Морской Форум Океанариума - МА: НИТРАТЫ, Денитрифицирующие фильтры - Морской Форум Океанариума - МА

Перейти к содержимому

Страница 1 из 1
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

НИТРАТЫ, Денитрифицирующие фильтры

#1 Пользователь офлайн   Alex F. 

  • Акула
  • Перейти к галерее
  • Группа: Главные администраторы
  • Сообщений: 860
  • Регистрация: 07 Июль 04
  • Пол:Мужчина
  • Город:Moscow
  • Интересы:HiTech

Отправлено 08 Декабрь 2007 - 22:23

Автор - Др. Дитер Брокманн

В первой части статьи (см. «Коралл» № 6, 2007) я подробно описал процесс снижения концентрации нитратов в аквариумной воде, называемый денитрификацией. Во второй части я представлю технические методы нейтрализации нитратов со всеми их преимуществами, недостатками и связанными с ними рисками.
В последние годы морские аквариумисты все чаще используют так называемые денитрифицирующие фильтры. Цель этих фильтров - превратить с помощью бактерий нитрат в азот и/или закись азота (веселящий газ), которые, испаряясь, покидают аквариумную систему (см. об этом Zumpft, 1997).
Принцип действия денитрифицирующего фильтра очень прост: внутри него устанавливается крайне бедная кислородом (анаэробная) среда, в которой живут специальные бактерии. Им как раз кислород необходим для собственного обмена веществ. И поскольку в анаэробной среде кислорода в растворенном виде нет, они заимствуют его из нитратов. Другими словами, денитрифицирующие бактерии перерабатывают нитраты в азот, а высвободившийся в ходе этого процесса кислород используют для собственного дыхания (см. уравнение реакции 1).

Уравнение реакции 1:

5С + 4N03 + 4Н+ → 5С02 + 2N2 + 2Н20

Эту реакцию могут проводить многочисленные виды бактерий, среди них Pseudomonas denitrificans, Pseudomonas aeruginosa, Paracoccus denitrificans или Bacillus licheniformis. Главное условие для работы такого фильтра слабый проток воды. В зависимости от величины, объема и типа фильтра проток воды может составлять от нескольких литров до 30 литров в час. Такая скорость необходима, чтобы гарантировать установление анаэробной среды, поскольку при сильном течении в него будет попадать много кислорода. В фильтре существует внутренняя циркуляция, способст-вующая равномерному распро-странению анаэробной среды. Большинство бактерий, участвующих в этом процессе, гетеротрофы. Это означает, что они потребляют органические питательные вещества в форме соединений углерода, химический знак С (см. уравнение реакции 1).
Раньше в денитрифицирующие фильтры утлероды регулярно добавляли в форме лактозы (молочный сахар). Сегодня в качестве корма все чаще используются так называемые Deniballs, шарики-наполнители для фильтра, состоящие из производного масляной кислоты. Одновременно они являются и местом для поселения бактерий, и источником углеродов. Если использовать «Deniballs» как субстрат, то тогда отпадает необходимость кормить бактерии лактозой. Нужно лишь периодически заменять наполнитель.

Водочный фильтр

Модификацией денитрифицирующего фильтра является так называемый водочный фильтр. Его единственное отличие в источнике питательных веществ для бактерий. Если в традиционных фильтрах это либо лактоза, либо «Deniballs», то в этом случае речь идет об алкоголе (этанол С2Н5ОН), который добавляется в фильтр виде водки. Этанол -это наиболее легко расщепляемое бактериями вещество. А, в остальном, здесь также работает принцип, заложенный в уравнении реакции 1.
Теоретически вместо водки можно использовать самый простой алкоголь - метанол. Однако, поскольку он ядовитый, от него лучше отказаться. Другая альтернатива - чистый этанол. В этом случае стоит быть так же внимательным: не покупайте денатурированный этанол. В денатурированном спирте содержатся токсичные субстанции, препятствующие его употреблению человеком. Такие вещества никоим образом не должны попасть в аквариум!
Правильная настройка водочного фильтра достаточно хлопотное дело. Sebralla (2000) рекомендует после заражения соответствующей культурой бактерий пропускать через каждый литр фильтрующего материала - в нашем случае это «Siporax» - 0,5 литра аквариумной воды в час. Начальная дозировка водки на объем фильтрующего материала до 6 литров должна составлять 1 миллиграмм. В дальнейшем, по мнению автора, нужно повышать дозу водки, распределив ее минимум на две порции в течение дня, чтобы отфильтрованная вода как можно дольше оставалась свободной от нитратов.

За счет деятельности бактерий в водочном фильтре концентрация нитратов в аквариумной воде будет медленно понижаться. Поэтому количество вливаемой водки тоже сократится. Следует регулярно тестировать воду на нитраты, чтобы определить минимальную дозировку водки, при которой поступающая из фильтра вода будет практически свободна от нитратов. В долгосрочной перспективе очень трудно обойтись без постоянных измерений концентрации нитратов, поскольку параметры воды меняются перманентно. Таким образом, дополнительная регулировка водочного фильтра станет неизбежной.
Использование водочного фильтра потребует от аквариумиста повышенного внимания. Так как на начальной фазе денитрифицирующие бактерии еще не начали нормально работать, на выходе в воде может наблюдаться небольшое повышение уровня нитрита. Здесь нужно следить за тем, чтобы в аквариуме не накопилось чрезмерное и опасное для рыб количество этого вредного соединения. Кроме того, водка не должна попасть непосредственно в аквариум, ибо это может привести к интенсивному размножению бактерий и, следовательно, к помутнению воды. К тому же бактериям понадобится много кислорода, что в случае с их огромной популяцией может вызвать его дефицит. Водочные фильтры требуют определенного ухода: регулярной замене подлежит часть субстрата (фильтрующего материала).

Серный нитратный фильтр

Следующий тип денитрифицирующих фильтров - серный. В нем находятся шарики серы (степень чистоты 99,9%), которые служат для бактерий и субстратом, и реагентом. В анаэоробных условиях (медленный проток воды через фильтр, в зависимости от производителя, даже по капле в минуту) в серном нитратном фильтре поселяются специальные серные бактерии, например, Thiobacillus clenitrificans или Thiomicrospira denitrificans. Они расщепляют нитраты до водорода и в то же время окисляют серу (химический знак S), превращая ее в сульфат (химический символ S042-; Darbi et al, 2002; см. уравнение реакции 2).

Уравнение реакции 2:

6N03-+ 5S + 2Н20 → 3N2 + 5S042- + 4Н+

В начале эксплуатации серного фильтра также может наблюдаться повышенный уровень нитрита на выходе. В этом случае необходимо понизить объем протока воды (помните, что присутствия нитрита в аквариуме следует избегать). Помимо этого, отфильтрованная вода очень кислая (образования серной кислоты), что хорошо видно в уравнении реакции 2 и фиксируется тестами. Для нейтрализации серной кислоты некоторые модели фильтров имеют еще один отсек, наполненный карбонатом кальция. С одной стороны, происходит нейтрализация серной кислоты, а, с другой, в аквариуме повышается содержание кальция, что, в принципе, для многих аквариумов желательно. В других моделях шарики серы смешиваются вместе с карбонатом кальция. Преимущество такой смеси в том, что кислая среда, развивающаяся в фильтре и тормозящая активность серных бактерий, нейтрализуется напрямую. Единственная мера по уходу за серными фильтрами, кроме регулярного контроля за нитритами и нитратами в отфильтрованной воде, это восполнение использованных шариков серы и гранулированного карбоната кальция. Регулярная подкормка бактерий молочным сахаром или алкоголем не нужна. Проблематичным мне кажется насыщение аквариумной воды ионами сульфата. Насколько пагубным для экологии аквариума может быть такое насыщение, или каким образом расщепляется сульфат, по моему мнению, еще детально не исследовано. Здесь мы должны подождать, что ответит на это наука.

Изображение
При выверенном питании, а также правильном подборе рыб, нитраты в большинстве рифовых аквариумов не играют никакой роли. Особенно это касается аквариумов, декорированных «живыми» камнями, внутри которых происходит эффективная нейтрализация нитратов. Фото: D. Brockmann

Изображение

Из-за своей чистоты водка как источник этанола для денитрифицирующего фильтра подходит лучше, чем другие спиртовые жидкости, содержащие сивушные масла, ароматизаторы и другие ферментированные вещества. Дорогую водку престижной марки (на фото) лично я бы не стал делить с бактериями. Фото: D. Кпор

Изображение

Серный нитратный фильтр с упаковкой сменного наполнителя. В подобных фильтрах бактерии превращают нитраты в водород, однако, одновременно с этим образуется серная кислота. Ее можно нейтрализовать карбонатом кальция. Фото: D. Brockmann

Внесение водки

В последнее время популярным стал еще один способ нейтрализации фосфатов: добавление водки непосредственно в аквариум. Эта технология не имеет ничего общего с денитрификацией, то есть расщеплением нитратов для дыхания бактерий, а скорее ближе к ассимиляции и производству биомассы. Под ассимиляцией подразумевается усвоение нитратов и фосфатов, например, водорослями. Последние используют оба вещества для получения азота и фосфора, необходимых для собственного обмена веществ и, соответственно, жизнеобеспечения и роста. Из этого следует вывод, что усиленный рост водорослей влияет на понижение концентрации фосфатов и нитратов в аквариуме. Раньше этот эффект использовали в водорослевых фильтрах для редукции нитратов (Fossa & Nilsen, 2001). Подливая водку в аквариум, мы тем самым поддерживаем ассимиляцию, стимулируя, правда, не водоросли, а бактерии. Мы предоставляем им источник легко перерабатываемой пищи - этанол в водке. За счет наращивания биомассы уровень содержания фосфатов и нитратов в аквариумной воде снижается. Здесь я бы хотел еще раз подчеркнуть, что алкоголем, в отличие от денитрифицирующих фильтров, мы стимулируем преимущественно аэробных бактерий и только затем анаэробных бактерий, играющих менее важную роль.

Изображение

Высокое содержание нитратов может вызвать интенсивное развитие водорослей, как, например, этих водорослей рода Ventricaria, расползающихся по стенкам аквариума. Фото: D. Кпор

Изображение

Обильное кормление коралловых рыб - на фото королевский ангел (Pygoplites diacanthus) в аквариуме Эллен Талер - повышает концентрацию нитратов. Фото: D. Кпор

Дефицит кислорода

Увеличение числа бактерий после добавления водки можно заметить, к примеру, по помутнению воды или слизи, которая может образовываться в некоторых местах аквариума. Об одном из последствий я уже упоминал: при сильном росте бактериям требуется много кислорода. Поэтому при внесении водки в аквариум не допускайте, чтобы в нем возник дефицит кислорода.
Другой вывод также очевиден: количество различных видов бактерий, живущих в аквариуме, очень велико. Их состав варьируется от аквариума к аквариуму. Водкой мы стимулируем развитие всех бактерий. Таким образом, сохраняется риск того, что среди них находятся бактерии, выделяющие в воду определенные токсины. С помощью этой теории можно найти объяснение тому, почему в некоторых аквариумах, где применялся этот метод, наблюдались ухудшение их общего состояния и гибель рыб и беспозвоночных. Было бы очень интересно определить виды бактерий, популяции которых интенсивно возрастают за счет алкоголя. Эти опыты смогли бы способствовать решению проблем, связанных с применением водки в аквариуме.
Еще одна трудность этого метода была недавно описана Шлю-тером (Schliiter, 2004). Автор сообщает о происшествии, случившемся с одним аквариумистом, применявшим данную технологию. В своей «банке» он менял расположение декораций и, по-видимому, поранился об камни. На следующий день его пришлось доставить в больницу из - за тяжелого заражения крови. Шлютер интерпретирует это событие так: из-за водки в аквариуме началось резкое увеличение бактерий, в том числе и опасных для человека патогенов рода Pseudomonas. Они-то, видимо, и вызвали заражение крови. Другими словами, будьте бдительны, используя водочный метод.
Правильная дозировка водки достаточно трудное дело. Mrutzek & Kokott (2006) рекомендуют добавлять в течение первых трех дней 0, 1 мг водки на 100 литров воды. В течение 4-6 дня следует увеличить дозировку до 0,2 мг/л. В дни с 7 по 10, 11 по 14 и 15 по 21 увеличить количество водки в каждый из этих мини-периодов на 0,5 мл/л. Приведенные в этих советах значения, по моему мнению, могут быть только ориентировочными величинами. Главный критерий дозировки - уровень нитратов в воде. Если нитраты снижаются, уменьшается и объем добавляемой водки. Помочь определить их концентрацию могут только регулярно проводимые тесты. Но и в этом случае нужно помнить, что главная цель - вливать в аквариум как можно меньше алкоголя.

Заключительные соображения

Нитраты, являясь питанием для водорослей, в аквариуме с беспозвоночными могут вызвать серьезные проблемы. Если дело дошло до неконтролируемого роста водорослей, их агрессивные виды могут вытеснить беспозвоночных и даже убить их. Поэтому в рифовых аквариумах с жесткими кораллами, корковыми анемонами и горгониями концентрация нитратов не должна превышать 10-15 мг/л. Чтобы держать нитраты в этом коридоре, существует много методов: эффективное пеноотделение, регулярные частичные подмены воды, помещение в аквариум «живых» камней наивысшего качества и, конечно, подходящий подбор рыб. Если эти меры не помогают, можно использовать денитрифицирующий фильтр или прямое добавление в аквариумную воду алкоголя. Другой альтернативой могло бы быть применение технологии «глубокого» песка или системы Жобера. Использование технических методов фильтрации требует больших финансовых затрат и связано с определенными рисками, например, ущербом, возникающим вследствие чрезмерной дозировки алкоголя.

Литература:
Brockmann, D. (2000): Fische und Korallen im Meer und im Aquarium. -Birgit Schmettkamp Verlag, Bornheim. Darbi, A., T. Viraraghavan, R. Butler & D. Corkal (2002): Batch studies on nitrate removal from potable water. - Water Sa. 28:319-322.
Fossa, S. A. & A. J. Nilsen (2001): Korallenriff-Aquarium, Bd. 1. - Birgit Schmettkamp Verlag, Bornheim. Mrutzek, M. & J. Kokott (2006): Ethanol-dosierung im Aquarium. Teil 2: Erfahrungen und neue Erkenntnisse. - www.meeresaquaristik.de/html/body_vodka2.html (Stand: Dezember 2006).
Schliiter, M. (2004): Was bewirkt die Ethanoldosierung direkt im Korallenriffaquarium? - Der Meerwasseraquarianer. 3: 22-27. Sebralla; L. (2000): Wodkafilter. - Aquaristik Fachmagazin. 152: 44-51. Spotte, S. (1979): Seawater Aquariums - The Captive Environment. - John Wiley & Sons, New York.
Tait, R. V. (1971): Meeresokologie. -Georg Thieme Verlag, Stuttgart. Zumft, W. G. (1997): Cell biology and Molecular Basis of Denitrification. - Microbiol. Mol. Biol. Rev. 61: 533-616.
0

#2 Гость_Ras71_*

  • Группа: Гости

Отправлено 28 Декабрь 2007 - 16:51

Так и не понял - сколько надо лить водки в аквариум?
0

#3 Пользователь офлайн   Alex F. 

  • Акула
  • Перейти к галерее
  • Группа: Главные администраторы
  • Сообщений: 860
  • Регистрация: 07 Июль 04
  • Пол:Мужчина
  • Город:Moscow
  • Интересы:HiTech

Отправлено 28 Декабрь 2007 - 17:28

Ras71 сказал:

Так и не понял - сколько надо лить водки в аквариум?


И вааще, стоит ли!?! :(/>

Цитата

альтернативой могло бы быть применение технологии «глубокого» DSB песка

0

#4 Гость_Ras71_*

  • Группа: Гости

Отправлено 28 Декабрь 2007 - 18:31

Alex F. сказал:

Ras71 сказал:

Так и не понял - сколько надо лить водки в аквариум?


И вааще, стоит ли!?! :(/>

Цитата

альтернативой могло бы быть применение технологии «глубокого» DSB песка


Ну почему бы не устроить праздник рыбкам? :(/>)) Налить водки, кинуть корма на закуску
0

Поделиться темой:


Страница 1 из 1
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

1 человек читают эту тему
0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей


Первый московский Океанариум Журнал Корралл - Морской Аквариум Журнал AMAZONAS