反硝化反應

總的反硝化過程可以用以下方程式表示：

2 NO3 + 10 e + 12 H → N2 + 6 H2O

其中包括以下四個還原反應還原反應：

硝酸鹽還原為亞硝酸鹽：2 NO3 + 4 H + 4 e → 2 NO2 + 2 H2O

亞硝酸鹽還原為一氧化氮：2 NO2 + 4 H + 2 e → 2 NO + 2 H2O

一氧化氮還原為一氧化二氮：2 NO + 2 H + 2 e → N2O + H2O

一氧化二氮還原為氮氣：N2O + 2 H + 2 e → N2 + H2O

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，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4+→有機態氮。許多細菌、放線菌和黴菌能利用硝酸鹽做為氮素營養。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），稱為反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能進行反硝化作用的只有少數細菌，這個生理羣稱為反硝化菌。大部分反硝化細菌是異養菌，例如脱氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機物為氮源和能源，進行無氧呼吸，其生化過程可用下式表示：

C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量

5CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量

少數反硝化細菌為自養菌，如脱氮硫桿菌，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。可進行以下反應：

5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4

反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養的含量，對農業生產不利。農業上常進行中耕鬆土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環中不可缺少的環節，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。