… auch Nitrifikanten genannt, bezeichnen zwei Gruppen chemolitotropher Bakterien, die Energie aus der Oxidation von Ammoniak zu Nitrit und von Nitrit zu Nitrat gewinnen.
Vorkommen und Stoffwechsel
Chemolitotrophe Bakterien nutzen anorganische Verbindungen oder Ionen wie Ammoniak, Nitrit, Schwefelwasserstoff, Thiosulfat, Sulfit, Eisen(II), Mangan(II)-Ionen oder die Elemente Wasserstoff oder Schwefel. Die meisten chemolititrophen Bakterien fixieren CO2 autotroph, d. h. sie sind auf keine organische Kohlenstoffquelle angewiesen.
Zu den Arten, die Ammoniak oxidieren, gehören Nitrosomas, Nitroscoccus und Nitrospira. Nitrobacter, Nitrospina und Nitrococcus oxidieren Nitrit zu Nitrat [1].
Funktion in der Abwasserreinigung
Die beiden Redaktionsschritte vom Ammoniak zu Nitrit und vom Nitrit zum Nitrat laufen in einer Kläranlage nacheinander ab. Sie erfordern aerobe Bedingungen, d. h. die Nitrifikation ist mit einem hohen Bedarf an Sauerstoff (4,5 mg O2 für 1 mg NH2-N) verbunden. Damit trägt die Nitrifikation maßgeblich zum Energieverbrauch einer Kläranlage bei. Eine Unterversorgung dieser Stufe mit Sauerstoff führt zum Anstieg von Lachgas (N2O)-Emissionen.
Die Stickstoffelimination auf einer Kläranlage wird komplettiert durch eine anaerobe Stufe, die Denitrifikation, bei der der im Nitrat gebundene Stickstoff zu elementarem Stickstoff umgewandelt wird (s. Bild).
In Gewässern
Die Tatsache, dass Nitrifkanten auch in natürlichen Gewässern vorkommen, führt zu Problemen bei zu hoher Belastung von Gewässern mit Ammoniumstickstoff, beispielsweise durch Eintrag von landwirtschaftlichen Flächen. Der hohe Sauerstoffverbrauch bei dessen Umwandlung führt zur Sauerstoffarmut im Gewässer und kann folglich zum Fischsterben führen [2]. Gleichzeitig steigen die Konzentrationen an Nitrat und Nitrit im Gewässer, was wiederum bei der Trinkwasseraufbereitung Probleme bereiten kann, wenn Oberflächenwasser zur Trinkwassergewinnung genutzt wird.
Literatur:
[1] https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/nitrifizierende-bakterien/46540, abgefragt am 30. November 2022.
[2] http://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/n/nitrifikation.htm, abgefragt am 30. November 2022.
Ausgabe 12/2022
