Nitrifikasyon bakterileri, tabiattaki azotun dengesini sağlamada ciddi bir vazife üstlenirler. Karbon kaynağı olarak, karbondioksiti enerji kaynağı olarak da amonyak ve nitrit benzeri indirgenmiş inorganik azot kaynaklarını kullanırlar. Çevre mühendisliği teknolojisi dolayısıyla da bilimsel yollarla pis su arıtma teknolojisinin temel unsurlarıdır.
Atmosfer azotu bağlayıcı bakteriler aracılığıyla, şimşek yıldırım ve yağmurların tesiriyle toprağa bağlanır. Havadaki azot gazının toprağa bağlanması fiksasyon olarak adlandırılır. Toprağa bağlanmış azot tuzlarının çoğunluğu denitrifikasyon bakterileri (Güherçile bozan) aracılığıyla azot gazına dönüştürülür. Böylelikle havadaki azot sabit kalır. Topraktaki azotun bir kısmını nebatlar aracılığıyla alınıp aminoasit organik baz benzeri azotlu bileşiklere dönüştürülür. Bu azotlu bileşikleri nebat yiyen hayvanlara geçer. Azotlu bileşikler bitkileri yiyerek beslenmekte olan hayvan ve ölüleri olarak toprağa karışır. Bitkisel ve hayvansal artıklarla ölülerindeki azotlu organik bileşikler üre ve ürik asit ayrıştırıcılar aracılığıyla parçalanınca NH3 ve H2S meydana gelir. Aminoasitlerin saprofitler aracılığıyla oksijensiz yıkımına pütrifikasyon denir.
Azot Döngüsü Nitrifikasyon
Doğadaki azot döngüsü, azotun karbon, hidrojen ve oksijen benzeri canlıların hayatı amaçlı vazgeçilmez elementlerden olmasındandır. Canlıların yapı taşı olan nükleik asitlerin ve proteinlerin yapısında yer alır.
Organizmalar, temeli atmosferde bulunan CO2 olan karbon miktarının aksine, azotça zengin (%79) bir atmosferde yaşamaktadırlar. Bununla beraber, CO2 tüm yeşil bitkisel organizmalar aracılığıyla gaz şeklinde atmosferden alınarak kullanılabilirken, azot çok fazla az organizma aracılığıyla gaz haliyle alınarak kullanılabilmektedir. Karbonun aksine, eko sistemlerdeki canlıların kullanabilmesi amaçlı öncelikle atmosferik azot gazının inorganik formda fikse edilmesi gerekiyor. Azot gazının farklı biçimlerde bağlanarak kullanılabilir bileşikler haline dönüşmesi olayına fiksasyon denir. Fiksasyon neticesi ele geçirilen inorganik form genelde amonyak ve nitrattır.
Dünyadaki azot fiksasyonu, birtakım canlılar aracılığıyla (Rhizobium, Azotobacter, Oscillatoria, Anabeana) bilimsel süreçlerle gerçekleşebildiği benzeri, fizikokimyasal (Şimşek, yıldırım benzeri etkenlerle azotun nitrata dönüşümü) ve endüstriyel süreçlerle de gerçekleşmektedir. Yapılmış durumda olan hesaplamalara göre senelik azot fiksasyonunun en ciddi miktarını bilimsel fiksasyon oluşturmaktadır. Gübre yapımı ile yapılmış durumda olan suni fiksasyon, bilimsel fiksasyonun tahmini yarısı; şimşek, yıldırım ve yanardağ hareketleri benzeri fizikokimyasal yolla meydana gelen fiksasyon ise tahmini 1/8'i kadardır.
Biyolojik fiksasyon yapan Rhizobium cinsi bakteriler, birtakım baklagillerin kökünde simbiyotik olarak yaşamaktadır. Sucul ekosistemlerdeki bilimsel azot fiksasyonunun çok fazla ciddi bir kısmı Anabeana ve Oscillatoria cinsi mavi-yeşil algler aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Toprakta Azotobacter ve Clostridium türü bakteriler ciddi oranda bilimsel fiksasyonu gerçekleştiren canlılardır (Kormondy, 1984).
Azot döngüsünün aydınlatılması amaçlı birtakım süreçlerin bilinmesi mecburiyeti bulunmaktadır.
Amonifikasyon: Toprakta bulunan protein ve nükleik asit içeren organik artıklar, topraktaki ayrıştırıcı gurubu saprofit bakteri ve mantarlar aracılığıyla parçalanarak amonyağa (NH3) dönüştürülür. Bu olaya amonifikasyon denir. Bu esnada enerji elde ederler ve bu enerjiyi bizzat bilimsel aktivitelerinde kullanırlar.
Nitrifikasyon: Nitrifikasyon, amonyak (NH3) ya da amonyumun (NH4) öncelikle nitrite (NO2), ardından da nitritten nitrata (NO3) dönüşüm sürecidir. Bu süreçlerden ilk olanı Nitrobacter, ikincisi ise Nitrosomonas aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu iki cinse ilişkin bakteriler kemosentetik bakteriler olarak isimlendirilir. Bu süreçlerde elde ettikleri enerji ile besin üretirler.
Denitrifikasyon: Nitrifikasyona ters olan süreçlerle azotun gaz biçimine dönüştürülmesi için geçen süreçtir. Pseudomonas cinsi bakteriler ve birtakım mantarlar aracılığıyla gerçekleştirilen bir süreçtir. Bu süreç bitiminde azot gaz şeklinde bir daha atmosfere geçer. İnce nitrat iyonları civarı okside olması olayıdır.
