Fuentes de compuestos nitrogenados en nuevos yacimientos.
Los primeros días de funcionamiento son un momento difícil para cualquier acuarista. Un acuario recién instalado es inicialmente motivo de alegría y orgullo, pero después de unos días, a menudo se convierte en una pesadilla cuando aparecen huéspedes indeseados: las algas. La causa principal de estos problemas es la falta o la escasa cantidad de colonias de bacterias beneficiosas. La acumulación de compuestos nitrogenados (principalmente amonio), carbono orgánico y fosfatos, junto con una iluminación intensa, proporciona un excelente caldo de cultivo para todo tipo de algas protozoarias y diatomeas (si también hay silicatos en el agua). Las fuentes de nitrógeno en un acuario recién instalado incluyen sustratos como tierra de jardín, sustratos o "tierra" de tipo japonés, plantas (por ejemplo, hojas y tallos en descomposición), soluciones nutritivas in vitro sobrantes y raíces utilizadas para la instalación. El nitrógeno en los sustratos se presenta con mayor frecuencia en forma de amonio (NH4 + ) , nitrato (NO3 ) y nitrito ( NO2 ) , aunque también pueden estar presentes pequeñas cantidades como urea o sus derivados. Las plantas dañadas o en degradación liberan proteínas y aminoácidos al agua, que se convierten principalmente en iones amonio como resultado de la amonificación[1].
La importancia del oxígeno en los procesos de nitrificación
La nitrificación es un proceso de dos etapas y puede representarse mediante reacciones simplificadas[2]:
Etapa I : NH₄⁺ + 2O₂ → NO₂⁻ + 2H₂O
Etapa II: NO2– + 1/2O2 → NO3–
En cada una de las dos etapas, el sustrato necesario es el oxígeno. Por lo tanto, las bacterias nitrificantes son bacterias aerobias que requieren acceso ininterrumpido al oxígeno para un metabolismo adecuado. La demanda de oxígeno en la nitrificación es muy alta; para oxidar 1 g de nitrógeno amoniacal a nitrato, debemos suministrar aproximadamente 4,5 g de oxígeno. Es importante recordar que este es solo uno de los muchos procesos que consumen oxígeno en nuestro acuario, por lo que debemos asegurar una buena aireación del tanque, especialmente cuando la iluminación está apagada (las plantas no realizan la fotosíntesis)[3]. Se requiere cuatro veces más oxígeno estequiométrico para la reacción en la etapa I que en la etapa II. Sin embargo, mientras que unade O2 , para que ocurra la etapa II, la concentración de oxígeno debe ser aproximadamente el doble[4]. La tasa de nitrificación en función de la concentración de oxígeno disuelto en el agua se presenta en el gráfico[5,6]:
Si la concentración de oxígeno no es lo suficientemente alta, se produce la desnitrificación y la respiración de nitratos, lo que lleva a la formación de nitritos (NO₂⁻ ) a partir de iones nitrato (NO₃⁻ ) [ 7 ]. La gráfica de la dependencia de la tasa de desnitrificación relativa con respecto a la concentración de oxígeno disuelto se ilustra en la gráfica [6]:
En términos generales, la desnitrificación es un fenómeno beneficioso que conduce a la autopurificación de los cuerpos de agua. La situación es diferente en los acuarios plantados, donde el consumo de nitrógeno es relativamente alto. La desnitrificación es desfavorable porque causa pérdidas de nitrógeno y contribuye a las alteraciones del coeficiente de Redfield[1].
[1] Investigación propia 2016-2019.
[2] Gerhard Richter "Procesos metabólicos en las plantas" PWN 1975.
[3] Zurzycki J. Michniewicz M. "Fisiología vegetal" PWRiL 1979.
[4] Joanna Jeż-Walkowiak, PhD, Ing., Łukasz Weber, MSc, Ing. "Eliminación de iones amonio del agua subterránea", 2008.
[5] Michael K.Stenstrom, Richard A.Poduska, "El efecto de la concentración de oxígeno disuelto en la nitrificación" Water Research Vol. 16 páginas 643-649. 1980.
[6] Sharil Niza B Abdul Aziz "Efecto de la concentración de oxígeno disuelto en la nitrificación y desnitrificación" 2005.
[7] Diana Walstad "Plantas en el acuario. Ecología de las plantas acuáticas" Oriol 2007.