Азотный цикл.
Азотный цикл еще называют Синдромом нового аквариума. И этим уже все сказано. Попробуем разобраться что же это такое и при чем тут новый аквариум.
Для начала стоит выяснить откуда в аквариуме появляется азот. А он содержится в основном в белках. Корм рыбы на 40-50% состоит из белков. Так же источником азота в аквариуме могут служить отмирающие части листьев растений, органические отходы рыб, а так-же разлагающиеся останки рыб. Это все происходит в новом, только что запущенном аквариуме. И вот тут начинается самое интересное.
Аммиак в воде может присутствовать в двух формах – как собственно аммиак [NH3] и как ион аммония [NH4+]. Аммиак [NH3] – крайне токсичен для рыб, уже при содержании его в воде 0.05% у рыб возникает хроническое поражение жабр. Ядовитость аммония [NH4+] существенно ниже. Т.е. при одинаковой концентрации аммиака и аммония в аквариумной воде, отравление рыб аммонием невозможно.
Процентное соотношение содержания в воде аммиака и аммония напрямую зависит от уровня кислотности (рН) воды. При рН = 6.5 содержание аммиака примерно 0.1%. При рН = 7 – 0.5%. Дальше по мере роста рН значение аммиака начинает расти в катастрофических размерах. При рН = 8 уже 5%, а при рН = 8.4 уже 10%. При рН = 9 аммиака может быть уже и все 40 – 50%.
В любой аквариумной воде присутствуют бактерии, которые преобразовывают аммиак в другие, менее токсичные элементы.
Бактерии, участвующие в процессе нитрификации, концентрируются в основном в фильтре, вернее в фильтрующем материале фильтра, в верхнем слое грунта и других местах с хорошим течением: здесь аэробные бактерии находят приток питательных веществ и достаточную концентрацию кислорода.
Преобразование аммония приходит с помощью бактерий рода Nitrosomonas и Nitrosococcus, которые при хорошем наличии кислорода в воде окисляют аммиак до нитритов. Нитрифицирующие бактерии требуют большого количества кислорода, поэтому их называют аэробными. Чтобы один миллиграмм аммония [NH4+] окислить до нитрита, нужно 1.5 мг кислорода. При этом образуется молекула [NO2—] (нитрит) + два иона водорода [2H+] + молекула воды [H2O] + энергия, которая собственно и нужна была бактериям. Это окисление возможно только бактериями. Нитрит немного лучше аммиака, но так же весьма ядовит. Допустимая концентрация 0.1 мг/л, но не более 0.2 мг/л, показания выше опасны для жизни рыб.
Далее аэробные бактерии рода Nitrospira и Nitrobakter так же при участии кислорода окисляют нитриты [NO2—] до нитратов [NO3—]. Здесь кислорода требуется уже гораздо меньше – около 0.5 мг. Нитраты значительно менее токсичны (опасны, как правило, в концентрации от 50 мг/л), хотя в больших количествах приводят к снижению иммунитета, ухудшению окраски и в дальнейшем к гибели рыбы. Избыточное количество нитратов удаляется из аквариума с простой подменой воды.
Итогом всего этого процесса нитрификации являются нитрат-ионы и ионы водорода.
Естественный путь удаления нитратов – это поглощение их водными растениями. Но, чтобы этот процесс был заметен, растений в аквариуме должно быть действительно много и они должны хорошо себя чувствовать, что, в первую очередь, зависит от подходящего освещения. Поглощение нитрат-ионов растениями является следующим звеном азотного цикла. Очевидно, что в аквариуме с небольшим количеством растений или с медленно растущими растениями, такими как, например, анубиасы роль этого звена крайне незначительна. Ну а при замене растений их пластиковыми копиями удаление нитратов ложится полностью на плечи аквариумиста. Большие и частые подмены воды выведут нитраты из аквариума.
На приведенном графике видно что примерно на 10 сутки запуска аквариума приходится максимальное количество растворенного в воде аммиака и аммония. Вот тут и вступают в работу нитрифицирующие бактерии перерабатывая его в нитрит. Дальше аэробные бактерии перерабатывают нитрит в нитрат, который уже может усваиваться растениями в аквариуме.