Без кейворду

Аміак і рифовий акваріум

Аміак є одним з найбільш вивчених хімічних речовин в акваріумах, а деталі його поглинання, виведення і механізми токсичності продовжують займати багатьох вчених-дослідників. Через свою високу токсичність вона є критично важливою як у прісноводних, так і в морських системах. Насправді, це одна з небагатьох важливих хімічних проблем, які є спільними для морських та прісноводних акваріумів. Тим не менше, існує багато непорозумінь щодо джерел, природи та токсичності аміаку, які можуть бути не визнані багатьма акваріумістами, що займаються рифовими акваріумами

Зазвичай, у встановлених рифових акваріумах не виникає проблем з аміаком, оскільки велика кількість бактерій і водоростей служить для швидкого усунення його з води. Однак нові акваріуми, лікарняні резервуари, карантинні резервуари, транспортні пакети та рифові акваріуми, що містять щось, що загинуло, можуть мати рівень аміаку, який швидко піднімається до токсичного рівня. Насправді, я вважаю, що поряд з низьким вмістом кисню, аміак може бути основною безпосередньою причиною багатьох аварій акваріумів. Щось гине, розкладається і виділяє аміак, аміак вбиває щось інше, і система виходить з-під контролю, причому аміак є головним чинником.

Ця стаття надає детальну основу для розуміння аміаку в морській воді – звідки він береться, наскільки він токсичний і в яких концентраціях, і як боротися з аміачними “надзвичайними ситуаціями”. Надання рекомендацій щодо розмірів та інших рекомендацій стосовно фільтрів, призначених для полегшення азотного циклу, виходить за рамки цієї статті, і вона стосується в першу чергу рифових акваріумів, де такі фільтри не використовуються, або, принаймні, там, де вони не є предметом будь-яких занепокоєнь.

Розділи такі:

• Вступ
• Аміак та амоній як функція рН
• Одиниці вимірювання аміаку та амонію
• Концентрація аміаку в океані
• Джерела аміаку в рифових акваріумах: сольові суміші
• Джерела аміаку в рифових акваріумах: біологічні процеси
• Механізми виділення аміаку морськими рибами
• Поглиначі аміаку в рифових акваріумах: бактеріальна нітрифікація
• Поглиначі аміаку в рифових акваріумах: водорості
• Тестування на аміак
• Токсичність аміаку
• Рекомендації щодо концентрації аміаку
• Лікування підвищеного вмісту аміаку: гідроксиметансульфонат
• Лікування підвищеного аміаку: гідросульфіт та бісульфіт
• Засоби для лікування підвищеного аміаку: Кліноптилоліт
• Лікування підвищеного аміаку: Заміна води
• Висновки
• Посилання

Аміак (NH₃) може існувати у воді у двох основних формах. Однією з них є вільний аміак, а другою – іон амонію (NH₄ + ). Іон амонію утворюється, коли протон у розчині з’єднується з аміаком:

Вода завжди містить протони, і чим нижче рН води, тим більше в ній протонів. Фактично, падіння на одну одиницю рН означає рівно десятикратне збільшення кількості протонів. Тому при більш низькому рН, де є велика кількість Н+, рівновага зміщується від аміаку в бік амонію. Цей зсув насправді дуже важливий для розуміння його токсичності, оскільки NH₃ та NH₄ + можуть мати різну швидкість проходження через зябра риб.

Цей обмін між аміаком та амонієм відбувається неймовірно швидко. Він може відбуватися за мільярдну частку секунди, а для однієї молекули аміаку перетворення може відбуватися мільярд разів на секунду. 1 Тому в масштабах людського часу часто недоречно думати про них як про різні види, а скоріше доцільніше думати про будь-яку окрему молекулу аміаку як про таку, що проводить частину свого часу як вільний аміак, а частину – як іон амонію, причому ці відносні часові проміжки є функцією рН.

Аміак та амоній як функція рН

pKa амонію в морській воді становить близько 9,3 (в деяких джерелах вказується 9,5, причому різниця, можливо, пов’язана з різними шкалами pH, які іноді використовуються для морської та прісної води). 2 Цей показник pKa означає, що при рН 9,3 вода має рівні концентрації амонію та аміаку. При значеннях рН нижче цього рівня, як це завжди буває в рифових акваріумах, переважає амоній. На рисунку 1 показано графік відносних часток аміаку та амонію в залежності від рН морської води. При рН 8,2 лише близько 7% аміаку присутнє у вигляді вільного аміаку, а 93% присутнє у вигляді амонію.

Рисунок 1. Частка вільного аміаку (NH₃) та іонів амонію (NH₄ + ), присутніх у морській воді, в залежності від рН.

Оскільки багато авторів пов’язують токсичність аміаку в першу чергу з вільним аміаком (правильно це чи ні, див. нижче), на малюнку 2 показано розширений вигляд малюнка 1 для концентрації вільного аміаку в діапазоні рН, що зазвичай представляє інтерес для рифових акваріумів. Кількість вільного аміаку, присутнього при рН 7,8, становить приблизно одну четверту від кількості, присутньої при рН 8,5.

Малюнок 2. Частка вільного аміаку (NH₃), присутніх у морській воді, як функція рН в діапазоні, що представляє найбільший інтерес для рифових акваріумістів. Цей рисунок відтворює рисунок 1 у збільшеному масштабі.

Рифові акваріумісти також часто зацікавлені в значеннях рН нижче тих, які зазвичай присутні в реальних рифових акваріумах. Наприклад, у транспортному пакеті з рибою рівень рН часто суттєво падає протягом декількох годин або днів в результаті виділення вуглекислого газу. Ця зміна рН може перетворити ще більше вільного аміаку в амоній, і на рисунку 3 показано частки аміаку та амонію в шкалі, що дає зрозуміти, що концентрація вільного аміаку продовжує падати в міру зниження рН, навіть коли він вже присутній у дуже малій кількості.

Рисунок 3. Частка вільного аміаку (NH₃ ) та іонів амонію (NH₄ +), присутніх у морській воді, в залежності від рН. Цей рисунок показує частку в логарифмічній шкалі в більш широкому діапазоні рН, ніж на рисунку 1.

Одиниці вимірювання аміаку та амонію

Для повідомлення про концентрацію аміаку використовується безліч різних одиниць. Одиниця “ppm NH₃-N” представляє частини на мільйон азоту у вільному аміаку зразка. Одиниця “ppm NH₄ + -N” представляє частини на мільйон азоту в амонію зразка. Одиниця “ppm загальний NH₄-N” часто використовується для представлення суми азоту як в аміаку, так і в амоніаку в зразку.

Для перетворення ppm NH₃ в ppm NH₃-N, помножте на 0,82, оскільки аміак на 82% складається з азоту за масою. Щоб перевести ppm NH₄ + в ppm NH₄ + -N, слід помножити на 0,77, оскільки амоній на 77% складається з азоту за масою. Не може бути стандартного перерахунку між ppm загального NH₄-N і ppm загального NH₄ тому що перерахунок буде залежати від відносної кількості вільного аміаку та іонів амонію. Один ppm в морській воді близький до одного мг/л (фактично 1,03 мг/л), тому для більшості цілей в контексті аміаку в морській воді, мг/л і ppm є взаємозамінними одиницями.

У багатьох роботах з хімічної океанографії концентрації вказуються в одиницях моляр (М), мМ або мМ. Один М NH₃ еквівалентний одному молю/л, або 17 грамам на літр, що дорівнює 17 000 мг/л. Один m M NH₃ еквівалентний одному мілімолю/л, або 17 міліграмам на літр. Один М NH₃ еквівалентний одному мікромолю/л, або 17 мікрограмам на літр, що дорівнює 0,017 мг/л.

Концентрація аміаку в океані

[…] ₄[…]-N ). 3 Наприклад, у морській воді, що надходить до Гавайського інституту морської біології (на острові Кокос, Оаху, штат Гаваї; 150 футів від берега і 20 футів під водою), було виявлено рівень аміаку, який коливався в межах 0,0025 ± 0,0021 проміле загального вмісту NH₄-N . 3 Повідомляється, що віддалені поверхневі води океану містять 0,006 ± 0,004 ppm загального NH₄-N . 3

Джерела аміаку в рифових акваріумах: сольові суміші

Існує безліч джерел аміаку в рифових акваріумах. Незначні джерела включають: 1) водопровідна вода (особливо якщо вона містить хлорамін і не оброблена деіонізуючою смолою) і 2) домішки в сольових сумішах та інших добавках. Раніше було показано, що загальний вміст NH₄-N коливається від 0,55 до 11,9 мкмоль/кг (від 0,008 до 0,17 ppm загального NH₄-N) в аналізі восьми марок штучних сумішей морської води. На вищому кінці шкали ці рівні будуть виявлені за допомогою тест-набору для визначення аміаку і можуть становити потенційну загрозу токсичності, якщо риба утримується на цих рівнях (див. нижче). Ці рівні аміаку можуть бути спричинені домішками в хлориді кальцію та хлориді магнію, де аміак є добре відомою домішкою, що утворюється в результаті деяких комерційних виробничих процесів, що використовуються (наприклад, процес Сольвея, який включає аміак).

Добавки кальцію та магнію також можуть бути значним джерелом аміаку, особливо для акваріумістів, які намагаються використовувати недорогі джерела сипучого хлориду кальцію або магнію. Я обговорював тестування хлориду кальцію на вміст аміаку в попередній статті.

Джерела аміаку в рифових акваріумах: біологічні процеси

Переважним джерелом аміаку в морських акваріумах є виділення рибами та іншими гетеротрофами (організмами, які живуть за рахунок споживання органічних матеріалів). Риби виділяють велику кількість аміаку (і амонію) зі своїх зябер, і, можливо, меншу кількість з сечею, тому всі акваріуми повинні містити якийсь механізм, що запобігає підвищенню рівня аміаку, що виділяється, до токсичного рівня. Гетеротрофні бактерії також можуть бути великим джерелом аміаку в акваріумах. Наприклад, нез’їдений корм для риб, який розкладається під дією бактерій, зазвичай призводить до виділення аміаку у воду. Багато інших морських організмів, які, ймовірно, можна знайти в рифових акваріумах, також виділяють аміак, наприклад, краби та креветки. Насправді, більшість організмів у рифовому акваріумі, які живуть за рахунок споживання їжі (а не за рахунок фотосинтезу), виділяють деяку кількість аміаку.

Причиною того, що такі організми виділяють аміак, є те, що вони отримують набагато більше азоту з органічних продуктів, які вони споживають, ніж їм потрібно для побудови нових тканин. Отже, вони повинні виводити азот якимось чином. Аміак є поширеним способом виведення азоту, поряд з сечовиною та деякими іншими сполуками азоту. 4 Наведене нижче хімічне рівняння представляє кінцеві продукти, що утворюються в результаті метаболізму органіки з молекулярною формулою, що представляє типовий планктон 5 у морській воді:

Механізми виділення аміаку морськими рибами

Механізми, за допомогою яких морські риби виводять аміак, відрізняються від механізмів прісноводних риб, і акваріумісти повинні бути обережними, щоб не екстраполювати результати досліджень прісноводних риб на морські види, не зваживши, чи є це обґрунтованим чи ні.

Морські риби виводять аміак через зябра кількома способами. Як і у прісноводних риб, вільний аміак може пасивно дифундувати з клітин, що складають зябра, і це часто є домінуючим шляхом виведення. Цей результат має великий вплив на токсичність аміаку для риб. Оскільки вільний аміак пасивно дифундує з клітин у навколишню морську воду, для цього потрібен градієнт зниження. Якщо концентрація аміаку в морській воді зростає, цей механізм виведення не працює ефективно. Він може навіть працювати у зворотному напрямку. Оскільки саме концентрація вільного аміаку в навколишній рідині визначає здатність вільного аміаку виводитися таким чином, рН відіграє суттєву роль у визначенні здатності підвищеного аміаку перешкоджати роботі цього механізму виведення. Нижчий рівень рН у навколишній морській воді перетворює більшу частину аміаку в амоній, залишаючи менше вільного аміаку для підтримки цього шляху виведення, що призводить до меншої токсичності, яка спостерігається.

Однак популярне наукове уявлення про те, що дифузійний шлях включає просту дифузію вільного аміаку через клітинні мембрани, здається, більше не підтримується останніми дослідженнями з використанням сучасних біомолекулярних методів. Тепер визнано, що ця пасивна дифузія NH₃ швидше за все, відбувається через проміжки між клітинами, які називаються парацелюлярними щільними з’єднаннями, і це транспортне явище називається парацелюлярним транспортом. Ці з’єднання, хоча зазвичай досить щільні, щоб запобігти проходженню великих молекул, у морських і прісноводних риб є досить негерметичними, щоб пропускати як воду, так і аміак.

Не вдаючись більш детально до того, як прісноводні та морські види відрізняються за екскрецією вільного аміаку (є й інші важливі відмінності), дуже важливою відмінністю є те, що парацелюлярні з’єднання у морських риб є більш негерметичними, ніж у прісноводних, і ці з’єднання можуть дозволити морським рибам пасивно екскретувати значну кількість іонів амонію. Оскільки цей шлях також включає пасивну дифузію амонію з крові в навколишню рідину, перетворення аміаку в амоній в навколишньому середовищі при низькому рН не може повністю знизити токсичність аміаку/амонію в навколишній рідині, навіть якщо воно може значною мірою зробити це у прісноводних риб. Ці питання будуть розглянуті більш детально в розділі про токсичність, але варто повторити, що якщо метою є оцінка токсичності аміаку, не слід ігнорувати внесок від підвищення рівня іонів амонію в морському середовищі.

There are also other mechanisms whereby ammonia may be excreted from fish gills. These include an antiporter protein in the gill cell membranes that allows sodium to enter, and uses the chemical energy from that process to pump out ammonium ion. This process may not be used much at all during normal conditions, under which passive diffusion of ammonia and ammonium predominate, but may be very important when surrounding ammonia and ammonium levels rise excessively (> 1 ppm NH₃-N), залишаючи його єдиним життєздатним механізмом виведення аміаку. Оскільки деякі риби пристосувалися до таких умов і виживають у них (наприклад, деякі риби, що живуть у норах), цей механізм може бути критично важливим для них.

Для тих, хто хоче прочитати дуже детальний огляд сучасного стану знань про механізми екскреції аміаку та сечовини, як у морських, так і прісноводних риб, я пропоную огляд Майкла Вілкі (Michael Wilkie), опублікований у 2002 році в журналі “Експериментальна зоологія” (Journal of Experimental Zoology). 3

Поглиначі аміаку в рифових акваріумах: бактеріальна нітрифікація

Більшість морських акваріумістів знають про “азотний цикл”, який починається, коли аміак у воді окислюється бактеріями до нітритів. Цей нітрит потім окислюється різними бактеріями до нітратів:

Багато досліджень вивчали перетворення аміаку в нітрити, і було написано багато статей для професійних акваріумістів та акваріумістів-любителів, які детально описують різні практичні аспекти цього процесу, наприклад, як налаштувати відповідні фільтри для полегшення цього процесу. Стівен Спотте дуже детально висвітлює ці питання у двох своїх книгах. 6,7 У багатьох рифових акваріумах немає фільтрів, встановлених спеціально для цієї мети, і бактерії, які здійснюють цей процес, живуть у покриттях на більшості поверхонь в акваріумі, включаючи каміння, пісок, скло, пластик і навіть на поверхнях інших організмів, таких як коралові водорості.

Однак важливо пам’ятати, що більшість цих бактерій знаходяться на поверхнях, тому ми повинні думати про акваріум як такий, що має (або не має) достатню кількість бактерій для забезпечення нітрифікації, а не про саму воду як таку, що їх має. Ця відмінність важлива при переміщенні одного набору організмів в новий акваріум. Принесення старої акваріумної води разом з ними може допомогти запустити культуру бактерій, але не забезпечить значної початкової нітрифікаційної здатності. Однак додавання каміння та піску, а також невеликої кількості старої води може бути дуже ефективним для миттєвого забезпечення достатньої нітрифікаційної здатності.

Процес нітрифікації рідко буває таким простим, як вважають багато акваріумістів. Наприклад, не завжди один вид бактерій здійснює цей процес. В океані багато видів бактерій можуть окислювати аміак, включаючи Nitrosospiras, Nitrosomonas і Nitrosococcus. 8-10 При вивченні в прісноводних акваріумах (де було проведено більше досліджень, ніж в морських системах), бактерії часто представлені безліччю різних видів і штамів, і не завжди домінує один тип. У морських акваріумах ці види можуть включати Nitrosomonas marina 11 та Nitrosomonas europaea . 12 Хоча для більшості акваріумістів не має великого практичного значення знати, які види бактерій переробляють аміак в нітрити, одна ситуація, коли це може зіграти певну роль, полягає в оцінці продуктів, які стверджують, що прискорюють азотний цикл шляхом додавання (нібито) живих бактеріальних культур.

У зв’язку з цим, я бачив мало, якщо взагалі бачив, досліджень щодо придатності будь-якого з різних комерційних продуктів, призначених для цієї мети. Безумовно, живі культури можуть прискорити накопичення відповідних рівнів нітрифікуючих бактерій для утримання аміаку під контролем. Правильно додані культури можуть майже відразу почати переробку аміаку. 11 Однак обрані культури повинні бути вирощені в умовах температури, поживних речовин та солоності, подібних до тих, що існують в акваріумі, в який вони додаються, щоб це було оптимально ефективно, і я не знаю, чи відповідають комерційні культури бактерій, що продаються любителям, цій вимозі. Спеціальні покупки АЛДІ – досить хороший вибір для щотижневого шопінгу!

Поглиначі аміаку в рифових акваріумах: водорості

Багато організмів поглинають аміак безпосередньо для використання у створенні білків та інших біомолекул, необхідних для побудови тканин. Водорості, як мікро-, так і макроорганізми, наприклад, легко використовують аміак з води. У випадках, коли вони піддаються впливу як нітратів, так і аміаку в якості джерел азоту, багато з них віддають перевагу аміаку. 6 При використанні нітратів багато відповідних біохімічних шляхів вимагають від організму відновлення нітратів до аміаку перед їх використанням, тому поглинання аміаку має сенс. 6 Однак в умовах рифового акваріума не було встановлено, яка частина поглинутого макроводоростями азоту є аміачною, а яка – нітратною.

Кількість азоту, що поглинається великим фільтром з макроводоростей, є значною. У безкоштовній статті у форматі PDF (формат портативного документа) в журналі “Морська біологія 13” міститься корисна інформація щодо потенційних експортних можливостей водоростей. У ній наводиться вміст фосфору та азоту для дев’яти різних видів макроводоростей, включаючи багато видів, які підтримуються рифовими охоронцями. Наприклад, Caulerpa racemosa, зібрана біля Гавайських островів, містить близько 0,08% на суху вагу фосфору і 5,6% азоту. Збір фунта (454 г; суха вага) цих макроводоростей з рифового акваріума був би еквівалентний видаленню 25,4 грама азоту, що, якби весь він був присутній у 100 галонах води у вигляді аміаку, було б еквівалентно концентрації 67 ppm загального NH₄-N . Навіть якщо б рослині знадобилося три місяці, щоб вирости до такої маси, вона фактично виводила б еквівалент 0,75 ppm загального NH₄-N на день.

Тестування на наявність аміаку

Існує кілька способів тестування на вміст аміаку в морській воді. До них відносяться тест-набори, засновані як на саліцилаті, так і на хімії Несслера.

Реакція аміаку з реактивом Несслера, K₂HgI₄утворює забарвлений осад (Hg₂N)I-H₂O. Низькі рівні аміаку мають жовтий колір, більш високі – помаранчевий, а ще більш високі рівні можуть бути коричневими. Загальна реакція така:

Однією з суттєвих проблем методу Несслера є токсичність і небезпечний характер відходів, які утворюються при його використанні (вони містять ртуть).

Саліцилатні тест-набори

Реакція аміаку з гіпохлоритом утворює монохлорамін, який потім реагує з саліцилатом у присутності нітроферіціаніду натрію з утворенням 5-аміносаліцилату. Цей комплекс має колір від жовтого до зеленого або темно-зеленого в залежності від рівня присутності аміаку. У деяких версіях тесту кальцій і магній можуть створювати перешкоди, тому переконайтеся, що такий набір призначений для морських систем.

Різниця між цими методами може бути важливою, оскільки деякі комбінації продуктів для зв’язування аміаку та методів тестування можуть призвести до помилкових результатів тесту на аміак (або викликати видиму присутність аміаку при його зв’язуванні, або просто викликати колір, який не передбачений тест-набором). Наприклад, набір типу Nessler не може правильно зчитувати аміак, якщо акваріуміст використовує Amquel, Seachem Prime або подібні продукти для зв’язування аміаку. Результатом часто є коричневий колір, що виходить за рамки шкали.

Отже, особливо важливо, щоб акваріумісти розуміли, як взаємодіють тест-набір, який вони використовують, і сполучна речовина, яку вони використовують, і виробники кожного з них є найкращим місцем для пошуку такої інформації.

Я пропоную завжди вимірювати загальний аміак. Якщо в наборі є можливість виміряти вільний аміак, не турбуйтеся. Ви завжди можете скористатися таблицею для перерахунку загального аміаку у вільний аміак, якщо для цього є вагома причина. Причина для вимірювання загальний аміак полягає в тому, що сигнал буде набагато більшим, тому набір буде більш здатний відрізнити невеликий показник аміаку від відсутності аміаку.

Токсичність аміаку

Аміак дуже токсичний для морських риб. Механізми токсичності складні і є активною областю постійних досліджень дослідників. Його вплив включає пошкодження зябер, що призводить до порушення газообміну, іонної регуляції та регуляції рН крові. 14 Інші ефекти включають перешкоджання доставці кисню до тканин, порушення метаболізму та токсичність для нервової системи, що викликає гіперактивність, судоми та смерть. 14 Аміак також може бути дуже токсичним для багатьох інших організмів, що мешкають у рифових акваріумах.

Токсичність можна виміряти та повідомити про неї різними способами. Одним із поширених способів вимірювання гострої токсичності є вимірювання того, наскільки високою має бути концентрація, щоб вбити половину організмів за певний період часу. Зазвичай використовується період часу в 96 годин (чотири дні). Такі дані називаються 96-годинною ЛК₅₀ (ЛК означає летальну концентрацію, 50 означає 50% загибелі).

Іншим ускладненням, пов’язаним з токсичністю аміаку, є відносна кількість вільного аміаку та іону амонію. Хоча іон амонію може бути токсичним для морських риб, він, ймовірно, менш токсичний, ніж вільний аміак, і дані про токсичність часто повідомляються лише для концентрації вільного аміаку. Однак акваріумісти повинні розуміти, що такі дані можуть бути неприйнятними, якщо рН, що використовується в тесті, або ситуація, до якої він буде застосований, значно відхиляється від нормального рН морської води (наприклад, в транспортному пакеті, рН якого може бути набагато нижче рН 8,2, і токсичність якого може бути насправді викликана амонієм, а не низькою концентрацією вільного аміаку). Тим не менш, багато наукових статей повідомляють про токсичність аміаку в ppm (або мг/л) NH₃-N . Вона також може бути вказана як просто ppm NH₃.

Морська риба14 , як правило, має 96-годинну ЛК₅₀ які коливаються в діапазоні від 0,09 до 3,35 ppm NH₃-N . Цей результат не особливо відрізняється від діапазону, що спостерігається для прісноводної риби,14 від 0,068 до 2,0 ppm NH₃-N . Слід пам’ятати, що ці значення є ppm NH₃-N , а при рН 8,2 морський діапазон стає від 1,3 до 50 ppm загального NH₄-N, оскільки лише 7% від загального вмісту аміаку в морській воді присутній у вигляді вільного аміаку.

Концентрації аміаку, які не є гостро смертельними, все ще можуть спричинити значні проблеми для риб. Наприклад, лосось у морській воді при рН 7,8 демонструє зміни в лейкоцитах і різних хімічних елементах крові, і був більш схильний до захворювань, коли піддавався впливу сублетальних концентрацій аміаку. 15 Отже, акваріумісти повинні прагнути підтримувати концентрацію аміаку значно нижче летального рівня.

Рекомендації щодо концентрації аміаку

Оскільки токсична дія аміаку проявляється при рівнях, значно нижчих за ті, що є гостро смертельними (0,09-3,35 ppm NH₃-N або від 1,3 до 50 ppm загального NH₄-N при рН 8,2), а також тому, що деякі організми в рифовому акваріумі можуть бути більш чутливими, ніж ті кілька організмів, які були ретельно вивчені, розумно діяти з обережністю при прийнятті рішення про те, які концентрації аміаку допускаються в рифовому акваріумі або пов’язаній з ним системі.

Я пропоную вжити якихось коригувальних заходів, якщо загальний вміст аміаку підніметься вище 0,1 проміле. Цю пропозицію також висловлює Стівен Спотте у своєму авторитетному тексті “Морські риби в неволі”. 6 Значення, що перевищують 0,25 проміле загального аміаку, можуть вимагати негайного лікування, бажано з видаленням всіх чутливих (чутливих до аміаку) організмів з води, що містить аміак. Деякі з можливих заходів, які необхідно вжити, детально описані в наступних розділах, наведених нижче.

Лікування підвищеного вмісту аміаку: гідроксиметансульфонат

Для зв’язування аміаку в морських акваріумах у комерційних продуктах використовуються різні типи сполук. Одним з них є гідроксиметансульфонат (HOCH₂SO₃ – ). Це відомий зв’язувач аміаку 16, запатентований для використання в акваріумах Джоном Ф. Кунсом 17 і продається як Amquel компанією Kordon та ClorAm-X компанією Reed Mariculture, серед інших.

Реакція аміаку з гідроксиметансульфонатом є механічно складною, можливо, включає розкладання до формальдегіду та відновлення до продукту амінометансульфонату (показано нижче). 16 Вважається, що загальна реакція є спрощеною:

Що в кінцевому підсумку відбувається з амінометансульфонатом у морському або рифовому акваріумі, достеменно не встановлено, але він виявляється значно менш токсичним, ніж аміак, і, швидше за все, він переробляється бактеріями в інші сполуки.

Marineland Bio-Safe стверджує, що містить гідроксиметансульфінову кислоту натрію (HOCH₂SO₂ – ). Я не знаю, чи є це друкарською помилкою, або якщо Marineland дійсно використовує це трохи інше з’єднання.

Примітка: продукти, що містять гідроксиметансульфонат, перешкоджають можливості тестування на аміак при використанні певних типів тест-наборів (див. вище). Імовірно, H₂NCH₂SO₃ – що утворюється, все ще реагує з реактивами Несслера, навіть якщо він не є аміаком.

Обробка підвищеного вмісту аміаку: гідросульфіт і бісульфіт

Другий тип сполук, що використовується в комерційних продуктах (таких як Seachem Prime), які стверджують, що вони зв’язують аміак в морських акваріумах, містить гідросульфіт (може бути або HSO₂ – або – O₂S-SO₂ – ) та бісульфіт (HSO₃ – ). Ці сполуки є добре відомими дехлоруючими агентами, що зменшують вміст Cl₂до хлориду (Cl – ), який, як стверджується, також відбувається в цих продуктах. Мені не зрозуміло, чи дійсно ці інгредієнти якимось чином реагують з аміаком, чи цю функцію виконують незаявлені інгредієнти в цих продуктах. Компанія Seachem вирішила тримати інгредієнти своєї продукції в таємниці, тому акваріумісти не можуть самі визначити, що відбувається, і наскільки це може бути придатним. Тим не менше, багато акваріумістів, здається, успішно використовують такі продукти для зменшення токсичності аміаку.

Примітка: такі продукти, як Seachem Prime, перешкоджають можливості тестування на наявність аміаку при використанні певних типів тест-наборів (див. вище). Імовірно, продукт, що утворюється, все ще реагує з реактивами Несслера, навіть якщо він не є аміаком.

Лікування підвищеного вмісту аміаку: Кліноптилоліт

Деякі фільтруючі матеріали здатні зв’язувати аміак з морської води. Цеоліт клиноптилоліт (алюмосилікат натрію) здатний зв’язувати аміак з прісної води, але іони натрію в морській воді витісняють більшу частину аміаку. Фактично, здатність клиноптилоліту зв’язувати аміак у прісній воді може бути відновлена шляхом промивання його солоною водою. Отже, його здатність зв’язувати аміак у морській воді дуже низька, якщо взагалі є, тому він не є дуже корисним продуктом для морських систем.

Лікування підвищеного вмісту аміаку: Підміна води

Заміна води може бути прекрасним способом зниження рівня токсичного аміаку, особливо в невеликих системах, таких як карантинний або лікарняний резервуар. Однак ефективне використання цього методу вимагає, щоб нова солона вода не містила значного вмісту аміаку. Оскільки багато видів штучної морської води містять аміак (див. вище), цей метод слід використовувати з обережністю.

Як правило, вміст аміаку зазвичай знижується приблизно на ту ж частку води, яка замінюється, тому заміна води на 30% зменшить вміст аміаку на 30%. Однак, якщо в акваріумі є джерело аміаку, його рівень може швидко підвищитися знову. Падіння на 30% може бути не помічено багатьма тест-наборами. Наприклад, може бути важко відрізнити 1,2 ppm від 0,84 ppm загального вмісту NH₄-N, використовуючи багато наборів, тому не панікуйте, якщо рівень аміаку не падає, але також будьте реалістичними щодо того, наскільки ви очікуєте його падіння від підміни води порядку 10-30%. У випадку аміачної “надзвичайної ситуації” можуть бути доречними набагато більші підміни води. Більш детальна інформація про підміни води наведена тут.

Амоній дуже токсичний для морських риб та інших організмів у рифовому акваріумі. Хоча рутинне вимірювання аміаку зазвичай не вимагається у встановлених рифових акваріумах, воно може бути дуже важливим, коли риби перебувають у тимчасових приміщеннях, таких як транспортні пакети, лікарняні акваріуми та карантинні акваріуми. Більшість акваріумістів асоціюють аміак з “циклічністю” нового акваріума, і в цій ситуації критично важливо дочекатися зниження аміаку до дуже низького рівня, перш ніж додавати організми (набагато важливіше, ніж чекати, коли знизиться рівень нітритів, наприклад).

Аміак також може бути дуже важливим під час аварій танків. У всіх цих ситуаціях я рекомендую намагатися утримувати вміст аміаку нижче 0,1 ppm загального вмісту NH₄-N . Якщо рівень піднімається вище 0,25 ppm загального NH₄-N, я пропоную вжити негайних заходів, таких як використання зв’язувача аміаку або заміна води.

1. Протонний обмін між іоном амонію, триметил-амоній-іоном та водою. Швидкість стадії дегідратації, що передує бімолекулярному переносу протонів. Грюнвальд, Ернест; Ку, Аліса Ю. Брандейський університет, Уолтем, штат Массачусетс, США. Журнал Американського хімічного товариства (1968), 90(1), 29-31.

2. Хімічна модель морської води, що включає розчинений аміак і стехіометричну константу дисоціації аміаку в лиманній воді і морській воді ві д-2 до 40° C . Клегг, Саймон Л.; Уітфілд, Майкл. Sch. Environ. Sci., Univ. East Anglia, Norwich, UK. Geochimica et Cosmochimica Acta (1995), 59(12), 2403-21.

3. Вимірювання дифузійного потоку аміаку з води. Чжан, Генфа; Уехара, Томое; Дасгупта, Пурненду К.; Кларк, Ентоні Д.; Вінівартер, Вільфрід. Кафедра хімії та біохімії, Техаський технологічний університет, Лаббок, Техас, США. Аналітична хімія (1998), 70(17), 3656-3666.

4. Екскреція аміаку та обробка сечовини зябрами риб: сучасне розуміння та майбутні дослідницькі виклики. Вілкі, Майкл Патрік. Відділ наук про життя, Університет Торонто в Скарборо, Скарборо, Онтаріо, Канада. Журнал експериментальної зоології (2002), 293(3), 284-301.

5. Хімічна океанографія, друге видання. Міллеро, Френк Дж. США. (1996), 496 с.

6. Морські риби в неволі: Наука і технологія. Спотте, Стівен; John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1992 р. ISBN 0-471-54554-6.

7. Акваріуми з морською водою: Навколишнє середовище в неволі . Спотте, Стівен; John Wiley & Sons, NY 1972 ISBN 0471056650.

8. Філогенія на основі 16S рРНК та амоА 12 нових ізолятів бетапротеобактерій, що окислюють аміак: розширення набору даних та пропозиція нової лінії в межах нітрозомонад. Пуркхольд, Ульріке; Вагнер, Міхаель; Тіммерманн, Габріеле; Поммерінг-Розер, Андреас; Купс, Ханс-Петер. Lehrstuhl fuer Mikrobiologie, Technische Universitaet Muenchen, Freising, Germany. Міжнародний журнал систематичної та еволюційної мікробіології (2003), 53(5), 1485-1494.

9. Біогеохімічні процеси в невеликому каліфорнійському естуарії. 2. Активність нітрифікації, структура угруповання та роль в азотному балансі. Кэффри, Джейн М.; Харрингтон, Ніл; Солем, Ікар; Уорд, Бесс Б. Центр екологічної діагностики та біоремедіації, Університет Західної Флориди, Пенсакола, Флорида, США. Морська екологія: Серія “Прогрес” (2003), 248 27-40.

10. Світовий розподіл Nitrosococcus oceani, морської аміакоокислюючої протеобактерії, виявленої за допомогою ПЛР та секвенування генів 16S рРНК та амоА. Уорд, Бесс Б.; О’Маллан, Грегорі Д. Департамент наук про Землю, Принстонський університет, Принстон, штат Нью-Джерсі, США. Прикладна та екологічна мікробіологія (2002), 68(8), 4153-4157.

11. Підвищена солоність відбирає менш різноманітну аміакоокислювальну популяцію в акваріумних біофільтрах. Громмен, Роланд; Дау, Ленні; Верстрате, Віллі. Лабораторія мікробної екології та технології (LabMET), Гент, Бельгія. FEMS Мікробіологія Екологія (2005), 52(1), 1-11.

12. Порівняльний аналіз нітрифікуючих бактерій, пов’язаних з прісноводними та морськими акваріумами. Хованець, Тімоті А.; ДеЛонг, Едвард Ф. Екологія, еволюція морської біології. Dep., Univ. of California, Santa Barbara, CA, USA. Прикладна та екологічна мікробіологія (1996), 62(8), 2888-2896.

13. Обмежений азотом проти фосфору ріст та джерела поживних речовин для макроводоростей коралових рифів. Ларнед, С.Т. Морська біологія (1998) 132: 409±421.

14. Аміак в лиманах та його вплив на рибу. Едді, Ф.Б. Екологічна та прикладна біологія, Університет Данді, Данді, Великобританія. Журнал біології риб (2005), 67(6), 1495-1513.

15. Низькі рівні аміаку в навколишньому середовищі підвищують сприйнятливість до хвороб у мальків чавичі. Акерман, Пейдж А.; Вікс, Беверлі Д.; Івама, Джордж К.; Рендалл, Девід Д. Факультет земельних і продовольчих систем, Університет Британської Колумбії, Ванкувер, Британська Колумбія, Канада. Фізіологічна та біохімічна зоологія (2006), 79(4), 695-707.

16. Механізм реакції аміаку з бісульфітним похідним формальдегіду. Henaff, Philippe Le. Compt. Rend. (1963), 256 3090-2.

17. Спосіб та продукт для видалення хлорамінів, хлору та аміаку з води для аквакультури. Кунс, Джон Ф. Патент США №4,666,610; 19 травня 1987.

Source: reefkeeping.com