Азотный цикл – неотъемлемая часть существования любого аквариума. Под азотным циклом понимается круговорот аммиака, нитритов и нитратов. Участвуют в нем растения, аквариумные обитатели и бактерии, т.е. все составляющие аквариумной биосистемы.
Что такое азот и откуда он берется в аквариуме?
Азот содержится в молекулах белков, пептидах, аминокислотах, хлорофилле, рибонуклеиновых кислотах, витаминах и т.д. Основным поставщиком азота в аквариуме является корм для рыб, т.к. белка в составе корма обычно 40 – 50%. После поедания корма рыбками выделяются экскременты и мочевина. Так же источником азота могут быть другие органические отходы, например, отмершие листья растений. Вся ”органика” перерабатывается гетеротрофными бактериями, грибами, простейшими, и азот из белков преобразуется в аминокислоты и другие составляющие, в том числе аммоний [NH4+]. Некоторая часть аммония может быть усвоена растениями, оставшееся количество подвергается дальнейшим трансформациям.
Различия между аммиаком [NH3] и аммонием [NH4+]
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 около 0.05% у рыб возникает хроническое поражение жабр. Ядовитость аммония [NH4+] существенно ниже. То есть если в воде имеется преимущественно аммоний, то рыбы не отравятся, а вот если будет такое же количество аммиака, то исход скорее всего будет печальным.
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%. Дальне 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%.
Аммиак окисляется до аммония при pH < 7
На деятельность нитрифицирующих бактерий, которые окисляют аммиак, влияет также температура воды. Чем выше температура – тем больше доля токсичного аммиака. При 28°С вдвое больше токсичного аммиака, чем при 20°С (при равном pH).
Нитрификация
Процесс преобразования аммиака [NH3] → в нитрит [NO2—] → и в дальнейшем в нитрат [NO3—] называется процессом нитрификации.
Бактерии, участвующие в процессе нитрификации, могут находиться в любом месте водоема, но в аквариуме они концентрируются в основном во внешнем фильтре, 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 достаточном наличии кислорода в воде окисляют аммиак до нитритов. Нитрифицирующие бактерии требуют большого количества кислорода, поэтому их еще 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 уникальное 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. Не забывайте регулярно подменивать воду в аквариуме!
Денитрификация
Преобразование нитрата [NO3—] обратно → в нитрит [NO2—] и далее → в газообразный азот [N2] называется процессом денитрификации.
Денитрификация происходит только в анаэробных, с недостатком кислорода участках грунта, которые обычно находятся на глубине более 1 см. Денитрификация – микробное преобразование бактериями рода Pseudomonas, Paracoccus или Bacillus. Нитраты [NO3—] вовсе не являются конечным продуктом разложения аммиака [NH3]. Они используются анаэробными, денитрифицирующими бактериями для извлечения кислорода. Часть нитратов преобразуется анаэробными бактериями обратно в нитриты, которые при переработке окисляются до азота [N2]. Если азот в этом случае не будет употреблен корнями растений, то он растворится в воде и выветрится в обратно в атмосферу.
Корни растений способны доставлять кислород в грунт, предотвращая его от полной анаэробности. В субстрате из крупного гравия вообще не будет анаэробных условий. В субстрате, смешанном из гравия разного размера вероятнее всего будут образовываться локальные безкислородные (анаэробные) зоны денитрификации.
Отравление аквариумных рыб аммиаком, нитритами и нитратами
Симптомы отравления аммиаком:
• Недостаток кислорода и затруднение дыхания
• Нарушение координации движений и попытки выпрыгнуть из воды
• Потемнение окраски тела
• Повреждение жабр
Симптомы отравления нитритами:
• Учащенное дыхание – рыбы держатся у поверхности воды и дышат с трудом
• Судороги, особенно у мелких рыб
• Ткани жабр вместо нормального здорового ярко-красного цвета могут приобрести совсем другой цвет – от фиолетового до коричневого
• Через несколько часов или дней – в зависимости от выносливости данного вида – может наступить смерть
Симптомы отравления нитратами:
• Рыбки становятся вялыми
• Бледнеют жабры, наступает удушье, которое приводит к смерти рыбки
Лечение:
Если произошло резкий скачок аммиака или нитритов, то рыб сразу же нужно пересадить в свежую воду. При отравлении нитратами может помочь подмена аквариумной воды, с применением аквариумной химии (кондиционеров). Обязательно проверяйте концентрацию всех трех параметров в аквариуме, в который вы предполагаете запустить новых рыб, с помощью тестирования и если необходимо, немедленно принимайте меры по исправлению положения.
Профилактика:
Для предотвращения отравлений нужно продумывать производительность фильтра + емкость аквариума + количество рыб + количество корма, даваемого рыбам. Остатки пищи, мертвых рыб и другие органические отходы следует сразу удалять из аквариума. Снижение содержания всех трех параметров в аквариумной воде обеспечивается качественной фильтрацией и подходящим фильтрующим материалом (наполнители внешних фильтров для удаления NH3, NO2—, NO3—).
