Nitrogénvegyületek forrásai az új tározókban.
Az üzemeltetés első néhány napja kihívásokkal teli időszak minden akvaristának. Egy újonnan létrehozott akvárium kezdetben az öröm és a büszkeség forrása, de néhány nap után gyakran rémálommá válik, amikor hívatlan vendégek – algák – jelennek meg. Ezen problémák fő oka a hasznos baktériumtelepek hiánya vagy kis száma. A nitrogénvegyületek (elsősorban ammónium), a szerves szén és a foszfátok felhalmozódása, az erős megvilágítással kombinálva kiváló táptalajt biztosít mindenféle protozoa alga és kovaalgák számára (ha szilikátok is jelen vannak a vízben). Az újonnan létrehozott akvárium nitrogénforrásai közé tartoznak az olyan szubsztrátok, mint a kerti föld, a szubsztrátok vagy a japán típusú "föld", a növények (pl. korhadó levelek és szárak), a megmaradt in vitro táptalajok és a beállításhoz használt gyökerek. A szubsztrátumokban található nitrogén leggyakrabban ammónium (NH4 + ) , nitrát (NO3 ) és nitrit ( NO2 ) formájában fordul elő, míg kis mennyiségben karbamid vagy annak származékai is jelen lehetnek . A sérült vagy lebomló növények fehérjéket és aminosavakat bocsátanak ki a vízbe, amelyek az ammonifikáció eredményeként főként ammóniumionokká alakulnak[1].
Az oxigén jelentősége a nitrifikációs folyamatokban
A nitrifikáció egy kétlépéses folyamat, és egyszerűsített reakciókkal ábrázolható[2]:
I. szakasz: NH4 + + 2O2 → NO2 – + 2H2O
II . szakasz: NO2 – + 1 / 2 O2 → NO3 –
Mindkét szakaszban az oxigén a szükséges szubsztrát. Ezért a nitrifikáló baktériumok aerob baktériumok, amelyeknek folyamatos oxigénellátásra van szükségük a megfelelő anyagcseréhez. A nitrifikáció oxigénigénye nagyon magas; 1 g ammónium-nitrogén nitráttá oxidálásához körülbelül 4,5 g oxigént kell biztosítanunk. Fontos megjegyezni, hogy ez csak egy a sok folyamat közül, amelyek oxigént fogyasztanak az akváriumunkban, ezért gondoskodnunk kell a jó akvárium levegőztetéséről, különösen kikapcsolt világítás esetén (a növények nem fotoszintetizálnak)[3]. Az I. szakaszban a reakcióhoz négyszer annyi sztöchiometrikus oxigénre van szükség, mint a II. szakaszban. Azonban, míg az I. szakaszhoz elegendő aO2 , a II. szakasz bekövetkezéséhez az oxigénkoncentrációnak körülbelül kétszeresének kell lennie[4]. A nitrifikáció sebességét a vízben oldott oxigén koncentrációjának függvényében a grafikon mutatja[5,6]:
Ha az oxigénkoncentráció nem elég magas, denitrifikáció és nitrátlégzés történik, ami nitrátionokból (NO3–) nitritek (NO2–) képződéséhez vezet [ 7]. A relatív denitrifikációs sebesség oldott oxigénkoncentrációtól való függését a grafikon szemlélteti[6] :
Általánosságban elmondható, hogy a denitrifikáció egy jótékony jelenség, amely a víztestek öntisztulásához vezet. A helyzet más a növényes akváriumokban, ahol a nitrogénfogyasztás viszonylag magas. A denitrifikáció kedvezőtlen, mert nitrogénveszteséget okoz, és hozzájárul a Redfield-együttható zavaraihoz[1].
[1] Saját kutatás 2016-2019.
[2] Gerhard Richter „Anyaganyalatok növényekben” PWN 1975.
[3] Zurzycki J. Michniewicz M. "Növényfiziológia" PWRiL 1979.
[4] Joanna Jeż-Walkowiak, PhD, mérnök, Łukasz Weber, MSc. "Ammóniumion eltávolítása a talajvízből", 2008.
[5] Michael K. Stenstrom, Richard A. Poduska, „Az oldott oxigénkoncentráció hatása a nitrifikációra” Water Research 16. kötet, 643–649. oldal, 1980.
[6] Sharil Niza B Abdul Aziz „Az oldott oxigénkoncentráció hatása a nitrifikációra és a denitrifikációra” 2005.
[7] Diana Walstad „Növények az akváriumban. A vízinövények ökológiája” Oriol 2007.