Денитрификация происходит в результате жизнедеятельности бактерий, факультативных анаэробов, использующих в отсутствие кислорода нитраты и нитриты в качестве окислителей (анаэробное дыхание). Процесс сопряжен с окислением органических веществ и катализируется особыми ферментами. В ходе денитрификации азот удаляется из почвы и воды в виде газообразного N2, поступающего в атмосферу.
Процесс денитрификации активно протекает во влажных, плохо аэрируемых или затопляемых почвах, эвтрофных водоемах, при рН 7-8, достаточном количестве нитратов и легкодоступного органического вещества. Денитрификацию считают главной причиной потерь азота в земледелии - удобрения могут утрачивать в результате денитрификации до 50% связанного азота. Хотя процессы денитрификации осуществляются микроорганизмами не с целью получения азота, но именно они «замыкают» круговорот азота в экосистеме, возвращая газообразный N2 в атмосферу.
Круговорот азота в настоящее время подвергается сильному воздействию со стороны человека. К значительным изменениям в цикле азота приводят процессы:
- массовое производство азотных удобрений и их использование приводит к избыточному накоплению нитратов;
- подавление деятельности микроорганизмов в результате загрязнения почвы отходами промышленности приводит к снижению скорости превращения аммиака в нитраты;
- азот, поступающий на поля в виде удобрений, теряется из-за отчуждения урожая, выщелачивания и денитрификации, происходит накопление аммонийных удобрений в почве;
- в результате промышленной фиксации молекулярного азота из атмосферы с целью производства азотных удобрений резко нарушается природное азотное равновесие.
Однако эти процессы носят локальный характер. Гораздо большее значение имеет поступление оксидов азота в атмосферу при сжигании топлива на ТЭЦ, транспорте, заводах, особенно в промышленных районах. Под воздействием излучения в атмосфере происходят реакции углеводородов с оксидами азота с образованием высокотоксичных и канцерогенных соединений.