Русскоязычный медицинский портал

 

НИТРИФИКАЦИЯ


163   -

НИТРИФИКАЦИЯ, биохим. процесс окисления аммиака в азотную к-ту, возбудителями которого являются нитрифицирующие бактерии. Чистые культуры этих бактерий впервые были получены в 1889 г-. Виноградским, а дальнейшие его исследования положили прочное основание современному пониманию этого явления. Опыты с чистыми культурами возбудителей процесса Н. показали, что он идет в две фазы и обусловливается жизнедеятельностью двух групп нитрифицирующих бактерий. В первой фазе нитритные бактерии (Вас. nitroso-monas и Bact. nitrosococcus) окисляют аммиак до азотистой кислоты; вторая фаза Ы., окисление азотистой кислоты в азотную, является результатом жизнедеятельности н и-тратных бактерий (Вас. nitrobac-ter). По мере образования азотистая и азотная к-ты связываются обычно имеющимися в окружающей среде основаниями и образуют соли этих к-т—нитриты и нитраты.—Виноградским описано несколько видов нитрит-ных бактерий. Представители N i t г о s о-monas распространены исключительно в почвах Старого Света.

Это овальные палочки (рис. 1 и 2) 0,8 — 1 ^х1,2 —1,8 /I, аэробы, 1фасящиеся .по способу Грама и хорошо окрашивающиеся обычными анилиновыми красками. В жидких средах микроб растет первые дни зооглеями, которые по мере потребления аммиака распадаются на отдельные подвижные клетки, снабженные одним жгутом (стадий монад). В этом стадии Nitro-somonas быстро заканчивает окисление аммиака, затем подвижные клетки падают и покрывают дно колбочки плотной зооглеей. Разновидности Nitrosococcus распространены гл. обр. в почвах Америки и Австралии. Характеризуются шарообразной формой(кокки). Размеры клеток различных разновидностей варьируют от 0,6 ц до 2 >i

в. поперечнике. Красятся по Граму и легко красятся обычными анилиновыми красками; неподвижны. В жидких средах растут отдельными клетками. Зооглей большинство разновидностей не образует.—Нитратные бактерии, выделенные из разных мест, оказались совершенно идентичными. Описан (1891) всего один вид Вас. nitrobacter, представляющий мелкую неподвижную аэробную палочку 0,3 — 0,4 /ixl ц (рис. 3); плохо окрашивается; карболовым фуксином красится только при нагревании.

Для получения культур нитрифицирующих бактерий и для изучения Н. в лабораторных условиях Виноградским предложены элективные минеральные среды. Для опытов с нитритными бактериями комочком земли или же каплей сточной жидкости заражается минеральный раствор, содержащий какую-нибудь аммонийную соль. О ходе нитрификации судят по появлению азотистой кислоты (реактив Грисса) и по убыли аммиака (реактив Несле-ра). Для выделения отдельных колоний нитритных бактерий удобны твердые минеральные среды: кремневый студень и магнезиально-гипсовые пластинки. Элективной ■средой для нитратных бактерий служит минеральный раствор, содержащий какую-нибудь соль азотистой к-ты. Заражается комочком земли или каплей сточной жидкости. По мере развития нитратных бактерий нитрит исчезает (реактив Грисса), окисляясь до нитрата (проба с дифениламином). Твердой средой для выделения отдельных колоний Вас. nitrobacter служит нитрит-агар. Рост нитрифицирующих бактерий на средах, не содержащих органических соедине-. ний, указывает на их физиолог, особенности: они являются типичными аутотрофными организмами. Для своего развития они не нуждаются в готовом органическом веществе, т. к. синтезируют его из С08 за счет тепловой энергии, освобождающейся при окислительных реакциях. Так, при окислении аммиака в азотистую к-ту и последней в азотную освобождается следующее количество калорий: в 1-й фазе (2NH3+ЗОа= = 2HN02+2H20) освобождается 158 калорий; во 2-й фазе (2HNOa+02=2 HN03) освобождается 43,2 калории. В соответствии с термохимич. эффектом окислительных реакций отношение окисленного азота к усвоенному углероду для нитритных и литратных бактерий является далеко неодинаковым. -Опытами Виноградского установлено, что культуры Bacollus nitrosomonas усваивают 1 атом углерода за счет окисления в среднем 35 молекул аммонийного азота:

Аналогичные опыты Мейергофа (Meyerhof) показали, что культурами Вас. nitrobacter 1 атом углерода усваивается за счет окисления в среднем 135 молекул нитритного азота:

Приведенные цифры показывают, что нитрифицирующие бактерии получают необходимое количество углерода, ценой большой окислительной работы, чем и объясняется тот чрезвычайно медленный рост, который характерен для их культур.—Второй физиологической особенностью нитрифицирующих бактерий является их отрицательное отношение к органическ. соединениям. Введение в питательный раствор глюкозы пептона и др.резко подавляет развитие и окислительную деятельность нитрифицирующих бактерий. Надо отметить, что нитратные бактерии менее чувствительны к органическому веществу, чем нитритные. Хорошее развитие нитратных бактерий на нитрит-агаре уже указывает на это их свойство. Следующая таблица показывает дозы органических веществ (в %), задерживающих и останавливающих развитие нитрифицирующих бактерий.

Но будучи более выносливыми в отношении органического вещества, нитратные бактерии резко реагируют на присутствие аммиака. Содержание 0,0005% аммиака в питательном растворе подавляет развитие Вас. nitrobacter.

Вид бак тер хгй

Глю

коза

Пеп

тон

Аспа

рагин

Нитритные бактерии:

Задерживает развитие . . Останавливает развитие .

0,025

0,05

0,025

0,2

0,025

0,3

Нитратные бактерии:

Задерживает развитие . . Останавливает развитие .

0,05

0,2

0,8 1,2о

0,05

0,5

В естественных условиях обе группы нитрифицирующих бактерий всегда встречаются вместе, образуя обязательный симбиоз. Нитритные бактерии, окисляя аммиак, избавляют нитратных бактерий от столь вредного для них соединения, превращая его в необходимый для их развития энергетический материал—нитрит. Нитратные бактерии в свою очередь, окисляя азотистую кислоту в азотную, освобождают нитритных бактерий от отбросов их жизнедеятельности. Обе фазы Н. идут одновременно, и промежуточный продукт—нитриты—в большинстве случаев не удается учитывать. Необходимо также отметить, что в естественных условиях Н. идет и в присутствии органического вещества. В природе нитрйфици-рующие бактерии распространены чрезвычайно широко. Примитивность их обмена позволяет им селиться там, где еще нет жизни; они встречаются на голых скалах, в водоемах и в верхних слоях земной коры; почва является основным их местопребыванием. В культурных почвах Н. идет особенно интенсивно, т. к. обработка пахотного слоя повышает доступ необходимой) для окислительных реакций кислорода воздуха.

Значение Н. в природе вполне соответствует широкому распространению ее возбудителей. Образующиеся при разложении белков и мочевины аммонийные соли деятельностью нитрифицирующих бактерий превращаются в нитраты, к-рые являются лучшим источником азота для растений. Так. обр. Н. замыкается круговорот азота в природе. О мощности процесса Н. можно судить по тому, что известные залежи азотнокислых солей (селитры) в Чили образованы деятельностью нитрифицирующих бактерий. При правильной обработке в отдыхающей под черным паром подзолистой почве в результате работы нитрифицирующих бактерий за летние месяцы может накопиться до 800—1 120 кг азотнокислых солей на 1 га (С. П. Кравков). В черноземах при тех же условиях нитратов образуется еще больше. Не менее велико значение нитрифицирующих бактерий и в сан. технике. При очистке сточных вод на очистных сооружениях всех типов, будь то поля орошения, поля фильтрации, очистительные пруды или различные установки биол. окислителей (см. Биологический метод очистки сточных вод), везде вслед за частичным окислением органического вещества начинается Н. Наличие нитратов в очищенных водах- повышает их относительную стойкость (обеспечивает не-загниваемость) за счет связанного в нитратах кислорода (см. Денитрификация). Поэтому одной из основных задач очистки сточных вод является создание наилучших условий для Н. Большая скорость минерализации органического вещества при очистке сточных вод аэрацией с активным илом обусловливается тем, что введением активного ила сточная жидкость обогащается нитрифицирующими бактериями наряду с микробами, окислителями органического вещества, а искусственное введение воздуха дает необходимый для их окислительной деятельности кислород. На скорость Н. имеют также большое влияние t° и реакция среды. По наблюдениям Базякиной при 9—26° скорость Н. одинакова, но при 6° процесс резко замедляется и при 0° совсем не идет. По Мейергофу, оптимальная реакция среды для нитритных бактерий лежит между pH — =8.4—8,8. Для нитратных оптимальная реакция лежит между pH = 8,3—9,3.

Лит.: Бычковская А., Материалы по нитрификации, Арх. биол. наук, т. XXXI, вып. 1, 1931 (лит.); Виноградский С., К морфологии организмов процесса образования селитры в почве, ibid., т. I, 1892; О м е л я н с к и й В., Основы микробиологии, М.—Л., 1931; Худяков II., Сельскохозяйственная микробиология, М., 1926; Winogradsky S., Die Nitrifikation (Hndb. der techn. Mykolo-gic, lirsg. v. F. Lafar, В. Ill, Кар. V, p. 132, Jena, 1904—06). См. также лит. к ст. Азот-фиксирующие бактерии.    Т.    Нагибина.

    name:
    send
ТАКЖЕ НА dao-med
594a018ea3c7822c8c95ba4d3f9619dd 79c688a72a245a293e1cbd415d22ccf5 d66ebaea2df0f7dbe9c84e5b53780510