질산화 작용은 질소 순환의 초석이자 우리의 수자원 품질을 보장하는 데 중요한 과정입니다. 이는 특정 유형의 미생물에 의해 매개되는 생물학적 과정으로, 암모니아를 질산염으로 전환합니다. 질산화 작용의 과학을 이해하는 것은 폐수 처리 및 환경 보호에서 미생물 제제의 중요성을 이해하는 데 핵심입니다.

이 과정은 하수, 농업 유출수, 산업 폐수를 포함한 다양한 수원에서 존재하는 암모니아(NH3) 또는 그 이온 형태인 암모늄(NH4+)에서 시작됩니다. 질산화 작용의 첫 번째 단계는 암모니아를 아질산염(NO2-)으로 산화시키는 것입니다. 이 과정은 주로 암모니아 산화 박테리아(AOB) 및 암모니아 산화 고세균(AOA)으로 알려진 박테리아 그룹에 의해 수행됩니다. 이 미생물들은 암모니아를 에너지원으로 사용하여, 주로 효소인 암모니아 모노옥시게나아제(AMO)를 포함하는 일련의 효소 반응을 통해 이를 전환합니다. 중간 생성물인 하이드록실아민은 아질산염으로 더욱 산화됩니다.

질산화 작용의 두 번째 단계는 아질산염을 질산염(NO3-)으로 산화시키는 과정입니다. 이 단계는 *Nitrobacter* 및 *Nitrospira* 속과 같은 아질산염 산화 박테리아(NOB)라는 다른 박테리아 그룹에 의해 수행됩니다. 이 박테리아는 아질산염을 에너지원으로 활용하여 질산염으로 산화시킵니다. 이 전체 2단계 과정은 호기성 조건을 필요로 하며, 이는 박테리아가 효과적으로 기능하기 위해 충분한 산소가 존재해야 함을 의미합니다.

전체 반응은 다음과 같이 요약할 수 있습니다:

2 NH4+ + 3 O2 → 2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O (암모니아에서 아질산염으로)

2 NO2- + O2 → 2 NO3- (아질산염에서 질산염으로)

수처리에서 질산화 작용의 중요성은 암모니아를 제거하는 능력에 있습니다. 암모니아는 낮은 농도에서도 수생 생물에게 매우 독성이 강합니다. 질산염은 일반적으로 암모니아보다 독성이 낮지만, 과도하게 존재할 경우 부영양화를 유발할 수 있습니다. 그러나 많은 폐수 처리 시나리오에서 질산화 작용을 통해 생성된 질산염은 이후 질산염을 질소 가스로 다시 전환하는 과정인 탈질 작용을 통해 제거됩니다.

질산화 작용의 효율성은 pH, 온도, 용존 산소 수준 및 억제 물질의 존재를 포함한 다양한 환경 요인의 영향을 받을 수 있습니다. NINGBO INNO PHARMCHEM CO.,LTD.와 같은 회사에서 공급하는 전문 질산화 시약은 이러한 유익한 박테리아의 농축 배양을 도입하여 이 과정을 향상시킵니다. 이러한 시약은 강력한 질산화 개체군을 구축하고 유지하는 데 도움을 주어 암모니아 제거 효율을 개선하고 더 깨끗한 물 배출을 보장합니다. 질산화 작용의 과학은 환경 정화에서 미생물의 힘과 효과적인 생명공학 도구로 이러한 자연 과정을 지원하는 것의 중요성을 강조합니다.