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'''硝化作用'''（しょうかさよう）は、微生物により[[アンモニア]]から[[亜硝酸]]や[[硝酸]]を生じる作用を指す。

== 概説 ==
[[ファイル:Nitrogen Cycle ja.svg|thumb|360px|[[窒素循環]]のモデル図]]
アンモニアを酸化し亜硝酸を生ずる[[亜硝酸菌|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[[硝酸菌|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。
野菜など多くの[[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]][[ニトロソプミルス・マリティムス|“''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[[嫌気呼吸#硝酸塩呼吸|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。
:<math>
\rm NH_4 {}^+ + 0.103\ CO_2 + 1.86\ O_2 \rightarrow 0.0182\ C_2 H_5 NO_2</math>（亜硝酸細菌）<math>\rm + 0.00245\ C_2 H_7 NO_2</math>（硝酸細菌）<math>\rm + 0.979\ NO_3 {}^- + 1.98\ H^+ + 0.938\ H_2O
</math>

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。

== 関連項目 ==
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*[[アンモニア化成]]
*[[並行複式無機化法]]
*[[脱窒]]
*[[硝石]]
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== 外部リンク ==
{{wiktionary|硝化}}
*{{kotobank}}
*{{kotobank|硝化}}

{{デフォルトソート:しようかさよう}}
[[Category:生化学]]
[[Category:窒素]]
[[Category:土壌生物学]]
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[[Category:微生物学]]
[[Category:窒素循環]]