NO2 / NO3 — Нитриты и нитраты в аквариумной воде.
Следует
обратить внимание аквариумистов на некоторые моменты кругооборота азота,
происходящего в воде, поскольку, с одной стороны, соединения азота крайне
нужны растениям и рыбам, а с другой — могут оказать сильное токсическое
воздействие. Органические вещества метаболизмов, остатки корма, мертвые
растения и т.д., преобразуются нитрифицирующими фильтрующими бактериями,
живущими в грунте, в аммиак (яд), в нитриты (яд, токсичны и чрезвычайно опасны
для населения аквариума) и затем в относительно безобидные нитраты (яд, но
только в больших количествах, являются как бы промежуточным продуктом),
которые лишь частично поглощаются растениями. Нитраты значительно менее
токсичны, хотя в больших концентрациях приводят к снижению иммунитета,
ухудшению окраски и в дальнейшем к гибели рыбы.
Чем больше будет в аквариуме разлагающихся старых листьев растений, экскрементов рыб и не съеденного рыбами корма, тем выше будет уровень нитрита [NO2] и аммония [NH4]. Нитрификацией называется дальнейшее разложение растворенного аммиака особыми бактериями, окисляющими ядовитый аммиак через нитрит [NО2] в нитрат [NО3]. Эти “специализированные” бактерии (Nitrosomonas и Nitrosococcus) сначала преобразовывают аммиак в нитрит, а потом другая группа бактерий (Nitrobakter и Nitrocystis) обеспечивает окисление нитрита в нитрат. Эти бактерии в процессе своей деятельности потребляют кислород, и при его недостатке процесс замедляется и вода обогащается аммиаком и нитритом. Чтобы они перешли в нитраты, в водоеме должны быть хорошие кислородные условия.
В верхнем слое грунта аквариума, где много кислорода, поселяются аэробные бактерии перерабатывающие аммоний до нитрата. Но уже на глубине нескольких сантиметров в грунте уже недостаточно кислорода для протекания нитрификации. Здесь начинает развиваться другой вид бактерий — анаэробные, те, что живут без кислорода. Могут вступить в действие анаэробные бактерии, не нуждающиеся в кислороде в воде, превращая нитрат в нитрит и аммиак. Образовавшиеся в первой части азотного цикла нитраты вовсе не являются конечным продуктом разложения аммиака. Они используются анаэробными, денитрифицирующими бактериями для извлечения кислорода. Часть нитратов преобразуется анаэробными обратно в нитриты, а они используются денитрифицирующими анаэробными бактериями, окисляясь до азота. Завершают процесс азотного цикла денитрифицирующие бактерии, расщепляющие соединения до двуокиси азота и, в конце концов, до его газообразной формы.
Преобразование аммиак NH3 —> нитрит NO2 —> нитрат NO3 называется процессом нитрификации. Преобразование нитрат —> нитрит —> азот называется денитрификацией. Денитрификация происходит только в анаэробных, с недостатком кислорода участках грунта, которые обычно находятся под его поверхностью.
Нитриты образуются в процессе окисления солей аммиака в соли азотной кислоты. Бактерии аммиак и аммоний переводят в нитрит, допустимой является концентрация 0,1 мг/л, но не более 0,2 мг/л, т.к. он станет опасен для рыб. Затем вступают в действие бактерии, которые превращают нитрит в нитрат, опасный для рыб лишь в большой концентрации — от 50 мг/л, но для разных видов он очень различается. Следует, однако, заметить, что бактерии окисляют аммиак и нитриты только до нитратов. В природе эти бактерии заселяют верхний слой грунта (где есть кислород) и другие поверхности, но в аквариуме у нас значительно меньше площади для поселения бактерий в пересчете на одну рыбку, чем в природе, поэтому нужен биофильтр.
Если процесс биофильтрации нарушен, количество нитрита нарастает, что может привести к гибели рыб. В аквариумах с большим количеством растений и хорошо работающей биофильтрацией избытка нитритов обычно не возникает. Нитрит ядовит почти так же, как аммиак, а потому содержание нитрита тоже нужно держать под контролем! Дополнительным признаком, указывающим на значительное содержание в воде органики и продуктов ее распада, является образование стойкой пены при аэрации воды (в нормальных условиях пузырьки воздуха лопаются через 2-3 секунды). Для точного определения концентрации азотистых соединений используют специальные наборы. Об удалении всех вредных веществ и продуктов жизнедеятельности должен позаботиться владелец аквариума.
Нитрат — это конечный продукт нитрификации. Нитраты являются питательным веществом для растений, но, к сожалению, стимулируют рост водорослей. Хотя теоретически возможно добиться равновесия, при котором все нитраты, образующиеся из продуктов жизнедеятельности рыб, будут потребляться растениями, в действительности это практически недостижимо. В таком “совершенном” аквариуме обязательно должно быть очень мало рыб, а для большинства аквариумистов это далеко не идеальный вариант. Так как растения не в состоянии использовать все количество соединений азота в качестве питательных веществ, а бактерии справиться со всеми отходами, то их концентрация будет постоянно повышаться. Сами по себе нитраты малотоксичные, но если не следить за их концентрацией, начнется обратный переход нитратов в нитриты. В больших концентрациях приводят к снижению иммунитета, ухудшению окраски и в дальнейшем к гибели рыбы. Это один из важнейших питательных элементов водорослей.
В богатой нитратами емкости низшая растительность появляется практически неизбежно. А вот своевременное удаление нитратов из воды, наоборот, ведет к снижению количества водорослей — они просто погибают от голода. При отсутствии растений и перенаселенности аквариума рыбами происходит избыточное скапливание нитратов, что в свою очередь приводит к превращению нитратов в нитриты. Бурный рост водной растительности и постоянная подмена воды замедляет скорость накопления нитратов. Надо помнить, что нитраты, конечный продукт распада органики, из воды уже не выводятся, а постепенно накапливаются. Поэтому биофильтрация ни в коем случае не заменяет подмену воды. Подмена воды в любом случае обязательна, какие бы биофильтры не стояли.
Особо критично высокий уровень нитратов для дискусов и прочих обитателей бассейна Амазонки. При обнаружении с помощью теста, надо начать менять воду. Регулярные замены воды самый дешевый, самый безопасный и наиболее эффективный путь сохранения концентрации нитрата в разумных пределах. При каждой частичной замене вместе со старой водой убирается и нитрат. Но из этого не надо делать вывода, что в водопроводной воде нитрат вовсе не содержится. После мытья фильтров и подмены воды рН может заметно возрасти. В итоге, аммиак и нитраты будут действовать на рыб одновременно. Подмена воды приводит к тому, что спустя час-два рыбки начинают вяло плавать у поверхности воды.
А происходит вот что: подмена воды снизила концентрацию нитратов всего лишь на одну треть, но концентрация аммиака поднялась в несколько раз. Он попал в аквариум вместе со свежей водой, и его выделили рыбы. Производительность биофильтра со временем падает. Происходит это из-за засорения мусором фильтрующего элемента. Поэтому периодически необходимо его промывать. Мытые биофильтры заметно теряют эффективность, не окисляют аммиак с нужной скоростью. Все это означает, что без вмешательства аквариумиста уровень содержания нитратов в воде будет постепенно расти и медленно, но верно вызывать у рыб проблемы со здоровьем. Нитрат можно удалить из воды с помощью ионообменных смол.
После запуска нового аквариума уровень нитритов возможно до конца первого месяца будет высоким, а потом придет в норму. Вот именно процесс от начала до этого момента и называется “запуском аквариума”. Наконец, придет время, когда бактерии, превращающие нитриты в относительно безвредные нитраты, тоже образуют достаточно большую популяцию. Аммиак и нитриты чрезвычайно ядовиты для рыб, но если азотный цикл проходит правильно, то эти ядовитые вещества превратятся в относительно безвредные нитраты до того, как их концентрация достигнет опасного уровня. Вот тогда аквариум наконец-то станет безопасным для рыб. Весь этот процесс продолжается несколько недель. Хорошая биологическая фильтрация подразумевает устранение из воды растворенных органических соединений и полную переработку всех имеющихся в аквариуме сильнотоксичных азотных соединений в малотоксичный нитрат. Если колония бактерий в фильтре не справляется с биологической нагрузкой аквариума, в воде накапливаются токсичный аммиак/аммоний и нитриты — появляется угроза нашествия водорослей в аквариуме и заболевания рыб.
Рыбы разных видов обладают не одинаковой устойчивостью к этим ядам. Она зависит не только от вида животного, но и его возраста. Быстрее всего в этой ситуации погибают молодые рыбки. Если запустить новых рыб в аквариум, где уровень содержания нитратов выше, чем в том аквариуме, к которому они привыкли жить, рыбы испытают нитратный шок, могущий привести даже к их гибели. Нитриты вступают в реакцию с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода. Внешние симптомы в обоих случаях напоминают признаки при недостатке кислорода, но наблюдаются и при хорошей аэрации воды.
Рыбы, живущие в воде с большой концентрацией этого соединения азота, постепенно приобретают бледную окраску жабр. Далее идут вспышки бактериальных инфекций. Признаками нитритного отравления являются потемнение окраски рыб и изменения в их поведении. Рыбы теряют аппетит и стоят неподвижно в углах аквариума (часто носом в угол), плавники поджаты, дыхание их учащается, нарушение координации движений, почесывание, тело слегка ослизнено, и если не принять меры, возможна гибель самых слабых особей. У погибших рыб жабры темные, коричневатые. Даже после выхода на нормальную гидрохимию, после этого катаклизма рыба может длительное время болеть. Часто разрушаются жаберные лепестки. Развиваются сложные бактериальные инфекции. Лучшее средство лечения — цифран с метронидазолом из обычной аптеки. Дозировки от 1 г цифрана в 100 л и 50 мг метронидазола на 100 л.
При обнаружении этих симптомов стоит протестировать воду на нитриты, и если они будут обнаружены принять меры. Нужно срочно предпринять частичную замену воды. При отравлении рыб нитритами воду в аквариуме резко менять нельзя! Главная ошибка новичков, приводящая к гибели рыбы — быстрая замена воды. Сменить за раз можно не более 1/4 объема воды. Лучше это делать небольшими дозами, чтобы избежать шока при резком изменении состава воды. Неплохо также добавить в воду немного кондиционера. Следующую смену можно провести часов через 5-6. Воду нужно будет менять до падения концентрации нитритов до безопасного уровня.
Ни один фильтр не сможет очистить воду от нитратов [NO3] которые постепенно накапливаются, поэтому обязательным является систематическая подмена до 30% воды. Если производительность фильтра недостаточна для конкретного аквариума, то никакая подмена воды не предотвратит от нашествия водорослей. Уголь не удаляет нитраты и фосфаты, которые являются одной из основных проблем появления водорослей в аквариуме. Наоборот, некачественный уголь будет выделять фосфаты. С другой стороны, уголь будет поглощать необходимые для растений удобрения, например, железо. Делая воду кристально прозрачной, уголь замаскирует необходимость смены воды — аквариумист будет полагать, что воду менять не надо, в то время как нитраты зашкаливают.
Как бы ни выглядел фильтр, он не может заменить регулярную подмену части воды.