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Als Nitrifikation bezeichnet man die biologische Umwandlung von Ammonium- und Nitritoxidation zu Nitrat.
Ammonium-Ionen werden im natürlichen Stoffkreislauf durch Nitrosomabakterien in Nitrit-Ionen umgewandelt. Die Oxidation von Nitrit-Ionen zu Nitrat-Ionen erfolgt durch Nitrobacter. Auf diese Weise wird der Boden mit Nitrat angereichert und dieses steht den Pflanzen als Mineralsalzion für den Stoffwechsel zur Verfügung. Die beiden Bakteriengruppen nutzen diese Vorgänge für die Energiegewinnung. Enzyme einer verkürzten Atmungskette stellen aus dem Energiegewinn ATP her.
Auch die Denitrifikation dient einigen anaeroben Bakterien zur Energiegewinnung (Nitratatmung), indem sie Nitrat-Ionen zu Stickstoff umwandeln. Indem sie Nitrat in Luftstickstoff umwandeln, schließen sie den Stickstoffkreislauf in der Natur.

Nitrit-Ionen sind ein wichtiges Zwischenprodukt des Stickstoffkreislaufs der Natur. Lebewesen sind ihnen ständig ausgesetzt. In der Mundhöhle können sie auch aus Nitrat-Ionen reduziert werden. In weiterführenden Stoffwechselprozessen reagieren diese Ionen mit Aminen zu Nitrosaminen. Aus ihnen entstehen Carbenium-Ionen, die die DNA-Stickstoffbasen methylieren. Bei Nichtreparatur können diese DNA-Schäden Mutationen auslösen.