mmol/L。
倍增时间8小时至数天。
在纯培养中，培养基中若加入有机物质如酵母提取物等将会抑制亚硝酸细菌的生长，因此在进行亚硝酸细菌的分离培养时所培养分离的细菌的纯度可利用在培养基中加入(酵母粉、牛肉膏、蛋白胨等)有机物的方法进行检测[2]。
但是自然环境中有机物质对亚硝酸细菌的影响不如在纯培养中的大大亚硝酸细菌对污水组成、pH和温度等的改变都敏感[3]。
2亚硝酸细菌的分类亚硝酸细菌的分类主要根据细菌形态的表型特征、细胞内细胞质膜的分布及它们16SRNA 序列的同源性。
1984-1989 年的《伯杰氏细菌系统分类学》把硝化细菌分为九个属：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属、硝化螺菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属和亚硝化弧菌属等。
而目前则倾向于把亚硝酸细菌分为两个单一细胞起源的群体，它们分别属于变形菌纲的β亚纲和γ亚纲。
在对这两个亚纲的亚硝酸细菌作进一步的分类时，不同的学者还有些细微的差别。
Votek 等认为除了海洋亚硝酸球菌属于变形菌γ亚纲外，其它的亚硝酸细菌即亚硝酸单孢菌和亚硝酸螺旋菌两个种群属于变形菌β亚纲。
其中亚硝酸单孢菌包括欧洲亚硝酸单孢菌和亚硝酸运动球菌，亚硝酸螺旋菌包括亚硝酸螺旋菌属、亚硝酸颤菌属和亚硝酸叶菌属[2]。
这种分类方法可用图1表示。
图1 Votek 亚硝酸细菌分类法Philips等认为海洋亚硝化球菌和 N. halophilus属于变形菌γ亚纲，其它的亚硝酸细菌属于变形菌β亚纲，包括亚硝化单孢菌属和亚硝化螺旋菌属[4]。
Juretschko 同样认为海洋亚硝化球菌和 N.halophilus 属于变形菌γ亚纲，但是他认为于变形菌β亚纲亚硝酸细菌应包括四个属，即亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌属和亚硝化弧菌属，而且后三个属彼此关系密切[5]。
除了亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)外，其它能把氨氧化成亚硝酸的细菌属包括亚硝化螺菌属（Nitrosospira）、亚硝化球菌属（Nitrosococcus）、亚硝化弧菌属（Nitrosovibrio）、亚硝化叶菌属（Nitrosolobus）、亚硝化胶团菌属（Nitrosogloea）、亚硝化囊菌属（Nitrosocystis）。
土壤生境中常见的是亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化螺菌属。
海洋生境中常见的是亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属。
盐湖生境中则有亚硝化单胞菌属[6]。
2.1亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas) [7]在亚硝化单胞菌属中，N.europaea是最早被分离并描述的种。
除此以外，已确定的种还有8个，随着研究的深入，新种还会继续增加。
亚硝化单胞菌属菌株呈杆状或椭球状。
菌体单生，很少成链。
菌体游离或包埋在黏液内。
细胞有内膜，呈扁平泡囊，分布于四周。
革兰氏染色阴性，好氧生长。
生长温度范围5-30℃ ，最适生长温度30℃左右。
生长pH值范围5.8-8.5,最适生长Ph值范围7.5-8.0。
能量(主要指ATP)和还原力[主要指NAD(P)H2]来源于氨的氧化。
许多菌株产生脲酶，能够利用尿素。
以CO2为碳源，进行自养生长；细胞拥有羧酶体(carboxysome)，内含Calvin循环中固定CO2的关键酶——二磷酸核酮糖羧化酶。
也能以CO2或有机物作为碳源，进行混养（混合营养）生长，但不能以有机物作为碳源，进行异氧生长。
细胞产生丰富的细胞色素，使细胞悬液呈黄色或红色。
强光照和高氧分压可抑制生长。
2.2亚硝化球菌属(Nitrosococcus)Nitrosococcus包含N.oceanus、N.mobilis和N.halophilus三个种。
菌体呈球状至椭球状，可以是单球菌、双球菌和四联球菌，常包埋于黏液内而形成菌胶团。
细胞有内膜，呈扁平泡囊，分布于四周或堆积于中央。
革兰氏染色阴性。
依靠丛生鞭毛或单生鞭毛运动。
好氧生长。
生长温度范围5-30℃，最适生长温度30℃左右。
生长pH 范围6.0-8.0，最适生长Ph 范围7.5-8.0。
能量和还原力来源于氨的氧化。
一些菌株产生脲酶，能够利用尿素，能自养生长，也能混养生长，但不能异样生长。
细胞内含有丰富的细胞色素，使细胞悬液呈黄色或红色。
2.3亚硝化螺菌属(Nitrosospira)Nitrosospira只有N.briensis一个种。
菌体呈螺旋状，有3-20圈。
细胞没有内膜，也没有羧酶体。
革兰氏染色阴性。
好氧生长。
生长温度范围20-35℃。
生长pH范围7.0-8.0。
能量和还原力来源于氨的氧化。
严格自养生长。
细胞内含细胞色素，但不含其他色素。
2.4亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)Nitrosolobus只有N.multiformis一个种。
菌体形态多样，裂片形细胞被内陷的细胞膜分隔，每个细胞有1-4个中心小室，其外面有5-20个膜结合的小室环绕。
以缢缩的方式分裂。
革兰氏染色阴性。
好氧生长。
能量和还原力来源于氨的氧化。
主要自养生长，也能混养生长，但不能异样生长。
最适生长温度25-30℃。
最适生长pH 7.5。
2.5亚硝化弧菌属(Nitrosmdbrio)Nitrosmdbrio只有N.tenuis一个种。
菌体细长弧状，细胞没有内膜，羧酶体不明显。
革兰氏染色阴性。
严格好氧生长。
最适生长Ph 范围7.5-7.8。
能量和还原力来源于氨的氧化。
主要自养生长，也能混养生长，但不能异样生长。
表1 各种氨氧化细菌的特征1:为最适温度范围；2:为最低温度范围。
3亚硝化反应过程与机理亚硝化作用则是硝化作用从 NH4+或NH3到 NO2-的反应过程，是氮素循环的重要环节，由氨氧化细菌（NH3-oxidizers，又被称为初级硝化细菌primary nitrifiers）、亚硝化细菌（ammonia-oxidizingbacteria）来完成。
生化氧化[8]：NH4+ + 1.5O2 + 2HCO3-亚硝酸菌 NO2- + 2H2CO3 + （240-350kJ/mol）（1）生化合成：13NH4+ + 23HCO3-亚硝酸菌 10NO2- + 8H2CO3 + 3C5H7NO2 + 19H20 （2）则第一阶段的总反应式（包括氧化和合成）为：55NH4+ + 76O2 +109HCO3-亚硝酸菌 C5H7NO2 + 54NO2- +104H2CO3 + +57H20 （3）氨氧化细菌是一类化能自养型细菌，氨是其进行自养生长的唯一能源。
从热力学观点来看，亚硝化细菌利用的基质为低级能源。
相对于呼吸链上的电子载体而言，氨氧化的氧化还原电位值E0′(NO2- / NH4+)= 340 mV，氧化磷酸化效率很低，所能产生的ATP非常有限。
亚硝化细菌中不存在基质水平磷酸化，它们依靠氧化磷酸化来贮存能量。
在25 ℃，pH 7 的条件下，NH3氧化为NO2- 的吉布斯自由能为 -274.7 kJ·(mol N)-1，即使全部转化为ATP，最多仅产生8.4 mol ATP·(mol NH4+)-1。
NH3氧化所释放的电子只能传递给呼吸链上较低端的物质，因此NH3的氧化反应不可能直接耦联到呼吸链上第一个成分烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotine amide dinucleotide,NAD )的还原反应，能量不得不用于使电子跃迁到这一较高能级，即用于所谓的逆电子流过程中。
这些因素使得亚硝化细菌生长很缓慢，世代期为8～36 h，经过7～10 d的培养菌落很微小，大多直径在100μm 左右。
利用相同数量的能量，亚硝化单胞菌所产生的细胞物质仅为异养菌的 1 %～4 %，这是因为需要消耗ATP和还原力来还原CO2[6]。
但从生化水平上看，硝化作用远非如此简单，它涉及多种酶催化的代谢途径，并伴随着复杂的物质和能量转化。
在亚硝化细菌的作用下, 氨转变为亚硝酸的氧化过程中, 氮原子价从-3变至+3, 电子的移动达6个, 故必然会有中间产物, 但中间产物究竟有几个, 现仍不大清楚现已证明, 其中一种中间体是羟胺（NH2OH），认为由羟胺进一步氧化成亚硝酸必需经过两个阶段, 即羟胺脱氢形成像硝酰(NOH)那样的氧化态中间体, 然后在酶的作用下由硝酰转变成亚硝酸。
而亚硝酸在硝化细菌的作用下可直接氧化成NO3-[9]。
亚硝化作用涉及多种酶催化的代谢途径，即为：NH3 氨单加氧酶 NH2OH 羟胺氧还酶 NO 羟胺氧还酶 NO2-。
氨氧化为羟胺的生化反应可表示为[7] ：NH3 + 0.5O2 NH2OH △G = +17 kJ/ mol（4）0.5O2+2H++2e- H2O △G = -137 kJ/ mol （5）NH3 + O2 + 2[H] 氨单加氧酶 NH2OH + H2O △G = -120kJ/ mol （6）根据化学反应的自由能变化判断，在标准状态下，氨的羟化反应不易进行（4）式；需要氧的还原反应（5）式来拉动。
只有当两个反应耦合时（6）式氨的氧化才能顺利进行。
羟胺氧化成亚硝酸盐被认为是一个分两步进行的反应，中间产物可能是与酶结合的HNO，也可能是NO。
羟胺氧化为亚硝酸盐的生化反应可表示为[7] ：NH2OH + 5H2O HNO2 + 4H+ +4e-△G =+23 kJ/ mol0.5O2 + 2H+ + 2e- H2O △G =-137 kJ/ molNH2OH +0.5O2羟胺氧还酶 HNO2 + 2H+ + 2e-△G =-114 kJ/ mol首先在氨单加氧酶( AMO)的催化下将氨氧化成羟氨，再经羟氨氧化还原酶（HAO）的催化下将羟氨氧化成亚硝酸，进而由硝化细菌的亚硝酸盐氧化还原酶催化形成硝酸[10]。
图2 亚硝化菌的氨氧化机制参考文献[1] Nejidat A ,et al. Isolation and characterization of a functional promoter from Nitrosrmonas europaea [J] . FEMS Microbiol Lett , 1996 ,137 :9～12.[2] Homes N G,et al. Mutagenesis and expression of amo ,which codes for ammoniamonooxygenase in Ntrosomonas europaea[J] . J Bacteriol ,1998 ,180 ,13 :3353～3359.[3] Voytek M A , Ward B B. Detection of ammonium-oxidizing bactetia of beta-subclass of the class proteobacteria in aquatic samples with the PCR[J] . Appl Environ Microbiol ,1995 ,61 :1444～1450.[4] J uretschko S , et al. Combined molecular and conventional analyses of nitrifying bacterium diversity in activated sludge :nitrosococcus mobilis and nitrospira-like bacteria as dominant populations[J] . Appl Environ Microbiol , 1998 , 64 : 3042～3051.[5] Phillips CJ ,et al. Phylogenetic differences between particle-associated and planktonic ammonia-oxidizing bacteria of the B subdivision of the class proteobacteria in the northwestern Mediterranean sea [J] . Appl Environ Microbiol ,1999 ,65 :779～786.[6]唐咸来，微生物的氨氧化作用机理研究进展，化工技术与开发，2008，37(11):36-39[7]郑平,徐向阳,胡宝兰.新型生物脱氮理论与技术[M].北京：科学出版社,2004,16-18,36-38[8]娄金生,谢水波,何少华.生物脱氮除磷原理与应用[M].湖南：国防科技大学出版社,2002,76[9]黄秀梨.微生物的硝化作用和反硝化作用[J ].生物学通报,1985, (7):3-5[10]刘志培,刘双江.硝化作用微生物的分子生物学研究进展[J],应用与环境生物学报, 2004 ,10 4 :521～525。