Hallo Nemo,
Ich frage mich gerade, ob bei der Reduktion von Nitrat nicht
erst wieder Nitrit entstehen muss.
es gibt bei der Denitrifikation sicher viele Mikroorganismen mit verschiedenen Stoffwechselwegen, die Hand in Hand arbeiten. Laut Wikipedia gibt es einige Bakterien, die prinzipiell Nitrat nur zu Nitrit reduzieren können, um Sauerstoff zu gewinnen. Das Nitrit kann dann unter Luftabschluss von anderen Bakterienstämmen (Pseudomonaden, Flavobacter) bis hinunter zum Stickstoff weiter reduziert werden oder es wird in den aeroben Zonen des Aquariums von anderen Bakterien (Nitrobacter) wieder zu Nitrat veratmet. Es gibt allerdings auch Bakterien, die Nitrat bis runter zum atomaren Stickstoff reduzieren können.
Die Frage, wie die die Reduktion von Nitrat zu Stickstoff genau abläuft, kann wohl nur ein Biochemiker beantworten, vielleicht geht sie auch ins Philosophische. Die Reaktionen laufen im Zellstoffwechsel ja nicht frei ab, sondern an Cytoplasmamembranen oder den Zellorganellen der reduzierenden Bakterien. Dabei wird auch kein freies Nitrat verstoffwechselt, sondern dieses vorher in organischen Komplexen gebunden, die dann den Ladungstransfer katalysieren. In so eine Reaktionskaskade bleibt das Stickstoffatom vermutlich so lange organisch gebunden, bis alle Reduktionsschritte abgelaufen sind. Es wäre vermutlich nicht ganz korrekt zu sagen, dass als Zwischenstufe Nitrat gebildet wird, wenn dieses niemals als freies Ion vorliegt.
Wodurch dieser Prozess, wie gewöhnlich alle anaeroben Vorgänge
im Aquarium, zumindest vom Potential her, wiederum hoch giftig
wäre?
Die Möglichkeit besteht, wie gesagt. Es gibt Bakterien, die Nitrat nur bis zum Nitrit reduzieren können und dieses freisetzen. Da solche anaeroben Reaktionen aber wegen des geringen damit verbundenen Energiegewinns für die Bakterien sehr langsam ablaufen, wird die Nitrifikation durch aerobe Bakterien, wie Nitribacter, deutlich effizienter und damit schneller ablaufen und evlt. gebildetes Nitrit nach dem Filterdurchlauf, sobald wieder Sauerstoff zur Verfügung steht, vermutlich sofort wieder oxidiert.
Andererseits, warum braucht man dann überhaupt erst Nitrat?
Die Mikroorganismen denken nicht wie Aquarianer, sondern versuchen einfach in der biologischen Nische, die sie besiedeln, zu überleben. Dazu müssen sie für ihren Stoffwechsel Energie gewinnen. Unter aeroben Bedingungen geschieht dies über die Atmung, also über Oxidationsprozesse. So wird beispielsweise Nitrit zu Nitrat oxidiert. Egal ob man dies nun braucht, die Bakterien produzieren es halt als Abfallprodukt der Atmung, so wie wir aus Sauerstoff CO2 produzieren, ohne eine Verwendung dafür zu haben. 
Wird der freie Sauerstoff auf dem Weg in den Tiefen des Filters durch die atmenden Bakterien aufgezehrt, müssen die Keime, die diese anaeroben Zonen bewohnen, andere Tricks anwenden, um Energie zum Leben zu gewinnen. Dies geschieht z.B., indem sie Sauerstoff von einer Substanz auf eine Andere übertragen. Wird bei der Oxidation der zweiten Substanz mehr Energie frei, als zur Reduktion des Nitrates aufgewandt werden muss, bleibt für die Bakterien unterm Strich ein kleiner Energiegewinn, der zum Leben reicht. Was dabei nun gebildet wird, ist den Bakterien aber auch Wurscht. Die einen können halt bis Stickstoff, die anderen nur bis Nitrit.
Gruß, Jesse
