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the chemical process in which a nitro group is added to an organic compound (or substituted for another group in an organic compound)
the oxidation of ammonium compounds in dead organic material into nitrates and nitrites by soil bacteria (making nitrogen available to plants)

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/11/12 18:29:13」(JST)

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窒素循環のモデル図

硝化作用（しょうかさよう）はアンモニアから亜硝酸や硝酸を生ずる微生物による作用を指す。アンモニアを酸化し亜硝酸を生ずるアンモニア酸化細菌・アンモニア酸化古細菌、亜硝酸を酸化し硝酸を生ずる亜硝酸酸化細菌により反応が進む。これらの細菌は独立栄養細菌で、それぞれアンモニアの酸化、亜硝酸の酸化によりエネルギーを得る。有機成分の存在下ではほとんど増殖せず、死滅することもある。

土の中では、有機物に含まれる有機態窒素がアンモニアまで分解されるアンモニア化成、アンモニアから硝酸を生ずる硝酸化成が進み、作物に吸収される。野菜など多く園芸作物はアンモニア態窒素より硝酸態窒素を好んで吸収する好硝酸性植物であるため、この反応はきわめて重要である。アンモニア濃度が高く、硝酸化成が進まない場合、アンモニア過剰障害が生じることがある。

窒素除去への利用

環境工学分野では主に、水中からの生物学的窒素除去（脱窒）の前段階として捉えられている。

関与するものはアンモニア酸化菌（もしくは亜硝酸生成菌）のNitrosomonas属、Nitorosococcus属、Nitrosospira属（Nitrosolobus属、Nitrosovibrio属を含む）亜硝酸酸化菌（もしくは硝酸生成菌）のNitrobacter属、Nitrospira属がよく知られ、合わせて単に硝化菌とも呼ばれる。これは好気的水処理工程で亜硝酸態窒素が容易に酸化されるほか、脱窒工程で厳密な区別が必要ないこと等による。この他にアンモニアを酸化する古細菌“Ca. Nitrosopumilus martimus”が発見されている。

硝化菌は基本的に通性好気化学合成独立栄養であり、アンモニア態窒素と炭酸を基質とする。これを利用し、廃水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化し、続く無酸素環境での硝酸塩呼吸による脱窒工程へと引き継ぐ。

反応方程式として下記があげられている。

NH₄⁺ ＋ 0.103CO₂ ＋ 1.86O₂ → 0.0182C₂H₅NO₂（亜硝酸細菌）＋ 0.00245C₂H₇NO₂（硝酸細菌）＋ 0.979NO₃^- ＋ 1.98H⁺ ＋ 0.938H₂O

この式の要旨は、酸素とアルカリ度を大量に消費しながら、しかし硝化菌の比増殖速度が非常に小さいことである。

水温の影響を強く受けるが基質濃度はほとんど影響しないため、比増殖速度は温度の関数で示されている。

実施設としては、高度処理の浄化槽や下水道終末処理場における高度処理（生物学的脱窒素脱リンなど）で広く利用されている。

Japanese Journal

水稲非作付け期間に施用した家畜ふん堆肥等有機物中の窒素の動態

大家理哉,鷲尾建紀,石橋英二
日本土壌肥料學雜誌 84(6), 437-446, 2013-12-05
… る土壌中の無機態窒素量はわずかであった.6月下旬が平均的な移植時期である本県南部地域において,堆肥等有機物の施用時期が12月から4月の範囲では,堆肥等有機物から無機化した窒素の多くは入水までに硝化作用を受け,流亡及び脱窒作用により損失すると考えられた.3)非作付け期に施用した堆肥等有機物に由来する窒素のうち,次作の水稲作で肥料的効果を示す残効窒素量は堆肥等有機物を施用後10〜50日の間に大きく …
NAID 110009766668