Nitratabbau im Untergrund
Der Nitratabbau findet über mikrobielle Reaktionen statt. Es gibt drei Arten von Nitratreduktion:
Assimilatorische Nitratreduktion:
Das Nitrat wird über Nitrit und Hydroxylamin zu Ammonium reduziert, das bei der Synthese von Aminosäuren assimiliert wird.
Denitrifikation
Bei dieser Reduktion wird Nitrat oder Nitrit mit denitrifizierenden Bakterien bis zu gasförmigen Stickstoffverbindungen abgebaut. Alle Denitrifikanten sind fakultative Anaerobier d.h. sie stellen ihren Stoffwechsel erst bei Sauerstoffmangel auf die Verwendung des gebundenen Sauerstoff im Nitrat um.
Nitratreduktion durch Pyrit
Die Reaktion wird durch das Bakterium Thiobacillus denitrificans bewirkt. Dabei wird Eisensulfid oxidiert und Nitrat bis zum molekularen Stickstoff reduziert.
Die Sulfatkonzentration des Grundwassers nimmt zu und die Konzentration an zweiwertigen Eisenionen erhöht sich. Die Nitratreduktion durch das zuvor mobilisierte zweiwertige Eisen wird mikrobiell katalysiert (Gallionella ferruginea).
Wenn der pH-Wert so stark absinkt, dass der Umsatz der ersten Reaktion abfällt, wird der Nachschub für den zweiten Organismus gesenkt, wodurch der pH-Wert wieder ansteigt. Dies führt zu einer „dynamischen Stabilisierung“ bei einem Optimum zwischen pH 7 und pH 8.
Nitratreduktion durch organischen Kohlenstoff
Der Prozess wird bakteriell katalysiert und kann mit folgender Gleichung beschrieben werden:
Es ist auch eine bakterielle Nitratreduktion zu Ammonium bekannt, das wichtigste Produkt ist jedoch molekularer Stickstoff. Die Oxidation von organischem Kohlenstoff und die Reduktion von Nitrat wird durch einen Anstieg an Hydrogencarbonat-Ionen und des pH-Wertes angezeigt.
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