Ciclul azotului într-un acvariu - apă și tot în legătură cu ea - acvariu de întreținere - acvariu -

În practică, acvariu pentru echilibrarea cantității de azot (adică amoniac [NH3]) pentru a arata o săptămână:

= Azot instalație de îndepărtare tăiere + (concentrația în schimbările de apă x apă).

Condițiile de bază a îndepărta excesul de amoniac [NH3] din rezervor este foarte eficient și adecvat substrat biologic de filtrare, crearea condițiilor optime pentru creșterea bacteriilor nitrificatoare. Înțelegerea modului în care descompunerea [NH3] amoniac și filtrare biologică, ajută ciclul azotului cunoștințe.

Ciclul de azot - o parte esențială a ciclului materiei în natură. Azotul conținut în moleculele de proteine, peptide, aminoacizi, clorofila, acizi ribonucleic, vitamine. Fără azot fotosinteză imposibilă, formarea de clorofilă, proteine ​​și procreare.

Azotul din atmosferă este într-un gaz [N2] și este format din doi atomi de azot, atât de puternic legat încât foarte puțin metabolismul organismelor vii au o tehnica care le permite să se rupă, să utilizeze pentru activitatea sa. Dizolvat azot, precum și toate gazele atmosferice care nu este implicată în ciclul nutrienților. In schimb, tot azotul este inclus în circulația substanțelor ca NH3 amoniac.

Unde se azotul?

Noi furnizam constant azot din acvariu cu alimente de pește. [1] Tot ce conține proteine ​​și conține azot. Proteinele conțin o medie de 16% azot. Proteine ​​in dieta este de obicei 40-50%. excrementele de pește este izolat, care conține% amoniac 20-50 [NH3].

Amoniacul [NH3] - un produs secundar al metabolismului organismelor aerobe, inclusiv microorganisme. Este produs și secretat de pești prin branhii lor. El a produs de ciuperci și bacterii. Amoniacul este de asemenea produs prin descompunerea. Toate trăiesc materia în descompunere - hrană neconsumată, excremente de pește, în descompunere țesuturi de plante și alte depuneri organice - proteine ​​contin care sunt degradate [2] în bacteriile din sol pentru a forma amoniac [NH3], mai oxidabile (sub pH<7) до аммония [NH4 + ].

Ciclul de azot este format din două părți - o nitrificare și denitrificare [3].

azot ciclu în rezervor: (1) hrana pentru animale, (2) Amoniac NH3. (3) Nitrit NO2. (4) NO3 nitrat. (5) Apa H2O (6) Acoperire (7) Ingrasaminte (8) O2 oxigen. (9) CO2 Dioxid de carbon

(Fotografie din Wikipedia - enciclopedia liberă)

nitrificare

Mai întâi, bacteriile heterotrofe (Bacterium coli, Bactrium Proteus, Bacterium sublitis) traduce proteinele în peptide și aminoacizi. Alte specii de bacterii heterotrofe transforma aminoacizi la aminele care sunt transformate în acizi organici și în final de amoniu [NH4 +]. Proteinele sunt degradate la heterotrophs amoniu [NH4 +] și un nitrit, urmat de autotrophs la nitrit [NO2] din formula:

Aceasta este o oxidare unic este de numai bacteriile posibile. Ei folosesc energia eliberată pentru traiul lor. După cum se poate observa din ecuația pentru acest proces are nevoie de o mulțime de oxigen. La un miligram de amoniu [NH4 +] oxidat la nitrit, 2,6 mg de oxigen necesar. Pentru oxidarea 1 mg de nitrit de nitrat nevoie de 0,35 mg de oxigen, iar această reacție este mult mai ușor.

bacterii aerobe nitrificatoare suplimentare si Nitrospira moscoviensis Nitrospira marina nitrit oxidat [NO2] în nitrat mai puțin toxic [NO3].

Din ultimele două ecuații arată că procesul de nitrificare se execută numai în mediu (apă), bogat în oxigen. Dar aceasta este doar una - partea aerobă a ciclului de azot. În condiții obișnuite ale ciclului metabolic acvariu se termină aici. Cele mai multe nitrat este consumat de plante pentru creșterea lor, iar partea este afișată cu schimbări de apă pe săptămână. Dar există o a doua parte a procesului: anaerobă (fără oxigen dizolvat), numit denitrificare. Intr-un acvariu sănătos cu sol adecvat și o bună suficientă cultivarea plantelor pentru a forma un ciclu complet anaerob denitrificare este posibilă numai o foarte mică zone adânc în substrat sau în interiorul particulelor de sol din stratul inferior de material poros (lavă, Gravelit®, bloc de beton, etc.) .

denitrificare

„Denitrificare - conversie microbiană (Pseudomonas specii spp.) Nitrate [NO3] în azot gazos [N2], și într-o mai mică măsură, oxid de azot [2O], care intră în atmosferă. Eliberarea de oxid nitric [N2 O] este de interes datorită influenței asupra stratului de ozon atmosferă. Denitrificarea are loc numai sub anaerob, cu deficit de oxigen, statii de sol, care există de obicei sub suprafața sa. " (Azot Ciclism în zonele umede de William F. DeBusk, Universitatea din Florida, Gainesville)

Formată în prima parte a azotatului ciclului de azot [NO3] nu sunt la produsul final al descompunerii amoniacului [NH3]. Acestea sunt folosite de bacteriile denitrificatoare anaerobe pentru a extrage oxigen. O parte din nitrat convertit la nitrit de anaerob înapoi, iar ele sunt folosite de bacterii anaerobe denitrificante la azot oxidat.

In stratul superior al solului acvariu unde o mulțime de oxigen, bacteriile aerobe coloniza, procesoare de amoniu [NH4 +] pentru nitrat [NO3]. Dar, chiar și la o adâncime de câțiva centimetri în sol nu este suficient oxigen pentru apariția nitrificare. Aici incepe sa se dezvolte un alt tip de bacterii - anaerobe, cei care trăiesc fără oxigen.

Într-o canistră și filtre interne convenționale denitrificare nu este posibilă. Acest proces este posibil numai dacă absența oxigenului în filtre speciale - bacterii denitrificatoare, de exemplu, producția Energy Savers Unlimited, Summit Acvatic, Concepte Marine Tehnice, Thiel * Aqua * Tech sau Sera Biodenit ra tor.

Echilibrați diferite culturi de bacterii din sol

Cultura vie la sol de o varietate de bacterii. Există bacterii anaerobe, și sunt cele care, în funcție de conținutul de oxigen în apă sau obținerea aerob sau anaerob. bacterii aerobe nu numai de aprovizionare pentru a azotatului anaerob, dar, de asemenea, din cauza consumului mare de oxigen creează o condiții moderat anaerobe. Schimb avantajos are loc reciproc între cele două tipuri de bacterii în câțiva centimetri din stratul superior al solului (substrat, astfel perturba Nature Aquarium de curățare sifonul solului este extrem de nedorite). Bacteriile anaerobe se descompun nitratul la monoxid de azot gazos [NO] - gaz inofensiv. Se dizolvă în apă și se erodează atmosfera, finalizarea ciclului de azot.

O parte din nitratul este convertit înapoi bacteriile anaerobe în nitriți și amoniu. În cazul în care azotul, în acest caz, ar fi utilizate rădăcinile plantelor, este convertit de bacterii în azot [N2] - un gaz inert chimic și inofensiv, care se dizolvă în apă și se erodeze în înapoi în atmosferă. În cele din urmă să fie echilibrată și procesele denitrificare va proceda simultan cu zonele nitrificare solului și anaerobe în filtru. Gestionarea procesului de denitrificare într-un acvariu este aproape imposibil.

rădăcini de plante sunt capabile să transporte oxigen în sol, împiedicând-o pe deplin anaerob. Substratul de pietriș grosier nu fie condiții anaerobe. Substratul format din pietriș de dimensiuni diferite sunt susceptibile de a fi format (anaerob) zona de denitrificare-oxigen liber locale, care, probabil, va fi ocazia perfecta pentru plante de acvariu - Nature Aquarium.

Concurența pentru amoniu

Testele de laborator au arătat că plantele și alge nu consumă nitrați în cantități semnificative până acolo amoniu (0,02mg / l). Nu vă faceți griji cu privire la nitrificare completă, deoarece în acvariu cu o mulțime de plante, ceea ce este Nature Aquarium, orice competiție suplimentară pentru azot (constând din amoniu) va afecta creșterea plantelor. Prea mult transforma bacteriile de amoniu [NH4 +] pentru nitrit [NO2] ia principala sursă de azot pentru nutriția plantelor.

Nivelul pH-ului este critic pentru nitrificare: intensiv proces are loc la un pH de 7,2 și atinge maximum la pH = 8,3. La un pH mai mic de 7,0 nitrificare este de 50%, cu pH = 6,5 numai 30%. Astfel, in Nature Aquarium, în care pH = 6,8-7,2, condițiile favorabile pentru consumul de amoniu [NH4 +] a fost plante, mai degrabă decât nitrifiante bacteriile din sol, și se filtrează.

bacteriile nitrificatoare sunt slab în competiție pentru oxigen cu bacterii heterotrofe care se descompun substanțele organice în sol - cei care formează un „biologic de oxigen» (cererea de oxigen biologic - BOD), care cu alte creșteri ale plantelor șansa de a utiliza tot amoniacul disponibil [NH3] înainte ca bacteriile nitrifiante .

In Nature Aquarium, cu un număr mare de plante la pH = 6,8-7,2 format aproape toate plantele de amoniac vor fi consumate înainte de a va avea timp pentru a procesa bacteriile nitrificatoare, în special având în vedere efectul chelator al amestecului de lavă și turbă. Aceste plante ajuta la reducerea nivelului de nitrați. Mai târziu, când tăierea azotului vegetal (nitrat) va indica acvariu.

Balanța amoniac NH3 / amoniu NH4 +

Sursa principală de azot în rezervor - este de amoniu [NH4 +]. Dar poate exista, de asemenea, sub formă de amoniac [NH3]. Amoniacul [NH3] - foarte toxic pentru pești, chiar și atunci când conținutul de amoniac [NH3] doar aproximativ 0,05% din branhii pește se produce leziuni cronice. De-a lungul timpului, devine ireversibil.

Apa acidă la un pH mai mic de 7,0, amoniac [NH3] se alătură unui alt ioni de hidrogen H +. NH3 + H2O ---> NH4 + + OH -. Acest lucru este mult mai puțin toxic formă încărcat pozitiv sau ionizate de amoniac [NH3] se numește amoniu [NH4 +]. Odată cu căderea pH mai amoniac toxic este convertit în amoniu [NH4 +] - pH este redus cu un grad de amoniac toxic [NH3] devine de 10 ori mai puțin. În condiții normale, rezervorul cu pH = 6.5-7.2 aproape întreg amoniacul toxic [NH3] este ionizat la amoniu netoxic [NH4 +]. La pH = 7,0 amoniac [NH3] circa 0,33%, cu pH = 6,0 - doar 0,03%.

[2] Descompunerea de mineralizare a materiei organice are loc prin realizată de către bacteriile heterotrofe. Mineralizarea este distrugerea substanțelor organice în substanțe anorganice. În această formă de substanță anorganică - azot, fosfor, carbon și compuși ai acestora.

[3] amoniac Transformarea NH3 -> nitrit NO2 -> proces nitrat NO3 este numit nitrificare. Conversia nitrat -> nitrit -> azot numit denitrificare. Aceste procese au loc în general în sol și biofiltrul acvariu.