Erinevus lehekülje "Kasutaja:Kkurg/Nitrifikatsioon" redaktsioonide vahel

resümee puudub
''' Nitrifikatsioon ''' toimub obligaatsete [[kemolitoautotroof]]ide vahendusel, protsess on aeroobne. Esimese etapi käigus assimileeritakse süsihappegaas (CO<sub>2</sub>) ja [[ammoniaak]] (NH<sub>3</sub>) oksüdeeritakse [[nitrit]]iks (NO<sub>2</sub><sub>-</sub>) (''Nitrosomonas'', ''Nitrosococcus'', ensüüm ammoniaagi monooksügenaas). Teises etapis oksüdeeritakse nitrit [[nitraat|nitraadiks]] (NO<sub>3</sub><sub>-</sub>) (''Nitrobacter'', ''Nitrococcus'', ''Nitrospira''; ''Nitrospina''). <ref name="Mikroobid erinevate ainete ringetes">{{cite web|last1=Mikrobioloogia üldkursus|title=Nitrifikatsioon|url=http://http://mikroobidringetes.weebly.com/nitrifikatsioon.html|publisher=Toiduteaduse ja toiduainete tehnoloogia osakond, veterinaarmeditsiini ja loomakasvatuse instituut, Eesti Maaülikool}}</ref>
Nitrifikatsioon toimub igal pool, kus moodustub [[ammoniaak]] (enamasti orgaanilise aine degradatsioonil). Ammoniaak võib tekkida sellistes keskkondades nagu näiteks pinnas, setted, reovesi ja pinnavesi (k.a ookean). Nitrifikatsioon on oluline komponent [[lämmatikuringelämmastikuringe]]s. Inimtegevuse tagajärjel võib suurenenud nitrifikatsioon pärssida [[denitrifikatsioon]]i lämmastikuringes ning [[nitraat]] akumuleerub keskkonnas. Nitraadi akumuleerumine reostab põhjavett ja tekitab järvedes eutofeerumiseeutrofeerumise. Suurenenud nitrifikatsiooni kasutatakse ära reoveepuhastuses, kus on vajalik veest ammoniaagi eemaldamine. <ref name="Nitrification Network 2014">{{cite web|last1=Nitrification Network|title=Nitrification primer|url=http://nitrificationnetwork.org/Introduction.php|website=nitrificationnetwork.org|publisher=Oregon State University}}</ref>
==Ajalugu==
Nitrifikatsiooni põhjustavaks teguriks peeti 19. sajandi teise pooleni mulda kui [[katalüüsaatorkatalüsaator]]it. Usuti, et NH<sub>3</sub> oksüdatsioon on keemiline reaksioon, milles muld esineb katalüsaatorina, kuid 1877. aastal viidi läbi katse, mis selle väite ümber lükkas. Eksperimentaalselt tõestati, et nitrifikatsiooni põhjustavaks teguriks on hoopis mulla mikroorganismid.
 
Katse käigus lasti ühe meetri pikkusest kvartsklaasist, liiva ja aiamulla seguga täidetud torust läbi [[reovesi|reovett]]. Sealjuures oli üks torudest kuumutatud ja toru ainetele oli lisatud [[antiseptika|aktiseptikuid]]. Teine toru oli lisanditeta ning kuumutamata. [[Reovesi|Reovett]] filtreerides leiti, et teises torus, mis oli kuumutamata, vähenes ammoniakaalse lämmastiku sisaldus ning tõusis nitraatide sisaldus. Samal ajal kuumutatud kvartsklaastorus NH<sub>3</sub> [[oksüdatsioon]]i ei toimunud. Selle katse raames ei suudetud eraldada nitrifikatsiooni põhjustavaid baktereid, sest mikroobide kasvatamisel kasutati puljongsöödet.
Aastal 1890 kirjeldas vene mikrobioloog ja mullateadlane [[Sergei Vinogratski]] nitrifikatsiooni bioloogilist olemust. Ta leidis, et nitrifikaatorid ei kasva orgaanilisi aineid sisaldaval söötmel, sest on [[autotroof]]id ning söötme orgaaniliste ainete suhtes väga tundlikud. Kasutades aga mineraalseid söötmeid, suudeti nitrifikaatorid eraldada, rakendades ränihappe baasil valmistatud söötmeid, millele lisati ammooniumsoolasid. Selgus, et mitmed mikroorganismid saavad rakuainete sünteesiks energiat NH<sub>3</sub> oksüdatsioonist nitrititeks, samal ajal teist tüüpi mikroorganismid aga nitritite oksüdatsiooistoksüdatsioonist nitraatideks. <ref name="Mikroobid erinevate ainete ringetes"/> Just selle avastusega on Vinogratskist saanud üks esimesi keskkonnamikrobiolooge, sest kirjeldades nitrifikatsiooni läbiviivaidläbi viivaid baktereid, leidis ta esimesed teadaolevad [[kemolitotroofid]] ehk mikroorganismid, kes saavad energiat keemiliste sidemete energiast, lagundades anorgaanilisi aineid. <ref>[[Kemolitotroofid]]</ref>
 
==Keemiline olemus==
<ref name="nitrification.org">{{cite web|last1=Nitrification|title=Home|url=http://nitrification.org/}}</ref>
===II faas===
Nitriti oksüdeeriv bakter (NOB, tihti nt ''Nitrobacter spp'') oksüdeerib nitriti nitraadiks (NO<sub>3</sub><sub>-</sub>). Protsessi käivitamiseksalustamiseks kasutab NOB ensüümi nitriti okidoreduktaas (NOR). II faasi reaktsioone võib jagada kaheks alamprotsessiks:
 
'''1) NO<sub>2</sub><sub>-</sub> + H<sub>2</sub>O => NO<sub>3</sub><sub>-</sub> + 2 H<sub>+</sub> + 2 e-'''
II faasi võib kokku võtta reaktsiooniga '''Σ: NO<sub>2</sub><sub>-</sub> + ½ O<sub>2</sub> => NO<sub>3</sub><sub>-</sub>'''.
 
Liites kokku I ja II faasi reaktsioonid, saab '''summaarse nitrifikatsiooni reaktsiooni''':
 
'''NH<sub>3</sub> + 2 O<sub>2</sub> => NO<sub>3</sub><sub>-</sub> + H<sub>+</sub> + H<sub>2</sub>O'''.
<ref name="nitrification.org" />
 
 
==Nitrifikatsiooni mikrobioloogia==
• Liigniiskete muldade korral tuleb alandada põhjavee seisu <ref name="Mikroobid erinevate ainete ringetes"/>
 
• Protsessi kiirus sõltub peamiselt NH3NH<sub>3</sub> oksüdeerumisest [[nitrit]]iteni, sest selle jaoks vajatakse võrreldes nitrititest nitraatideks muundumisega palju rohkem energiat. <ref><nowiki>https://et.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4mmastikuringe#Nitrifikatsioon</nowiki></ref> Näiteks on nitrifikatsioon aeglane kultuuristamata muldadel, kus N<sub>2</sub>-ühendite allikaks on lehekõdu ja oksad, sest selline keskkond on väga halvasti õhustatav. <ref name="Mikroobid erinevate ainete ringetes"/>
 
==Heterotroofne nitrifikatsioon==
 
[[Heterotroof]]ne nitrifikatsioon erineb autotroof sestautotroofsest selle poolest, et nitritit ja nitraati produtseeritakse ainult [[ammoniaak|ammoniaagist]] ning see toimub tingimustes, mis on [[autotroof|autotroofsetele]] nitrifitseerijatele ebasoodsad. Heterotroofse nitrifikatsiooni käigus ei teki energiat.
Heterotroofsed mikroorganismid vajavad oma kasvuks orgaanilise substraadi oksüdeerimist. Nende hulgas on suuremas osas seened (''Aspergillus''), kuid on olemas ka mõned bakterid, kes suudavad läbi viia heterotroofset nitrifikatsiooni (''Thiosphera pantotropha'', ''Alcaligenes'', ''Arthrobacter''). Heterotroofsed mikroorganismid suudavad teha nitrifikatsiooniga samaaegselt ka [[denitrifikatsioon]]i.
Võrreldes autotroofidega on heterotroofide biomass suurem. Kuigi heterotoofidest tulenev nitrifikatsioon pole võrreldav oma potentsiaalilt biomassi ühiku kohta autotroofse nitrifitseerimisega, on heterotroofsete mikroorganismide osakaalu suuruse tõttu nende toimiv nitrifikatsioon suure kaaluga. Üldiselt ollakse seisukohal, et looduses on paljudes süsteemides esikohal heterotroofne nitrifikatsioon.
<ref name="Vee-ja mullamikrobioloogia loengud 2005" />
 
==Nitrifikatsiooni kasutamine aktiivmuda protsessis[[aktiivmudaprotsess]]is==
Reovee puhastamisel kasutatavad aktiivmudaprotsessid on seotud [[lämmastik]]u sidumisega, nitrifikatsiooniga. Nitrifikatsiooni rakendatakse [[olmereovesi|olmereovees]] süsiniku suhtes liias olevate toitainete – [[fosfor]]i ja lämmastiku – sidumiseksbioloogilisse bioogilistprotsessi protsessisidumiseks. Selle jaoks kasutatakse [[aktiivmuda]] tehnoloogias lämmastiku tõhustatud eemaldamiseks nitrifikatsiooni ning denitrifkatsiooni protsesse, ehk oksüdeeritakse reovees olevad erinevadreovee lämmastikuvormid ülenitritite nitritiabil nitraatideninitraatideks. Paralleelselt kasutatakse ka denitrifikatsiooni omadusi, kus nitraatide koostises olevat O<sub>2</sub>-e kasutavad mikroorganismid [[anoksiline|anoksilises]] keskkonnas orgaanilise aine oksüdeerimiseks, mille tulemusena N<sub>2</sub> redutseeritakse, ning N<sub>2</sub> erialduberaldub atmosfääri gaasilises olekus. Selleks, et puhastusprotsess oleks aktiivmuda tehnoloogiataktiivmudatehnoloogiat kasutades võimalikult efektiivne, toimub kogu juhtimine automatiseeritult, see hõlmab ka tehnoogiliste seadmete tööd. Sealjuures on seadmete töörežiimid reovee koostisekoostisele ja kogusekogusele ning ilmastikuolude muutusele vastavalt muudetavad. <ref name="Reoveepuhastustehnoloogiad">{{cite web|last1=OÜ Alkranel|title=Reoveepuhastustehnoloogiad|url=http://www.alkranel.ee/failid/projekt/projekteerimine_info.pdf|website=http://www.alkranel.ee/|publisher=OÜ Alkranel}}</ref>
 
==Viited==
12

muudatust