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有机污染物在土壤微生物的作用下，可以使有机物逐步无机化或腐殖质化。

1.有机物的无机化

含氮有机物在土壤微生物的作用下，首先分解成氨或铵盐，称为氨化阶段。如果氧气充足，在亚硝酸菌的作用下，氨就被氧化成亚硝酸盐，并且进一步在硝酸菌的作用下氧化成硝酸盐，这称为硝化阶段。如果氧气不足，在厌氧条件下，就不能完成硝化阶段。

含硫和磷的有机质，在氧气充足的条件下可最终转化为硫酸盐或磷酸盐而达到彻底无机化。在厌氧条件下则产生硫醇、硫化氢或磷化氢等恶臭物质，和含氮有机物产生的氨等一起以恶臭污染环境。

含碳有机物在氧气充足的条件下最终被分解、氧化成二氧化碳和水，在厌氧条件下则产生甲烷。

2.有机物的腐殖质化

有机物在微生物的作用下分解成为简单的化合物的同时，又重新合成复杂的高分子化合物，称为腐殖质。腐殖质是一种质地疏松、暗褐色的、含氮量很高的有机化合物，它的成分很复杂，其中含有木质素、蛋白质、碳水化合物、脂肪和腐殖酸（如胡敏酸、富里酸等）。腐殖质化学性质稳定，病原菌已经死灭，卫生上是安全的，不招苍蝇，没有不良臭味，有机物达到了理想的无害化程度。腐殖质又是理想的农业肥料。所以，人工堆肥法处理有机污染物，就是使大量有机污染物在短时间内转化为腐殖质而达到无害化的目的。