Stikstof is een cruciale bouwsteen voor levende organismen, eiwitten bestaan voor een belangrijk deel uit stikstof. Op zich is stikstof als element niet schaars, bijna 80% van de lucht bestaat uit stikstofgas. Maar dit gas is niet bruikbaar voor planten en dieren, het kan enkel opgenomen worden als nitraat NO3 of in sommige gevallen als ammonium NH4. Een aantal bacteriën zijn in staat om stikstofgas in nitraat om te zetten, en zo stikstof beschikbaar te maken voor planten. Dat vraagt energie die bacteriën bijvoorbeeld van de planten zelf kunnen krijgen (vb in wortelknolletjes van vlinderbloemigen)
Het omgekeerde proces is ook mogelijk, daarbij zetten bacteriën nitraat en andere hoogwaardige verbindingen terug om in stikstofgas en gebruiken de vrijkomende energie. Hierdoor kan deze vorm van stikstof niet langer door planten gebruikt worden. Wat wordt nitraatreductie of denitrificatie genoemd.
Als er teveel nitraat of ammonium in een vegetatie aanwezig is, zullen enkele planten hiervan profiteren ten koste van de andere soorten met als gevolg verbraming, verneteling of vergrassing. Vandaar de PAS, de programmatische aanpak van stikstof. Een van de strategieën, naast de aanpak bij de bron (verkeer, landbouw, industrie), is de natuurlijke denitrificatie maximaliseren. Daarvoor gaan we eerst dit proces eens bekijken.
Nitraat, of NO3- of ook stikstofoxide genaamd, kan in zuurstofloze omstandigheden de rol spelen van zuurstof voor de ademhaling van micro-organismen. In plaats van water wordt dan stikstofgas gevormd. Dat proces vindt plaats in de waterverzadigde zone en we noemen het anaërobe denitrificatie.
Nitraat zal hierbij door micro-organismen worden gebruikt om in zuurstofloze omstandigheden organisch materiaal af te breken. Daarbij wordt achtereenvolgens nitriet, lachgas en uiteindelijk stikstofgas gevormd, waarna de stikstof uit het systeem verdwijnt. Vernatting zal dus zorgen voor een afname van de hoeveelheid nitraat maar ook organische stof in de bodem.
Overigens kan het proces ook plaats vinden met pyriet in plaats van organische stof. Dan reageert ijzersulfide met nitraat tot ijzerhydroxide, koolzuurgas en sulfaat.
De chemische reacties, ter volledigheid
Met organisch materiaal
2 NO3− + 10 e− + 10 H+ + 2 H+ → N2 ↗ + 6 H2O
Met pyriet
2 FeS2 + 6 NO3− + 2 HCO3- → 3 N2 ↗ + 2 FeOOH + 4 SO42- + 2 CO2