如何快速培养硝化细菌的几种方法 硝化细菌,培养 快速培养硝化细菌的几种方法~ 水族箱过滤器只具备物理过滤和化学过滤的功能，而降解水中毒素的硝化细菌并未繁殖起来，需要在过滤系统开始运转后逐渐进行培养。若想尽快放入观赏鱼，就需要采取措施加快培养硝化细菌的进度。 通常有以下几种快速培养硝化细菌的方法： (1) 利用旧滤材或滤砂移植硝化细菌饲养过观赏鱼的旧水族箱中滤材或底砂上都附着大量的硝化细菌，若能将旧滤材或滤砂移入新设立的水族箱引入菌种，可大大促进硝化细菌繁殖的速度，至少节约一半的培养时间。 (2) 利用污染源刺激硝化细菌的繁殖在引入菌种后，要配合过滤、充气促进水流循环，并在水族箱中放入4～5 个新鲜的去壳蛤蜊或虾，利用肉质腐烂生成的毒素作为硝化细菌的营养，刺激菌种大量繁殖。还可以购买一些小型易养的实验鱼，放入几条，利用它们的排泄废物、食物碎屑提供有机物废料，促进硝化细菌的繁殖。 (3) 添加人造硝化细菌目前市售的人造硝化细菌，有液态、粉末状、干燥孢子化等不同类型，可以满足观赏鱼爱好者迫切尽快饲养的要求。 培养生物过滤系统的要点~ 在进行水族箱生物过滤系统培养时，要掌握以下几个要点：(1)不宜频繁换水大量的换水，容易破坏水族箱中硝化细菌的繁殖，使附着于底砂滤材中的硝化细菌随换水大量散失，同时水质的频繁改变也无法维持硝化细菌繁殖的适宜pH值，因此换水不必过勤，1～2 个月换20％的水即可。 (2)正确清洗滤材经过长期饲养，过滤系统的滤材上会附着大量硝化细菌，但同时也会积累许多杂质污物，需定期清洗。清洗时，用原水族箱的海水将滤材轻轻挤压揉搓，千万不能用自来水冲洗或使用洗涤剂等化学物质。 (3)渐次追加观赏鱼刚设立的新缸要逐渐增加观赏鱼数量，不可一次放入过多，以免大量的残饵和排泄物产生的毒素超过硝化细菌氧化分解的能力，造成水质污染和观赏鱼死亡。
材料与方法 样品 检测用试剂 1、Griess 试剂 溶液I称取磺胺酸0.5g，溶于150mL醋酸溶液(30％)中，保存于棕色瓶中。 溶液II称取α-萘胺0.5g，加入50mL蒸馏水中，煮沸后，缓缓加入30％醋酸溶液150mL，保存于棕色瓶中。 格里斯试剂检验亚硝化菌方法：用滴管吸取2滴细菌培养液置于白瓷板上， 依次滴加格里斯试剂Ⅰ、Ⅱ各2滴，出现红色反应说明培养液中含有亚硝酸，有 亚硝酸细菌存在。 2、二苯胺-硫酸试剂（检测菌液中是否存在硝酸盐证明硝化细菌是否存在） 称取二苯胺1g，溶于20mL蒸馏水中，然后徐徐加入浓硫酸lOOmL，保存于棕色瓶中。 由于亚硝基、硝基均能与二苯胺试剂起蓝色显色反应，所以在测定硝基前，必须去除培养液中的亚硝基。采用尿素+浓硫酸去除亚硝基是简单有效的方法，硝化菌检验具体操作步骤：取细菌培养液lml移入干净试管中，向试管中放半药勺的尿素混匀，然后再向试管中滴加10滴浓硫酸，此时可以看到试管中有大量气泡生成，反应很强烈，不断振动试管，使反应充分进行直至没有气泡产生。然后取试管中液体两滴，置于白瓷板上，用格里斯试剂检验是否变红，如果颜色没有变化，再滴加二苯胺试剂，如果变蓝，说明有硝基产生，有硝化菌存在。培养基 1、LB（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 酵母粉 5g 蛋白胨 10g NaCl 10g 蒸馏水 1000ml 灭菌前pH=7.3 2、KM（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 酵母浸提物 0.5g 蛋白胨 0.5g 牛肉膏 0.5g 蒸馏水 1000ml 灭菌前pH=7.3 3、PDA（检验硝化细菌的纯度不生长表纯） 马铃薯(除皮) 200g 蔗糖(或葡萄糖) 20g 水 1000mL 灭菌前pH自然 硝化细菌培养基
MPN多管发酵法测定氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 1实验原理 最大可能数(或最大或然数法，most probable number，MPN)计数又称稀释培养计数（具体参见《土壤与环境微生物研究法》，科学出版社，2009），适用于测定在一个混杂的微生物群落中但却具有特殊生理功能的微生物类群。本方法是基于选择适当稀释倍数的悬液，接种在特定的液体培养基中培养，检查培养基中是否有该生理类群微生物的生长。根据不同稀释度接种管的生长情况，用统计学方法求出该生理类群的微生物数量。 特点：利用待测微生物的特殊生理功能的选择性来摆脱其他微生物类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该类群微生物的存在和丰度。MPN法特别适合于测定土壤微生物中的特定生理群（如氨化、硝化、纤维素分解、固氮、硫化和反硫化细菌等的数量和检测污水、牛奶及其他食品中特殊微生物类群（如大肠菌群）的数量，缺点是只适于进行特殊生理类群的测定，结果较粗放，只有在因某种原因不能使用平板计数时才采用。 氨化作用是异养细菌将蛋白质水解为氨基酸，进而脱氨基产生氨的过程。 硝化作用是指氨经过微生物的作用氧化成亚硝酸和硝酸的过程。第一阶段由亚硝酸菌氧化氨为亚硝酸；第二阶段由硝酸菌氧化亚硝酸为硝酸。 这两类细菌都是自养的好氧细菌，生长缓慢，培养时间长。 反硝化作用是一类异养细菌在无氧条件下，利用有机物为电子供体，以硝酸盐为呼吸作用的电子受体，将其还原为N2O、N2的过程。 2实验材料 2.1样品 （1）固体样品（土样或沉积物等）：取一定质量的样品（1g或10g），装入盛有100ml无菌水的三角瓶中，置于摇床上振荡30min，制成均匀悬浊液。然后用10倍梯度稀释法将悬浊液稀释成一系列梯度（10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6等，具体视样品而定，微生物丰富的样品稀释的梯度相应大一些）。（2）液体样品：取一定体积的样品（10ml），装入盛有90ml无菌水的三角瓶中，
硝化菌的培养方法 硝化反应影响因素： 1、温度在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。当废水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30℃时的硝化硝化速率的25%[1]。尽管温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于３８℃[2]。 2、pH值硝化菌对pH值变化非常敏感，最佳pH值是8.0～8.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度，硝化菌最大的比值速度可达最大值。Anthonison认为pH对硝化反应的影响只是表观现象，实际起作用是两个平衡H++NH3 = NH4+和H++NO2-= HNO2中的NH3（FA）和HNO2（FNA），pH通过这两个平衡影响FA和FNA的浓度起作用的。 3、溶解氧氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应得进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.5～2.0mg/L内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前，有许多学者认为在低DO（1.5mg/L）下可出现SND现象。在DO＞2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过高，过量能耗，在经济上也是不适宜的。 4、生物固体平均停留时间（污泥龄）为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停留时间（θc）N必须大于自养型硝化菌最小的世代时间（θc）minN，否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对（θc）N的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。 5、重金属及有毒物质除了重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质
反硝化作用与反硝化菌2020 一、反硝化作用： 反硝化作用一般指在缺氧条件下，反硝化菌将（硝化反应过程中产生的）硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程。 在反硝化过程中，有机物作为电子供体，硝酸盐为电子受体，在电子传递过程中，有机物失去电子被氧化，硝酸盐得到电子被还原，实现在反硝化过程对硝态氮和COD的脱除。理论上，1g硝态氮的全程反硝化需要硝化2.86g有机碳源（以BOD计）。对生化处理中反硝化进水，可以考察其可生化性（BOD/COD）和含量（BOD/TN比例），以判断有机物碳源是否适宜并足够系统用于反硝化脱氮。 影响污水生物脱氮过程中反硝化作用的主要因素包括：溶解氧、pH值、温度、有机碳源的种类和浓度，以及水背景情况等。 一般认为，系统中溶解氧保持在0.15mg/L 以下时反硝化才能正常进行。反硝化作用最适宜的pH为6.5-7.5,反硝化作用也是产碱过程，可以在一定程度上对冲硝化作用中消耗的一部分碱度。理论上，全程硝化过程可产生3.57g碱度（以CaCO 3 计）。在温度方面，实际中反硝化一般应控制在15-30 ℃。 二、参与反硝化作用的细菌 反硝化菌主要参与硝态氮及亚硝态氮还原过程，是生化系统中硝酸盐氮去除的主要功能菌。参与反硝化作用的细菌主要有以下几类： 1、反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 这是一类兼性厌氧微生物，当水环境中有分子态氧时，氧化分解有机物，利用分子态氧作为最终电子受体。当溶解氧(DO)低于0.15mg/L，即缺氧状态，反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体，以有机碳源为氢供体，将硝 酸盐还原为NO、N 2O或N 2 。反硝化作用既可脱除污水中的硝态氮（总氮也自然降 低），又可一定程度维持水环境pH稳定性，还可以降低COD。这类反硝化菌中，有的能还原硝酸盐和亚硝酸盐，有的只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 2、好氧反硝化细菌 有些细菌能营有氧呼吸，同时实现反硝化作用。从污水中，最早分离的好氧
■K硝化池 反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。 反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N）或一氧化二 氮（NO）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：NO —NH+f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N02和NO 为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO —NO-NT。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： GH2Q+12NO—6HO+6C312NO+能量 CHCOOH+8N e6H2O+1OC04N+8OF+ 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+6KNO2HX 3N2+K2SO+4KHSO ■硝化池 这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者 硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。 该反应历程为： 亚硝化反 应］' （2-6） 硝化反 N~O2~-h-02 (2-7)
总反应 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、 亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。 硝酸菌有硝 酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。 发生硝化反应时细菌 分别从氧化NH -N 和NO 「-N 的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如 CO 3 一、HCO 、CO 等。假定细胞的组成为 GH 7NO ，则硝化菌合成的化学计量关系可表 示为： 亚硝化反 15CQ TlONO/ +3C 5H ?NO a +22H + +4巴0 硝化反 + NH. +10NO ； T + (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度, 同时减少其他污染物的浓度。 同时废水中的其他污染物质在两段反硝化 +硝化的过程中得到有效降解。 血 3 +202——NO,+ 屮 + (2-8) (2-9)
硝化细菌的分离与鉴定 要筛选生长速度快、硝化作用强的硝化细菌用于水产养殖水处理。硝化细菌包括亚硝化 菌和硝化菌两个生理菌群，分别可将水中的氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐。实验结果 表明经5周培养，亚硝化菌可使培养液中的氨氮含量下降到60％，硝化菌可使培养液中的亚硝酸盐含量下降到60％。实验可通过测定培养液中亚硝酸盐的含量变化来测定细菌的氨转化作用或硝化作用。 关键词：硝化菌，亚硝化菌，硝化作用，筛选。 氨氮和亚硝酸盐都是在水产养殖过程中产生的有毒物质，且亚硝酸盐还是强烈的治癌物质，因此如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点。 硝化细菌是一类具有硝化作用的化能自养菌，包括硝化菌和亚硝化菌两个生理菌群，其 主要特性是自养性，生长速率低，好氧性，依附性和产酸性等。可通过NH4+→NO2- → NO3-这一过程将NH4+转化为NO3-。能有效降低水体中氨氮及亚硝酸氮的含量，对水产养 殖业及环境保护具有重要意义。硝化细菌是生物硝化脱氨中起主要作用的微生物，直接 影响硝化效果和生物脱氨的效率。 研究表明，水体中硝化细菌的浓度对生物脱氨具有十分重要的意义，由于大多数硝化细 菌生长缓慢，硝化及脱氨效果欠佳，处理水产养殖污水的效果不是很好。因此筛选出生 长速率高硝化作用强度大的硝化细菌有很大的用途。 本文对硝化细菌的研究主要在富集培养和固定化细胞方面，能够有效提高硝化细菌的产 率和硝化细菌的利用率。通过富集培养的硝化细菌浓度是未经富集培养的12.5～20.0倍 ，利用细胞固定化技术可使氨氮去除率提高16.5个百分点。国外在硝化细菌的培养方面 的研究已有一些专利技术，其中一些已形成工业化生产，但产品价格较昂贵，并且必须 不断向反应器中补充流失的硝化细菌。硝化作用包括两个步骤：氨转化为亚硝酸盐和亚 硝酸盐转化为硝酸盐，这两个步骤分别由亚硝化菌和硝化菌完成，至今还未发现有能将 氨直接转化为硝酸盐的细菌。 氨和亚硝酸分别是亚硝化菌和硝化菌的唯一能源。对于硝化细菌来说生长环境中的温度 对其影响较大，pH值和盐度的影响相对较小。大多数硝化细菌的合适生长温度为10～38
问题的提出 我国水体富营养化状况 我国是一个湖泊众多的国家，大于1 km2的天然湖泊就有2300多个，湖泊面积为70988 km2，约占全国陆地总面积的％。湖泊总蓄水量为7077多亿m3[1]。调查结果表明：2004年七大水系的412个水质监测断面中，I～III类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为％、％和％，七大水系主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类[3]。 2004年监测的27个重点湖库中，II类水质的湖库2个，III类水质的湖库5个，Ⅳ类水质的湖库4个，Ⅴ类水质湖库6个，劣Ⅴ类水质湖库10个。其中，“三湖”（分别为太湖、巢湖和滇池）水质因总氮和总磷浓度高而均为劣Ⅴ类。太湖水质与上年比有所改善，但仍处于中度富营养化状态。滇池的草海属于中度富营养化，外海属重度富营养化。巢湖水质属中度富营养化。对于海洋环境，2004年全海域共发现赤潮96次，较上年减少23次。赤潮累计发生面积266630平方公里，较上年增加％，其中，大面积赤潮集中在东海。 目前，水体的富营养化已经成为我国最为突出的环境问题之一。许多大型湖泊，如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池和西湖等，都已经处于富营养或重度富营养化状态。而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象，如黄浦江流域、珠江广州河段等。据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56％[4]。因此，如何治理富营养化的水体，减少其中的营养物质的含量，回复水体的综合功能，已成为当前全球性的环境问题的研究热点[5]。 富营养化水体的微生物治理 针对水体富营养化现象，其水质改善及对策包括三个大的方面：污染源控制对策、水体生态修复对策以及应急除藻对策[6-8]。水体富营养化的关键与核心是生物多样性的破坏，其典型表现就是富营养化水体发生藻类“水华”现象[9]。因此，从保护和恢复生物多样性入手，引入微生物、植物和动物，尤其是关键物种，重建食物链结构，是恢复水体正常的主要手段之一[10-12]。为此经常用到的技术措施包括：以藻控藻，投加细菌微生物[13]、放养鱼类[14]，恢复与构建水生植被[15,16]等。 利用微生物种群的新陈代谢活动对富营养化水体中的有机污染物、氨氮和有机氮等进行去除，尤其是氮污染物的去除，主要需要建立硝化－反硝化体系。而在自然界中，原本存在有专门从事硝化－反硝化过程中的微生物种群。但是由于某些微生物种群，如硝化细菌的代时较长，增殖速率非常低。同时，水体的人为活动的破坏。导致了富营养化水体中硝化－反硝化体系的弱化甚至缺失。故针对富营养化水体，可采用向水体中投加复合微生物菌群，从而增强水体的生物自净化能力，达到控制水体富营养化的目的，该技术被称之为“微生物强化技术”。该技术具有费用低、见效快、无污染和方便安全等特点。 复合微生物种群主要由光合细菌、硝化细菌等组成，再辅之以反硝化细菌。其中，光合细菌通过自身代谢与藻类竞争性争夺营养物质，并可降解、消除藻类代谢分泌于体外的多种物质，削弱藻类的竞争力。一般的光合细菌都有固氮能力，在厌氧光照条件下固氮能力最强。光合细菌与其他细菌的混合培养，能够提高其他细菌的固氮能力。另外，硝化细菌、反
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0.5g/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。 3.3.亚硝化细菌的活性： 取分离出的菌株，以20%的接种量接种于富集培养基中，通过氨氮去除率或亚硝酸盐氮的质量浓度来考察亚硝化细菌的活性。 3.4.亚硝化细菌的诱变育种： 3.4.1.诱变育种: 是选合适的诱变因素、处理剂量及处理方法，人为地对出发菌株进行诱变处理，然后运用合理的筛选程序及适当的筛选方法把优良的变异菌株筛选出来。 首先，通过诱变雨中可以提高产物的产量，即可以获得高产突变株。其次，通过诱变育种可以改善菌种特性、提高产品质量。减少或去除发酵副产物的生成量既可以提高产品质量，又可以简化产品分离提取工艺，降低成本。第三，通过诱变育种可以选育出更合适于工业化发酵要求的突变株，简化工艺条件。第四，通过诱变育种可以开发新产品 3.4.2.诱变因素: 3.4.2.1.物理诱变因素：紫外线（UV），X射线和γ射线，快中子（电离辐射） 3.4.2.2.化学诱变因素：碱基类似物，烷化剂，移码诱变剂，脱氨剂，羟化剂 3.4.2.3.生物诱变因素：转位因子（位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列）3.4.3.诱变剂的选择：
硝化细菌的培养及作用 近年来，硝化细菌已逐渐成为水产养殖界的热门话题，它在水产养殖中的重要性开始引起广泛的注意。可以说，迄今为止，在大规模、集约化的水产养殖模式中，如果没有硝化细菌参与其中的净水作用，想获得成功的养殖，是相当困难的。鱼、虾等水产动物吃、喝、排泄、生活、休息都是在水体中进行的，那么，如何管理水体的水质以便适合它的生长、生存、健壮就成了重要的问题。尤其是现代集约化养殖长期累积了大量养殖生物排泄物，所有有机物的排泄物，甚至其尸体，在异养性细菌的作用下，其中的蛋白质及核酸会慢慢分解，产生大量氨等含氮有害物质。氨在亚硝化菌或光合细菌作用下转化成亚硝酸，亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。因此，亚硝酸盐常与恶名昭彰的氨相提并论，由于亚硝酸盐长期蓄积中毒，会使鱼、虾等抗病力降低，易招致各种病原菌的侵袭，故常被视为是鱼、虾的致病根源。然而，当亚硝酸在硝化菌的硝化作用下转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说，硝化细菌与养殖环境的关系十分密切。 目前市面上宣称具有硝化作用的一些异养菌及真菌，虽然也能将氨氧化成硝酸盐，但通常只能利用有机碳源获取能量，不能利用无机碳源，其对氨的氧化作用十分微弱，反应速率远比自养性硝化细菌慢，不能被视为真正的硝化作用。 硝化作用必须依赖于自养性硝化细菌来完成。养殖池中有丰富的氮源，原本很适于硝化细菌生长，不过由于养殖池中存在大量的异养菌，受到异养性细菌的排斥作用，适合硝化细菌栖息的地方，相对自然环境显然少得多，因此无足够数量的自养性硝化细菌来消费过量的亚硝酸氮，这就是问题所在。 硝化细菌系指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。硝化细菌是古老的细菌之一，其广泛分布于土壤、淡水、海水及污水处理系统中，却在自然界鲜少大量出现，原因在于硝化细菌的分布会受到许多环境因素的影响，如氮源、温度、氧气浓度、渗透压、酸碱度和盐度等等。 硝化细菌分为亚硝化菌与硝化菌，亚硝化菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐；硝化菌的主要功能是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐都是在水产养殖过程中产生的有毒物质且亚硝酸盐还是强烈的治癌物质，因此如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点，由于亚硝化菌的生长速度比较快且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此现代养殖已能成功地将氨氮控制在较低的水平上。而对于亚硝酸盐，由于自然界中的硝化菌生长极慢且还没有发现有其它的任何微生物可代替硝化菌的功能，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖发展的关键因素。在此当中，硝化细菌就起到了关键的作用。
第24卷第2期 2009年6月安 徽 工 程 科 技 学 院 学 报 Journal of Anhui University of Technology and Science Vol.24.No.2J un.,2009 收稿日期:2009203205 基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(08040102002) 作者简介:梁 磊(19842),男,安徽亳州人,硕士研究生. 通讯作者:蔡昌凤(19562),女,安徽无为人,教授,硕导. 文章编号:167222477(2009)022******* 优势硝化细菌的筛选及其发酵条件的研究 梁 磊,蔡昌凤3 (安徽工程科技学院生化工程系,安徽芜湖 241000) 摘要:将焦化废水生化处理站好氧池的活性污泥进行驯化后,从中分离纯化得到两株硝化细菌,X 1和X 2,通 过对比实验得到X 2为优势硝化细菌.在以白糖为碳源,接种量为30%,起始N H +4-N 255.2mg/L ,p H 为 7.5左右,温度30℃和连续曝气24h 后,N H +4-N 的去除率高达93.1%。经实验得到其最佳生物去除N H + 4-N 的温度为25～30℃,p H 为8.0. 关 键 词:硝化细菌;脱氮;焦化废水 中图分类号:X703.1 文献标识码:A 近年来,由于含氮化合物排放量的增加,氨氮污染对人类的健康造成了严重威胁.当水体中氨浓度超过0.2mg/L 将会使鱼类血液中的蛋白质变性造成鱼类急性死亡严重破坏生态.因此有关含氮废水的处理已成为环保的一个重要研究领域,其中生物脱氮工艺具有经济、有效、易操作等特点[125],因而采用生物法去除水体中氨氮的应用最为广泛.在处理过程中,氨氮在硝化细菌作用下被转化为硝态氮,而后进一步被反硝化细菌转化为游离氮气,硝化作用是整个氮转化过程中的限制性步骤[6],因而,利用优势硝化细菌进行治理氨氮污染是当前国内外研究的热点之一[7]. 1 材料与方法 1.1 材料 (1)实验所用焦化废水.取自芜湖市新兴铸管厂焦化废水生化处理站经过气浮除油除渣的焦化废水,其COD 为4446mg/L ,N H +4-N 为260.7mg/L ,挥发酚为662.0mg/L ,CN -为9.0mg/L. (2)菌种来源.取自湖北某焦化废水厂生化处理站曝气池中的活性污泥. (3)试剂与仪器.试验中采用的化学药品和试验基质均为分析纯.生化培养箱,上海福玛实验设备有限公司;721E 型可见分光光度计,上海光谱仪器有限公司. (4)培养基.牛肉膏2蛋白胨固体培养基:牛肉膏10g/L ,蛋白胨10g/L ,NaCl 5g/L ,琼脂15～20g/L ,调节p H 到7.4～7.6,121℃灭菌20min. 硝化细菌液体富集扩大培养基:白糖14.1g/L ,N H 4Cl 1.34g/L ,KH 2PO 40.7g/L ,MgSO 40.5g/L ,CaC 12?2H 2O 0.5g/L ,调节p H 到7.5左右,121℃灭菌20min. 1.2 方法 (1)菌源活性污泥的驯化培养.加100mL 硝化细菌富集培养基于250mL 的锥形瓶中,取适量从好氧池取回的活性污泥接种到上述锥形瓶中.在30℃、转速为160r/min 的恒温摇床上振荡培养24h 后,分别取1mL 上清液接种到新鲜硝化细菌富集培养基中进行再培养.经过多次重复富集后,经显微观察发现培养基中微生物数量较多、活性良好,因此可认为污泥驯化培养已经成熟. 吸取驯化后的活性污泥20mL 加入到盛有180mL 的无菌蒸馏水的500mL 三角瓶中,塞上灭菌的棉花塞,于恒温振荡器上以160r/min 转速30℃下振荡10h ,而后进行10倍浓度梯度稀释至10-10备用. (2)硝化细菌的纯化分离.在制备好的牛肉膏2蛋白胨固体培养基上,从各个稀释度的稀释液里均取0.1mL 分别稀释涂布至固体平板上(每个稀释度3个重复),于生化培养箱30℃下培养.通过驯化培养和
■反硝化池 反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。 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 ■硝化池 这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。 该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式 (2-8)
亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度，同时减少其他污染物的浓度。 同时废水中的其他污染物质在两段反硝化+硝化的过程中得到有效降解。
硝化与反硝化去除氨氮的 原理 Prepared on 22 November 2020
硝化与反硝化去除氨氮操作 一、硝化与反硝化的作用机理： 1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。 2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。 3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。 4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。 二、作用方程式： 硝化反应： 2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化） 2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化） 反硝化反应： NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源） 三、操作： 1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、 2、 3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。 2、控制指标： 生物硝化 ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：2—4mg/L
④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时生物反硝化： ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：L ⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源
生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。 ○1硝化——短程硝化： 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）： ○2反硝化——反硝化脱氮： 反硝化——厌氧氨氧化脱氮： 反硝化——厌氧氨反硫化脱氮： 废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从或的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃，在土壤中为30-40℃，最佳pH值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌（大多数是异养型兼性厌氧菌， DO 硝化细菌的正确使用与说明 不少鱼友对硝化细菌的认识产生了一定的误解，有的人认为硝化细菌能够分解粪便；有的认为可以净化水质，中和水中的悬浮物，这些认识是不准确的，或者可以说是错误的。那么下面我就谈谈我对硝化细菌的认识，有不正确的地方希望大家给我指正出来。 1、首先先说说分解有机物，这个粗重的体力劳动可不是娇贵的硝化细菌能完成的，他是靠其它净水细菌完成的。在水生态循环系统中，若无其它异营性细菌存在，水中将到处充斥未被细菌分解的有机物，此种自我污染的水族环境一样使鱼儿无法生存其中。因此，它们常被视为是水质自净作用的先锋部队，其重要性并不亚于硝化细菌。这类细菌普遍存在于各种不同环境，它们几乎无所不在，而繁殖速度相当惊人，大部份的异营性净水细菌，在理想的环境只需几十秒钟即可自行增殖一倍，一般只需二十几分钟即能增殖一倍。但要是裸缸饲养，我们就要借助物理循环，把水中的剩饵或粪便吸出。 2、关于净化水质，中和水中悬浮物的问题。鱼友中不少人去买硝化细菌，按照说明每星期按时添加，这样做对吗回答是完全正确加100分。可我要告诉大家的是，你们的做法没错，可你们对硝化细菌的认识产生的错误。因为我们买的这种每星期添加的所谓的硝化细菌其实是光合细菌。 光合细菌，俗称：b菌。光合细菌是一种水中微生物，因具有光合色素，包括细菌叶绿素和类胡萝卜素等，而呈现淡粉红色，光合细菌能在厌氧和光照的条件下，利用化合物中的氢并进行不产生氧的光合作用。 光合细菌可以在某种污染环境下生存，并担负着重要的净化水质的角色。但只有在生存环境和污染物质符合其生理、生态特性时，才会发挥其作用，否则很难获得预期。例如在无光或者有氧环境下，光合细菌就很难发挥效果。 水族箱中若存在光合细菌，它将那些有机质或硫化氢等物质加以吸收利用，而使耗氧的异营性微生物因缺乏营养而转为弱势，因而降低发生有毒分 自养硝化细菌 硝化细菌(Nitrifying bacteria)是一类广泛存在于自然界，在地球氮素循环中起到重要作用的微生物。1891年由著名微生物学家winogradsky首次从土壤中分离纯化得到营无机化能自养生活的硝化细菌，并随后证明硝化作用由氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria，AOB)和亚硝酸氧化细(Nitrite-oxidizing bacteria，NOB)这两个不同生理类群的细菌共同完成。AOB将氨氮转化为亚硝酸盐，NOB进一步将亚硝酸盐转化为硝酸盐，两者共同完成将氨氮转化为硝酸盐的过程，整个过程被称之为硝化过程(C．H．维诺格拉德斯基，1962)。 通常人们所说的硝化细菌都是指自养硝化细菌，因为最早被分离的能起硝化作用的细菌均是化能自养细菌，而实际上有些异养微生物也能起硝化作用，包括霉菌、放线菌和细菌的很多种(朱兆良和文启孝，1990)。异养硝化微生物在很长一段时间内不被重视，因为异养硝化微生物的硝化能力普遍较弱，硝化速率只有自养硝化细菌的1/103-1/106。一般认为自然界中的硝化作用主要是由自养硝化细菌完成的。 自养硝化细菌是一类可以以C0 2为唯一碳源，通过氧化NH 4 +到N0 2 -或氧化N0 2 - 到N0 3 -的过程获取能量的化能自养细菌。其主要生理特征如下： (1)硝化细菌的大多数种类都是专性化能自养菌，除维氏硝化杆菌(Nitrobacter winogradsky)中的某些菌株能同化乙酸盐，进行兼性自养生长外，其它种类几乎都不能在有机培养基上生长，也不需要外源生长因子。并且AOB和NOB这两个生理 亚群对底物的要求非常专一，AOB以氨为底物，NOB以亚硝酸盐为底物。 (2)硝化细菌的生长速度非常缓慢，平均代时10h以上。 (3)硝化细菌均为专性好氧茵，以02为最终电子受体。 (4)无芽孢，有复杂的细胞膜结构，均是G一细菌。 (5)大多数情况下以二分裂繁殖，但维氏硝化杆(Nitrobacterwinogradsky)有一极型细胞生长并以出芽繁殖。 (6)对溶氧、温度、pH等外界因素的变化反应敏感，易受外界环境影响。 附：硝化细菌富集培养基:NaNO2 1 g，NaCl 0.5g，K2HPO4 0.5g，MgSO4 0.5g，FeSO4 0.4g，Na2CO3 1g，超纯水1 000 mL，pH 7.8，121℃高温灭菌30 min. 硝化细菌分离培养基: NaNO2 1g，NaCl 0.5g，K2HPO4 0.15g，MgSO4 0.05g，FeSO4 0.15mg，(NH4)6Mo7O24 0.05mg，CaCO3 3mg，超纯水1 000mL，pH 7.8，121 ℃高温灭菌30 min. 以2% ( 质量分数) 的琼脂糖作平板分离支持物. 亚硝化细菌富集培养基: ( NH4 ) 2 SO4 2g,NaCl 0.3g, FeSO4 .7H2O 0. 03 g, K2HPO4 1 g,M gSO4?7H2O 0. 03 g, N aHCO3 1. 6 g, H2O 1 L, pH7. 2。121 ℃高温灭菌30 min. 亚硝化细菌分离培养基: (NH4 ) 2 SO4 0.5g, NaCl 2g, FeSO4?7H2O 0.4g, K2HPO4 1g, MgSO4?7H2O 0.5g, C aCO3 5g, H2O 1L, pH 7. 2。121 ℃高温灭菌30 min。以2% ( 质量分数) 的琼脂糖作平板分离支持物。 格利斯试剂 溶液Ⅰ：称取磺胺酸0.5g, 溶于150 ml醋酸溶液( 30% ) 中, 保存于棕色瓶中。 溶液Ⅱ：称取α- 萘胺（因其有毒可用盐酸萘乙二胺代替）0.5g, 加入50 ml 蒸馏水中, 煮沸后, 缓缓加入醋酸溶液中, 保存于棕色瓶中。 反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用 摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。 关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化 随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。 一．反硝化细菌 反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变 为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子 受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。 影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细 菌的类群及反硝化活性不同。 硝化细菌与反硝化细菌及其在水产养殖业的应用 硝化细菌与反硝化细菌及其在水产养殖业的应用 王玉堂全国水产技术推广总站 近年来，硝化细菌在水产养殖业上应用越来越引起人美注意，从而引发了较为广泛的研究。可以说，迄今为止，在大规模集约化养殖生产中，大都使用硝化细菌来净化水质。因为在集约化的水产养殖系统中，经过长期的大量积累，水生生物排泄物等有机污染物甚至动物的尸体较多，在异养性细菌的分解作用下，其中的蛋白质及核酸会慢慢分解，产生大量的氨氮等对水产养殖动物有毒有害物质。氨在亚硝化细菌或光合细菌作用下转化为亚硝酸盐，亚硝酸与一些金属离子结合形成亚硝酸盐；而亚硝酸盐有可和胺等物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝酸胺。因此，亚硝酸盐常与氨氮相提并论。由于亚硝酸盐长期蓄积，致使养殖水生动物中毒，导致鱼、虾等抗病能力下降而受到各种病原体的侵袭。但亚硝酸盐在硝化细菌的作用下，可转化为硝酸厚，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。 目前市售的一些据称有硝化作用的异养菌或真菌，虽然也能将氨氮氧化成硝酸盐，但通常只能利用无机碳源，其对氨的氧化作用也有十分微弱，反应速率远比自养性硝化细菌慢，不能被视为真正的硝化细菌。硝化作用必须有全自养性硝化细菌来完成。 养殖池塘中的氨氮原本很适合于硝化细菌的生长，但因养殖池中存在大量的异养菌，受异养菌的排斥作用影响，适合硝化细菌栖息的地方相对于自然环境而言显然少得多，因此，没有足够数量的硝化细菌来消费过来的亚硝酸盐，就是问题所在。 一、硝化细菌及其生物学 1、硝化细菌 硝化细菌是指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。硝化细菌是古老的细菌群之一，其分布广泛，土壤、海水、淡水及污水处理系统中都有存在，但在一般环境少有出现，因为其分布会受到很多环境因素的限制，入氨源、温度、氧气浓度、渗透压、酸碱度和盐度等 硝化细菌分为硝化细菌和亚硝化细菌。亚硝化细菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐；而硝化细菌则主要功能是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐都是水产养殖系统中产生的有毒物质，且亚硝酸盐还是强致癌物质。因此，如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点。由于亚硝化细菌的生长速度较快，且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此，现代水产养殖已能成功的将氨氮控制在较低水平上。而对于亚硝酸盐，由于自然界中的硝化细菌生长较慢，且还没有发现其他可替代的任何微生物，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖业发展的关键因素。科学人员经过长期的努力，目前已能通过大量的实验筛选，最终研究出一种新型的纯硝化细菌——硝化宝，他能有效地将亚硝酸盐降低至规定的浓度范围。 2、硝化细菌制剂的生物学特性 生物的生长和繁殖除需要可用于构建自身细胞成分的基本物质外，也需获得能量。硝化细菌是一种化能自养菌，是利用无机物质获得能量的。硝化细菌利用亚硝态氮获得合成反应所需的化学能量，在体内制造糖类；而制造糖类所需的时间相当得长，不像其他异养性细菌从有机物中直接分解及摄取所需要的糖类，因此，硝化细菌的生长和繁殖速度远比一般异养性细 硝化作用 nitrification 硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。19世纪以前，人们把硝酸盐看作是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成。1862年L.巴斯德首先指出硝酸盐的形成可能是微生物作用的结果。1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了氨被氧化为硝酸的确是生物学过程。1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。先是亚硝化单胞菌将铵氧化为亚硝酸；然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。这两群细菌统称硝化细菌。其作用过程如下： 硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14％；硝酸细菌也只利用自由能的5～10％。因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。 土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。添加铵盐即可使其数量增至几千万个。土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70％，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。 自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。 亚硝化反应 有机化合物分子中的氢被亚硝基(-NO)取代的反应。用亚硝酸做为亚硝化试剂，被强共轭给电子基团活化的苯环，例如酚、某些酚醚、萘酚、三级芳胺，在亚硝酸作用下，可发生亲电取代的亚硝化反应。由于亚硝酸很不稳定，所以亚硝化一般采用亚硝酸盐作为亚硝化剂。在反应中，先将反应物溶于酸(如盐酸、稀硫酸、醋酸)中，再将亚硝酸钠的水溶液逐滴加入到反应物中，使生成的亚硝酸立即与反应物作用。二级脂肪族胺和二级芳香族胺与亚硝酸反应，生成N-亚硝基二级胺。可用还原剂将亚硝基除掉，得回原来的 二级胺。利用此性质，可以提纯二级胺。一级胺在此反应条件下则发生重氮化反应。 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。硝化细菌的正确使用与说明
自养硝化细菌
环境微生物作业,硝化,反硝化细菌
硝化细菌与反硝化细菌和在水产养殖业的应用
硝化和反硝化
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