질산화과정과 탈질화 과정

[질산화 및 탈질화 정의]

질산화과정(nitrification)과 탈질화(denitritification)는 순환여과식양식에서 생물학적 여과과정에서 나타나는 현상을 뜻하게 됩니다. 순환여과식양식의 과정에서 사료의 찌꺼기 혹은 오줌, 변과 같은 유기물은 무기물화과정을 거쳐 분해되게 되는데, 이를 다시 질산화세균과 탈질화 세균에 의하여 최종적으로 질소의 형태로 환원, 분해하여 대기 중으로 방출되게 됩니다.

질산화과정에서 관여하는 생물은 니트로소모나스(nitrosomonas)와 니토로박터(nitrobactor)가 존재하며, 탈질화 과정에서는 슈도모나스(pseudomans)에 의하여 틸질화과정을 거치게 됩니다. 자세한 내용은 아래와 같이 설명하였습니다.

질산화와 탈질화는 질소 순환에서 발생하는 두 가지 중요한 생물학적 과정입니다. 이러한 과정은 환경, 특히 토양과 물 시스템에서 다양한 형태의 질소 전환에 중요합니다. 각 프로세스를 자세히 살펴보겠습니다:

 

질산화

질산화는 암모니아(NH3)를 아질산염(NO2-)으로 산화시킨 다음 질산염(NO3-)으로 산화시키는 2단계 과정입니다. 이 과정은 질산화 박테리아로 알려진 특정 박테리아 그룹에 의해 수행됩니다. 질산화의 두 가지 주요 단계는 다음과 같습니다: a. 암모니아 산화: 첫 번째 단계는 니트로소모나스와 니트로소코쿠스와 같은 암모니아 산화세균(AOB)입니다. 이 박테리아들은 암모니아 산화라고 불리는 과정을 통해 암모니아를 아질산염으로 바꿉니다. 반응은 다음과 같이 요약할 수 있습니다: 2 NH3 + 3 O2 -> 2 NO2- + 2 H+ + 2 H2O b.

아질산염 산화

Nitrobacter 및 Nitrospira와 같은 아질산염 산화세균(NOB)은 질산화의 두 번째 단계를 수행합니다. 그들은 아질산염 산화라고 불리는 과정을 통해 아질산염을 질산염으로 바꿉니다. 반응은 다음과 같이 요약할 수 있습니다: 2 NO2- + O2 -> 2 NO3- 전반적으로 질산화 과정은 많은 유기체에 독성이 있는 암모니아를 질소의 더 안정적이고 덜 독성이 있는 형태인 질산염으로 전환시키기 때문에 중요합니다. 질산염은 영양 공급원으로 식물에 의해 쉽게 사용됩니다. 탈질화: 탈질화는 질산염(NO3-)이 환원되어 다시 대기 질소(N2) 가스로 전환되는 과정입니다. 탈질화는 산소가 제한되거나 없는 혐기성 조건에서 발생합니다. 그 과정은 탈질화제라고 알려진 다양한 박테리아 그룹에 의해 수행됩니다.

탈질화 과정

 다음과 같은 몇 가지 순차적 반응을 수반합니다: a. 질산염 환원: 탈질화균은 질산염을 아질산염(NO2-)으로 변환한 다음 일산화질소(NO)와 아산화질소(N2O)로 환원합니다. 이러한 반응은 다음 단계를 통해 발생합니다: NO3- -> NO2- -> NO -> N2O b. 아산화질소 환원아산화질소(N2O)는 다른 탈질화 단계를 통해 질소 가스(N2)로 환원됩니다: N2O -> N2 탈질화의 최종 산물은 대기 질소(N2)이며, 이는 질소 가스를 대기로 되돌림으로써 질소 순환을 완료합니다. 탈질화는 생태계에서 과도한 질산염을 제거하고 수질 오염을 방지하며 균형 잡힌 질소 순환을 유지하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 중요합니다. 질산화와 탈질화산화는 생태계에서 질소의 자연 순환을 위한 필수적인 과정입니다. 그것들은 식물을 위한 영양소로서 질소의 가용성에 기여하고, 토양과 물 시스템의 질소 수준을 조절하는 것을 돕고, 과도한 질소 유출과 오염의 환경적 영향을 완화하는 역할을 합니다.