反硝化作用（denitrification）　　也稱(chēng)脫氮作用。反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過(guò)程。微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱(chēng)為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4+→有機(jī)態(tài)氮。許多細(xì)菌、放線菌和霉菌能利用硝酸鹽做為氮素營(yíng)養(yǎng)。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱(chēng)為反硝化作用或脫氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能進(jìn)行反硝化作用的只有少數(shù)細(xì)菌，這個(gè)生理群稱(chēng)為反硝化菌。大部分反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)菌，例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機(jī)物為氮源和能源，進(jìn)行無(wú)氧呼吸，其生化過(guò)程可用下式表示：　　C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量　　CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量　　少數(shù)反硝化細(xì)菌為自養(yǎng)菌，如脫氮硫桿菌，它們氧化硫或硝酸鹽獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。可進(jìn)行以下反應(yīng)：　　5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4　　反硝化作用使硝酸鹽還原成氮?dú)猓瑥亩档土送寥乐械貭I(yíng)養(yǎng)的含量，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利。農(nóng)業(yè)上常進(jìn)行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環(huán)中不可缺少的環(huán)節(jié)，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對(duì)生物的毒害作用。硝化： 自氨氧化為亞硝酸鹽的過(guò)程是由兩群微生物完成：氨氧化細(xì)菌（AOB）與氨氧化古菌（AOA）[1]。氨氧化細(xì)菌可在變形菌門(mén)的β-變形菌綱與γ-變形菌綱中找到[2]目前，只分離與發(fā)現(xiàn)了一種氨氧化古菌——亞硝化侏儒菌屬[3] [4]。研究最多的土壤中的氨氧化細(xì)菌屬于亞硝化單胞菌屬與亞硝化球菌屬。盡管在土壤中氨氧化同時(shí)發(fā)生在細(xì)菌和古菌之中，但古菌的氨氧化作用卻同時(shí)在土壤以及海洋環(huán)境中占首要地位[5][6]，這意味著泉古菌門(mén)可能是這些環(huán)境中最大的氨氧化作用貢獻(xiàn)者。第二步（將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的步驟）主要是由細(xì)菌中的硝化桿菌屬來(lái)完成。以上步驟都會(huì)產(chǎn)生能量并偶聯(lián)合成腺苷三磷酸。硝化有機(jī)體都是化能自養(yǎng)菌并且利用二氧化碳作為他們生長(zhǎng)的碳源。一些氨氧化細(xì)菌具有一種稱(chēng)為脲酶的酶，這種酶催化尿素分子分解為兩分子的氨以及一分子的二氧化碳。人們發(fā)現(xiàn)歐洲亞硝化單胞菌與土壤生的氨氧化細(xì)菌群一樣，可以通過(guò)卡爾文循環(huán)同化脲酶反應(yīng)生成的二氧化碳以產(chǎn)生生物質(zhì)能，并通過(guò)將氨（脲酶的另一產(chǎn)物）氧化為亞硝酸鹽的過(guò)程收獲能量。這一特性可解釋為什么在酸性環(huán)境中存在尿素的情況下會(huì)促進(jìn)氨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)[7]。硝化作用也在城市廢水脫氮過(guò)程中起著重要作用。常規(guī)的脫氮是先施以硝化作用接著再進(jìn)行反硝化作用。這一過(guò)程的消耗主要是花在了曝氣（將氧氣帶進(jìn)反應(yīng)器的過(guò)程）以及為反硝化作用提供額外碳源（例如甲醇）上。硝化作用也會(huì)發(fā)生在飲用水中。在上水分配系統(tǒng)中，氯胺常被用于二次消毒劑，存在的自由氨可以作為氨氧化微生物的底物。這一相關(guān)的反應(yīng)可以使得系統(tǒng)中消毒劑的殘余量減少[8]。在多數(shù)環(huán)境中可以同時(shí)找到上述生物，它們產(chǎn)生的最終產(chǎn)物是硝酸鹽。然而，可以設(shè)計(jì)一個(gè)只產(chǎn)生亞硝酸鹽的系統(tǒng)（見(jiàn)沙倫工藝）。硝化作用和氨化作用一起形成了無(wú)機(jī)化過(guò)程，該過(guò)程指的是將有機(jī)物完全分解并釋放可用含氮化合物的過(guò)程。這一過(guò)程將氮循環(huán)補(bǔ)充完整。