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硝化菌的理想工作环境

2009-09-25 17:45:36 来源:天天宠物网 浏览:824
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鱼缸内的垃圾,比如屎、所有大细生物尸体、分泌物、吃剩的食物等,都是有机化合物,会被NH3生产菌吃了,化作NH3 / NH4,是为氨化作用。NH3有毒,NH4冇(有说有毒,不过轻微)。两者的相对含量,与水的pH有关。pH每上升1.0,NH3的含量升十倍。Ph7时有99.7%NH4,0.3% NH3;pH8.4时有84.7% NH4,15.3% NH3。 硝化作用nitrification是两个步骤,1), NH3化为NO2。2), NO2化为NO3。由两种细菌,化NH3菌和化NO2菌负责,它们统称硝化菌。硝化菌的理想工作环境:

1,温度:摄氏8-30度。30度为最佳〔1〕,即工作效率最高。所以在开缸时,把水温调至30度,有最好效果。

2,pH: pH7.5 – 8.5〔1〕。在pH6或以下,硝化工作会慢下来,甚至停下。所以水草缸中,ADA的泥不是正,因太酸,pH肯定低过6,这使泥中完全没有硝化作用。海水、淡水的硝化作用,会生产H离子,副作用是使水质的pH下降,即消耗碱性。其公式是:NH3 + 2O2化为NO3 + H2O + 2H (公式1)。

3,氧气:起码高过2ppm〔1〕。从公式1的左手边,可看见须加入O2氧气,才能成事。水流去生化滤水器(包括底喉),第一关卡的硝化菌开始抢劫氧气,经历硝化菌十入铜人阵后,后面的氧可能已所余无「2」了。因此多生物环未必多硝化菌。运作良好的水缸,水中应有约6ppm的氧含量。所有鱼缸,氧多百利无一害,没有高压,你不可能做到有害的含量。足氧更是护垫,能应付万一有生物死去,腐化时,有关细菌的抢氧。

4,毒害:有趣的是,虽然硝化菌吃NH3,NO2,但它们含量高时,也会毒死硝化菌。就如有些珊瑚爱光,但你用十万w灯来照牠,一样照死牠。微元素也一样。所以开缸时,有不要心急的格言,其真义在于不能使到NH3太多,化NH3菌才能生存,又NH3给菌降至一定度数时,化NO2菌才能生存。有些「天才」误会了,以为狂落开缸鱼,食物,或他们以为能使NH3上升的东西,比方食物、死尸,就开缸开得快。这些东西加得太多,第一步就是使NH3生产菌得益,用去大量氧,霸占生物过滤滤材的空间,酸化住所,生产大量NH3,总总使化NH3菌更难起头。重金属对硝化菌有毒性,银、水银、锌、镍等是例子。

医鱼病的铜也是重金属,施药时应考虑。它在NH3含量高时,毒性更重〔Satoetal,1988〕。沙(所以要洗)、水喉水、和低质盐有可能含重金属,有些新水剂如seachem的prime能除之。厕所水就一定有添。水喉水的氯和chloramine氯胺是用来杀菌的,硝化菌等益菌也是菌。把水喉水放一段时间,打气,前者能散出,后者不能,新水剂却能清除。植物,藻会分泌出phenol,也对硝化菌有毒性,幸好正常来说量不多,活性碳,skimmer能帮手除之。不过沙面,石面有太多藻,可能对沙,石的生物过滤有点影响。 Reference: 1〔US EPA ,1977, Wastewater biology, Bitton Gabriel〕上面所说的有毒物质,影响化NH3菌较大;pH,温度则影响化NO2菌较多。每化一个NH3,其细菌得能量2.75KJ。每化一个NO2,得75KJ。这是化NO2菌生长速度较高的其一原因。

NH3,为什么咁毒?水族缸中,NH3另一来源,是尿。这句只答对一半,因渗透压力,淡水鱼会痾很多尿,但海水鱼却小得交关。咸水鱼排放NH3的机制,主力是鳃,以扩散形式进行。水中的NH3浓度越高,扩散率越低,即鱼本身的排毒(NH3)率越低。理论上,当鱼内和水中的浓度相等时,便扩散不到。 NH3的另一麻烦处,是它不带电荷 (NO2,NO3,NH4全带电荷)。以此特性,它很容易便进入生物的细胞,话入就入,冇得防御。题外话,H2S也是不带电荷的。NH3=0鱼缸才算合格。它含量高,鱼会有烂鳍、烂鳃的症状。珊瑚会不开。NH3会伤害生物的器官。0.5ppm的份量已能使鱼的红血球失去运输氧的能力,于是鱼便吸气快急。同等份量也伤害到珊瑚〔Matt Clarke,2002〕。咸、淡水水草,巨藻(如提子草,羽毛草),藻(包括珊瑚的共生藻)等植物,最喜爱,最优先吸取的不是NO3,而是NH3。全因其不带电荷,话入就入的特性,植物吸取NH3时,花费的气力是最低的。若吸取NO3,植物又要用多些能量去吸,又要自制出酵素来帮手。第二原因,植物会以NH4的形式来贮存,及使用。植物吸NH3再把它变NH4不难,如植物体内是低pH,NH3自动变身。这比直接吸NH4节省工夫。但植物吸NO3后,把它变为NH4,便要多多任务序了。所以,一缸水中,若有齐NH3、NO2、NO3,植物会优先吸NH3,吸到冇,才吸NO2和NO3。因此,开缸时见到啡藻开始出现,是不等于NO3已形成的。另一谬论是,N氮循环的结尾是NO3被植物吸收了。只是很多人讲极都唔信。蠢人和氮气,永远是过剩的。要注意,太高NH3浓度,一样毒死植物的。 植物吸食NH3,硝化菌也吸食NH3,故,彼此是敌对的。植物有对策,就是刚才说硝化菌毒害时的phenol,还有vanillic acid, syringic acid, gallic acid, tannic acid等都是硝化菌抑制素。Tannic acid 是单宁酸,我们饮红酒时的涩味,就是它的味度。这些植物毒素是有机物质,skimmer,碳能帮手,通常缸中也不会有大量。

NO2 NO2=0鱼缸才算合格。它含量高,鱼鳍会有啡色条纹的症状。珊瑚会不开。跟NH3一样,它能影响红血球失去运输氧的能力,和伤害生物的器官。海水中的盐是NaCl,原来其Cl氯化物会帮助海水鱼抵抗NO2的。Cl和NO2会争着被鱼吸收,前者通常是赢家〔Matt Clarke,2002〕。所以淡水鱼有加盐疗法,不过大部分人都不知为何加盐,却加盐。

脱氮作用Denitrification也谈谈NO3。 脱氮作用就是NO3——>(化成)NO2——>N2O——>N2——(公式2)。由化NO3菌掌管。最后产品是N2氮气,会升上水面,再蒸发到空气。 化NO3菌喜欢的环境: 1,pH7-8.5,最好是7〔Christensen and Harremoes, 1977〕。 2,温度,摄氏35-50度〔Christensen and Harremoes, 1977〕。 3,含氧量:低〔Christensen and Harremoes, 1977〕。即是微氧anoxic 0.5 to 2.0 ppm,但不是无氧anaerobic。如果在无氧状态,化NO3菌不会行公式2,却会行:NO3---->NO2---->N2---->NH4〔Bob Goemans,2000〕。最后产物NH4又会有部分变成NH3,因海水缸的pH。 Plenum过滤法,沙内那个架的功能,就是氧气贮存室,用来保证沙内的微氧量,不至去到无氧。这过滤法很妙,妙在其中文名。照翻译它,及它的别名,可叫做天然硝酸盐(NO3)减除过滤法(NNR,Natural Nitrate Reduction),充水层过滤法(plenum),质巴过滤法(发明者是Jean Jaubert质巴博士,他在80年代后期,于Nice大学提出)。或改个贴切的名,但不知那位天才,改为活沙过滤法。活沙是live sand,乃沙的一种,指沙内住有菌、虫及其它生物的沙。「Plenum用活沙啊!」DSB也用活沙,又叫那名字吗?那么底喉过滤法用活沙,或放些活沙去滤水器,也应叫做活沙过滤? 4,毒害,跟硝化菌的相同,但敏感度较低。为何鱼缸的NH3,NO2低到测不到,但却有NO3?第一,从化NO3菌喜欢的环境中,pH与温度两项,可见到海水缸的环境是偏心向硝化菌的。海水缸一例pH8.2,摄氏25度。第二,微氧环境较难做成,掌握。九成DSB专家都是靠估的。第三,化NO3菌工作效率较硝化菌慢。 此脱氮作用会便pH上升。 NO3一样有毒,只是害性较低。海水鱼,珊瑚缸中,它应低过15ppm。过高NO3与头洞病lateral line erosion的形成有直接关系〔J.Davids,1993〕。淡水鱼的应低过40ppm。

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