|  | о воде и грунте :: секреты воды |
Азотный цикл в аквариуме
Часть третья
Денитрификация
Денитрификация - процесс, при котором микроорганизмы перерабатывают нитрат NO3, в результате чего образуется газообразный азот N2. Если посмотреть шире на азотный цикл, денитрификация выводит азот из системы, а не предоставляет его ей же для усваивания.
Большинство денитрифицирующих бактерий являются гетеротрофными (такие как Paracoccus прочие псевдомонады), используя органический углерод, водород или сульфид водорода (сероводород) в качестве донора электрона или нитрат в качестве акцептора электрона. Донор электрона окисляется до СО2, Н2О или сульфтов, и одновременно нитрат восстанавливается до молекулярного азота N2.
Денитрифицирующим бактериям необходим источник энергии и вещество-окислитель, например нитрат.
Такой процесс может протекать в среде с ограниченным присутствием кислорода благодаря анаэробным бактериям. В морском аквариуме он протекает в мелком песке, внутри ЖК (живых камней) или в иле.
В пресном аквариуме в результате этого процесса часто образуется опасный сероводород, но если поддерживать уровень кислорода в воде выше 1 ррм, то этого можно избежать.
Корни растений способствуют поддержанию баланса кислорода в грунте и удалению нитратов, доставляя некоторое, весьма малое количество кислорода в субстрат, что способствует превалированию процесса восстановления азота над процессом восстановления серы (в среде с нулевым содержанием кислорода).
 |
В упрощенном виде, аэробная нитрификация протекает на глубине от 2.5 до 5 см. субстрата, в то время как связывающие азот анаэробные бактерии окисляют нитрат на глубине от 5 до 10 см. (Примечание: чем крупнее грунт, тем глубже, и наоборот: чем мельче песок, тем меньше глубина протекания этих процессов). И далее, связывающие серу анаэробные бактерии, производящие сероводород, обычно заселяют субстрат на глубине более 7-10 см.
Существует много факторов, влияющих на эти процессы и характеризующие их: размер грунта, количество корней растений и глубина, на которую они уходят, а также глубина, на которую уходят некоторые черви и веслоногие.
Использование воздушных шлангов на глубине более 13-15 см. для производства очень небольшого и контролируемого количества пузырьков воздуха может увеличить темп денитрификации, при этом уменьшая темпы восстановления серы.
Картинка выше схематично демонстрирует глубину, на которой протекают обсуждаемые процессы и ее изменение в связке с размером частиц грунта.
Стоит сказать, что много премиумных товаров для запуска пруда или аквариума или нейтрализации загрязнений в них содержат анаэробные гетеротрофные бактерии и могут быть полезны, если планируется увеличить бионагрузку на систему, чтобы при этом помочь ей справиться с повышенным нитратом и уменьшить воспроизводство сероводорода от разложения органических загрязнений, что, в свою очередь, также сказывается на прозрачности воды и вспышке водорослей.
Вопросы, связанные с производством сероводорода как в морских, так и пресноводных аквариумах (больше в последних), являются весьма полемическими, зачастую оставляя нас с неясными ответами.
Например: нужна ли вообще анаэробная денитрификация в пресноводном аквариуме, если при этом возникает перспектива появление сероводорода в системе?
Согласно недавним исследованиям (совершенно не однозначным, на мой взгляд), в аквариумной среде можно добиться анаэробной нитрификации и при этом не достичь опасного уровня сероводорода.
Сигнальным признаком присутствия сероводорода являются черные зоны в глубоких слоях песка или грунта, будь то морской аквариум, пресный аквариум или пруд (особенно пруд!). Запах протухших яиц также является признаком сероводорода. Кстати, интересный момент: в результате последних исследований было выявлено, что при увеличении содержания сероводорода в воздухе человеческое обоняние начинает быстро блокировать и не замечать этот запах.
Ключ к безопасной нитрификации в аквариуме без выработки сероводорода - это создание условий для проникновения некоторого количества кислорода в субстраты. В морском аквариуме черви, веслоногие и другие обитатели аквариума способствуют этому. В пресноводном аквариуме корни растений берут на себя эту роль, по ходу также удаляя аммиак и нитраты.
Осторожная сифонка (а иногда и неглубокое перемешивание грунта) также может помочь, но следует помнить, что глубокое копание субстрата может высвободить сероводород, до этого без особого вреда находившийся на глубине (обычно глубже 10 см).
Биофильтрация
Природа, на счастье аквариумиста, способна разместить много бактерий на небольшом клочке пространства. Все, что нужно для роста бактерий – это аммиак и насыщенная кислородом вода. Это и есть начало азотного цикла и роста колонии бактерий.
Вода идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому если ваш биофильтр или грунт забиты мусором или же наростами из бактерий, не участвующими в нитрификации, то и сама нитрификация будет проходить неэффективно.
Относительно новые научные данные демонстрируют нам, что нитрифицирующие бактерии «липкие» и пристают ко всем поверхностям в виде налёта, благодаря экзополимерным веществам на своей клеточной стенке. Поэтому встряхивание наполнителей фильтра при полоскании (только не в водопроводной воде) или сифонка грунта не разрушат колонию бактерий. В целом колония выглядит как «налет слизи».
Вот почему простое добавление воды из успешно действующего аквариума в новый аквариум не имеет значимого эффекта для запуска азотного цикла, и по этой же причине подмена воды в запускаемом аквариуме не повредит бактериям, разве что уменьшит их питательную базу в столбе воды, и, собствено, вот почему миф о том, что УФ-стерилизатор убивает нужные аквариуму бактерии, является именно мифом.
Просто помните, что вам нужен растворенный в воде кислород (5-7 ррм) и большая площадь для размещения колонии бактерий. Фильтры типа мокрый-сухой (wet-dry), губковый фильтр, керамические наполнители и неплотные, верхние слои грунта являются излюбленным местом роста колоний бактерий. Добиться эффективной нитрификации не получится без адекватной площади для заселения бактериями даже в богатой кислородом воде.
К слову, о насыщенности воды кислородом и фильтрам типа bio-wheel (био-колесо). На интернет-форумах время от времени всплывают обсуждения и видео-ролики касательно самодельных фильтров, построенных по схеме био-колеса, которые основаны на ложном представлении о том, что в условиях аквариума такие типы фильтров, как канистровый, губковый или песочный, сами по себе не в состоянии обеспечить бактерии необходимым количеством кислорода. Если это так, то почему же губковый и песочный фильтры «обставляют» био-колесо в сравнительных тестах в условиях повышенных загрязнений?
Кроме того, в фильтрах с био-колесом не поддерживаются условия для анаэробной фильтрации, которая весьма приветствуется в морских рифовых аквариумах (впрочем, как и в губковом и песочном фильтрах, правда, они для того и не предназначены).
Как было отмечено ранее, фильтры с био-колесом очень популярны, но, по моим наблюдениям, они слишком переоценены. К особенностям их работы относится то, что в них накапливаются отложения из солей, растворенных в воде (и определяющих жесткость воды), и фильтр через некоторое время может просто «встать».
Кроме того, удаление этого типа фильтра из аквариума, по моим тестам, оказывает наименьшее воздействие на аквариум в целом по сравнению с эффектом от удаления фильтров губкового или песочного типов. Поэтому био-колесо рекомендуется использовать с пре-фильтрами или в связке с сампом (в морских аквариумах).
(Прим.переводчика: в различных статьях г-н Стромайер часто упоминает о так называемом «косвенном» тесте эффективности фильтра, когда снимаются показания общего состояния воды, рыб и аквариума в целом до и после удаления этого фильтра из аквариума; по этой разнице делается заключением об эффективности биофильтрации в конкретном аквариуме)
Канистровый фильтр также является хорошим нитрификатором при условии использования соответствующего наполнителя (керамические кольца, или, еще лучше, вулканический камень, или другие коммерческие наполнители с большой поверхностной площадью) при неплотной посадке и регулярном полоскании.
Биофильтрация при добавлении в аквариум медицинских препаратов
При использовании медпрепаратов и, в частности, грампозитивных антибиотиков и антимикробных средств в вашем аквариуме или пруде, возможно, будет нанесен ущерб важным аэробным нитрифицирующим бактериям, либо они будут просто уничтожены.
Однако бОльшая часть рыбных болезней относится к грамотрицательным, так что использование, например, Канамицина не нанесет ущерба биофильтру при правильном применении, что включает в себя подмену воды перед каждым внесением препарата.
Иногда в сложных случаях с неясным диагнозом или при болезнях, вызванных стрептококками, либо при лечении глазной инфекции, рыб приходится лечить препаратами с широким спектром действия, с применением комплекса антибиотиков, или сильными грамположительными антибиотиками, такими как эритромицин.
В таких случаях я бы рекомендовал усилить биофильтрацию, увеличив количество «зрелых» биофильтров в аквариуме, с заменой этих фильтров (или наполнителей) каждые 3-4 дня при обязательном контроле уровня аммиака.
Последнюю замену фильтров/наполнителей нужно провести через 2 дня после последнего внесения препаратов. Дополнительная поддержка вашим биофильтрам в виде добавок бактериальных препаратов во время и после лечения также категорически приветствуется.
Насчет концентраций аммиака
В здоровом аквариуме уровень аммиака и нитритов должен составлять 0 ррм. В пресноводном аквариуме уровень нитратов должен быть 15-50 ррм (ниже 15 ррм – плохо для аквариумов с растительностью).
В здоровом морском аквариуме уровень нитратов не должен превышать 40 ррм. В здоровом рифовом аквариуме нитраты не должны превышать 20 ррм (а лучше еще меньше; многие обладатели «рифов» стараются поддерживать нитраты на уровне не более 10 ррм).
|
|
|
|
|
