反硝化作用

脱硝反应（英语：denitrification，亦称为脱硝作用、脱氮作用）是指细菌将硝酸盐（NO3−）中的氮（N）通过一系列中间产物（NO2−、NO、N2O）还原为氮气分子（N2）的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为脱硝细菌或脱氮细菌。脱硝化菌在无氧条件下，以将硝酸盐（NO3−）为电子受体（英语：Electron acceptor）完成呼吸作用（respiration）以获得能量。这一过程是硝酸盐呼吸（nitrate respiration）的两种途径之一，另一种途径是另一类是硝酸异化还原成铵盐（Dissimilative reduction of nitrate to ammonia, DRNA）。总的脱硝过程可以用以下方程式表示：其中包括以下四个还原反应还原反应：以上四个反应均为放热反应，所以在无氧或缺氧条件下，细菌可以将硝酸盐（NO3−）作为电子传递链（ETC）的最终电子受体（TEA, terminal electron acceptor），来完成物质能量交换。脱硝菌在自然界以各种形式广泛存在，如：脱硝菌主要为原核生物，大量存在于在α-, β- 和γ-变形菌纲中。已知的脱硝菌的属有Achromobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Bacillus, Chromobacterium, Flavobacterium, Spirillum, Vibrio, Halobacterium, Methanomonas, Pseudomonas等。尽管已经发现了自养脱硝菌，但上述脱硝过程主要由异营脱硝菌来完成。脱硝反应在自然界具有重要意义，是氮循环的关键一环，它和无氧氨氧化（Anammox）一起，组成自然界被固定的氮元素重新回到大气中的途径。在环境保护方面，脱硝化反应和硝化反应一起可以构成不同工艺流程，是生物除氮的主要方法，在全球范围内的污水处理厂中被广泛应用。污水处理中所利用的脱硝菌为异养菌，其生长速度很快，但是需要外部的有机碳源，在实际运行中，有时会添加少量甲醇等有机物以保证反硝化过程顺利进行。