 |
Нитратный цикл в аквариуме
|
|
|
|
Для чего нужна фильтрация
Как и всякий живой организм, рыбы, в результате своей жизнедеятельности, выделяют различные вещества, которые загрязняют воду, делая ее плохо пригодной для рыб. Мы тоже используем фильтрацию для нас самих, начиная от отдельного санузла в квартире и кончая еженедельной уборкой комнаты - пылесосим и подметаем пол (к сожалению, я видел много аквариумистов, у которых фильтрация в аквариуме была на недосягаемой высоте, а фильтрация в комнате оставляла желать лучшего). Рыбы вынуждены жить в прямом смысле слова окруженными собственным мусором. Помимо всего прочего, это приводит к стрессу у них и, как следствие, задержке в росте, потере окраски и плохой сопротивляемости болезням. Интересно, как вы бы чувствовали себя, живя всю жизнь в куче мусора? Проблема усугубляется тем, что в аквариуме обычно находится много рыбы и мало воды, в том время как в природе - наоборот. Очевидно, что небольшой аквариум с большими рыбами требует большего внимания, чем большой, засаженный растениями, аквариум с несколькими маленькими рыбками, в котором, в принципе, фильтрация может поддерживаться находящимися в нем микроорганизмами и растениями. Важным источником мусора в аквариме является корм, которого обычно бывает много, чем мало.
К сожалению, чистая на вид вода - недостаточное условие для успешного содержания рыб. Очень часто рыбы начинают умирать в воде, которая кристально чистая и начинающий аквариумист задается вопросом, что случилось в аквариуме, который был куплен неделю назад и в него посажены 10 красивых рыбок, которые внезапно умерли. Ответ несложен - наличие аммиака в воде, который не перерабатывается бактериями, которых нету в новом аквариуме, приводит к гибели рыб.
|
|
|
Аммиак и аммоний образуются при разложении молекулы белка и являются наиболее токсичными из продуктов жизнедеятельности рыб, которые выделяют его при дыхании. Также они образуются как продукт гниения органической материи в воде.
Аммиак (ammonia) растворяется в воде с образованием пары ионов - аммоний (ammonium) NH4 и OH.
NH3+H2O <-> NH4+ + OH-
Однако, при повышенном значении pH воды (т.е. более щелочной воды) и температуре образуется свободный аммиак NH3 и молекула вода, Свободный аммиак гораздо более токсичен для рыб чем его ион. Например, при pH8 только 5% аммиака существует в свободном виде, в то время как время при pH9 уже 20% свободного аммиака. Поэтому, аквариум с африканскими цихлидами требует гораздо больше внимания к чистоте воды (однако это не значит, что можно не обращать внимание на фильтрацию в аквариуме с южно-американскими рыбами, живущими в кислой воде, эффективность бактерий, перерабатывающих аммиак ниже в кислой воде). Аквариум с повышенной температурой также требует большего внимания, например при повышении температуры с 15С до 25С приводит к увеличению содержания свободного NH3 почти в два раза. Токсичность аммиака уменьшается в соленой воде, примерно на 30: чем в пресной воде с такими же параметрами.
В дальнейшем, под словом аммиак будут пониматься два химических соединения - аммиак (NH3) и аммоний (положительно заряженный ион NH4+). Поскольку они оба присутствуют в воде, оба ядовиты, то, с точки зрения аквариумиста, при описании процессов фильтрации между ними нету разницы.
Летальный уровень аммиака составляет примерно 0,2 - 0.5 mg/l для различных рыб, максимальный допустимый уровень составляет 0.01-0.02 mg/l. Однако и при таком уровне, некоторые рыбы оказываются подверженными стрессу, что ослабляет их сопротивляемость болезням. Поэтому можно сказать, что уровень аммиака в аквариуме должен быть нулевым (при тестировании воды цвет индикатора меньше первого деления шкалы)
|
|
|
В результате биологической фильтрации аммиак преобразуется в менее токсичные нитриты (с буквой И) и, затем, в гораздо менее токсичные нитраты (с буквой А). Уровень токсичности нитратов для деликатных рыб составляет 50-300 mg/l (для икры и мальков они гораздо токсичнее). Подробней об этом написано в разделе про биологическую фильтрацию.
Не надо думать, что ион аммония не опасен. Он опасен тоже, но в меньшей степени. Понижение pH и температуры воды приводит к снижению токсичности аммиака, однако при этом эффективность бактерий, перерабатывающих аммиак падает. Оптимальные условия для них - нейтральная вода (pH около 7) и температура около 30C. При pH ниже 5, их жизнедеятельность практически прекращается. Поэтому не надо лить уксусную кислоту в аквариум для уменьшения токсичности аммиака. Она уменьшится, но его никто не будет при этом перерабатывать.
к началу страницы
Виды фильтрации
По своему механизму фильтрацию можно разделить на три большие группы:
- Механическая - фильтр служит для задержки крупного, не растворенного в воде, мусора. Поскольку экскременты рыб и остатки пищи являются источником токсичного аммиака, то наилучший способ не допустить гниения - это удалить их из аквариума (к тому же крупный мусор в аквариуме некрасиво выглядит). Что и достигается путем использования крупноячеистого фильтра или губки, который регулярно надо промывать. К подобной механической фильтрации можно и отнести и регулярную чистку дна сифоном, которую надо делать при каждой смене воды. Механическая фильтрация может использоваться и для очистки воды от взвешенных частиц, например, с использованием диатомового фильтра, который способен даже отфильтровать водоросли, вызывающие "зеленую воду".
- Химическая - фильтр удаляет растворенные в воде вещества. Наиболее популярным видом химической фильтрации является использование активированного угля. Другим способом является использование различных ионообменных смол (например, цеолита (zeolit) для удаления аммиака из воды). К химической фильтрации можно отнести и флотационные колонки (protein skimmer), которые удаляют органические молекулы из воды прежде чем они будут разложены с выделением аммиака. Озонаторы тоже в какой то степени выполняют химическую фильтрацию путем окисления органики.
- Биологическая - наиболее важный вид фильтрации, в результате которого токсичный аммиак преобразуется в нетоксичные нитраты. Это осуществляется бактериями, Подробно данная фильтрация рассмотрена ниже. К этому же типу фильтрации можно отнести и поглощения аммиака, нитратов, фосфатов и других веществ растениями и водорослями. Подробней это описано в разделе про водоросли.
Между этими видами фильтрации нельзя провести четкой границы. например, механический фильтр или активированный уголь служат и местом заселения бактерий, которые разлагают аммиак. Среда для био-фильтрации задерживает мусор и т.д. Поэтому надо говорить о совокупности всех видов фильтрации.
|
|
|
к началу страницы
Нитратный цикл в аквариуме
Этот цикл - один из многих биологических циклов, происходящих в аквариуме. Но именно он наиболее важен для понимания процесса фильтрации воды от токсичного аммиака.
Здесь цикл изображен в упрощенном виде и показаны только основные детали. Аммиак и аммоний образуются при дыхании рыб, гниении растений и прочей органики. Про их токсичность сказано выше. В результате деятельности бактерий аммоний превращается в нетоксичные нитраты, которые поглощаются растениями. Наряду с нитратами, растения поглощают аммиак/аммоний и нитриты, даже предпочитая аммиак/аммоний, поскольку при этом затрачивается меньше энергии, но полагаться на этот процесс можно только в исключительных случаях, когда аквариум представляет собой заросший сад, поэтому для начинающих аквариумистов такой способ фильтрации слишком сложен.
В местах аквариума, где недостаточно кислорода, происходит обратный процесс - анаэробные бактерии извлекают необходимый им кислород из молекулы нитрата. Такой процесс используется для биологической денитрации - уменьшения содержания нитратов в воде. В аквариуме такие процессы развиваются, например, в грунте, где может возникнуть недостаток кислорода. Следует заметить, что бактерии извлекают кислород и из сульфатов и при этом образуется газ H2S, имеющий запах тухлых яиц. Именно этот газ поднимается пузырями из загнившего грунта, если его поворошить. Этот газ очень токсичен для рыб и при его появлении следует заняться грунтом основательно.
к началу страницы
|
|
|
