Нітрати в рифовому акваріумі

Нітрат – це іон, який давно переслідує акваріумістів. Зазвичай він утворюється в акваріумах в результаті перетравлення їжі, і в багатьох акваріумах він накопичується, і його буває важко утримувати на природному рівні. У минулому багато акваріумістів проводили підміни води, однією з основних цілей яких було зниження рівня нітратів. На щастя, зараз у нас є широкий спектр способів утримання нітратів під контролем, і сучасні акваріуми набагато менше страждають від підвищеного вмісту нітратів, ніж у минулому. У деяких випадках акваріумісти навіть виявили, що вони знизили його занадто сильно, і дозування нітратів може бути навіть корисним.

Підвищений вміст нітратів часто асоціюється з водоростями, і дійсно, ріст водоростей часто стимулюється надлишком поживних речовин, включаючи нітрати. Те ж саме можна сказати і про інших потенційних шкідників в акваріумах, таких як динофлагелляти. Нітрати самі по собі не є гостро токсичними при рівнях, які зазвичай досягаються в акваріумах, принаймні, наскільки це відомо з наукової літератури, але підвищені рівні, як видається, згубно впливають на здоров’я риб. Крім того, підвищений вміст нітратів може стимулювати ріст зооксантелл в коралах, що може призвести до потемніння коралів і зниження швидкості росту коралів-господарів.

З цих причин більшість рифових акваріумістів намагаються знизити рівень нітратів. Деяким це вдається дуже добре, а іншим – ні. Ця стаття надає деяку інформацію про нітрати в океані та акваріумах, а також описує ряд методів, які акваріумісти успішно використовують для зниження рівня нітратів до більш природного рівня в рифових акваріумах.

Що таке нітрат?

Нітрат – це негативно заряджений іон NO3-. Він складається з центрального атома азоту і трьох приєднаних до нього атомів кисню. Негативний заряд розподіляється порівну на три атоми кисню, роблячи їх однаковими. Він, як правило, дуже добре розчинний у морській воді.

Нітрати в океані

Азот в океані має багато форм, однією з яких є нітрат.1 Інші форми включають динітроген (N2), аміак (NH3/NH4+), нітрити (NO2-) та безліч азотовмісних органічних сполук. З неорганічних видів нітрати часто, але не завжди, мають найвищу концентрацію. Концентрації в океані значно варіюються в залежності від місця розташування, а також від глибини.2 Поверхневі води мають набагато нижчу концентрацію через поглинання різними організмами і часто становлять менше 0,1 проміле нітратів (зверніть увагу, що всі концентрації в цій статті наведені в проміле нітрат-іонів, а не в проміле нітратного азоту). Глибоководні океанічні води зазвичай містять від 0,5 до 2,5 ppm нітратів. Поверхневі регіони, де відбувається апвелінг глибинних вод, також матимуть ці вищі значення.

Більшість нітратів, присутніх в океані, є результатом переробки органічних матеріалів. Наприклад, деградація планктону призводить до утворення нітратів. Це можна показати за допомогою спрощеного хімічного рівняння, що описує, що відбувається, коли органічна “їжа” перетравлюється киснем:

що на словах читається як:

планктон + кисень → вуглекислий газ + вода + іон водню + фосфат + нітрат

Зверніть увагу, що на цей процес витрачається луг (про це свідчить Н+, що утворюється). Отже, коли нітрати накопичуються в рифовому резервуарі, лужність виснажується. Виробництво 10 ppm нітратів виснажує близько 0,16 мекв/л (0,45 dKH) лужності. Якщо цей нітрат видалити шляхом підміни води, лужність буде втрачена назавжди. Якщо нітрат поглинається організмом (водоростями, коралами, бактеріями тощо) і використовується, то вся ця лужність повертається в систему (див. рівняння нижче, що показують цей факт).

Іншими джерелами азоту в океані є вулканічні викиди (переважно у вигляді аміаку), фіксація N2 синьо-зеленими водоростями (також відомими як ціанобактерії) та стік з суші. Все це стає частиною кругообігу азоту, і частина з них в кінцевому підсумку перетворюється на нітрати.

Морські організми, які використовують нітрати

Широкий спектр організмів здатний поглинати нітрати, за допомогою яких вони синтезують безліч азотовмісних органічних молекул, таких як білки та ДНК.1 Нітрати в першу чергу використовуються мікроорганізмами (наприклад, бактеріями) та тими організмами, які отримують більшу частину або всю свою енергію від фотосинтезу, включаючи водорості, корали та морські анемони.

За певних обставин і для деяких організмів, які використовують нітрати, підвищений рівень нітратів може призвести до прискорення росту. Мікроводорості в рифових акваріумах можуть рости швидше при підвищеному вмісті нітратів, якщо вони мають достатню кількість фосфору, заліза, світла тощо. Великі організми також зазнають впливу. Мілководна трава (Halodule wrightii) та широколиста трава (Ruppia maritime) ростуть швидше при підвищеному вмісті нітратів (0,6 ppm нітратів), ніж при типових рівнях нітратів у навколишній морській воді (0,5 ppm нітратів).

Морські бактерії5, фітопланктон6,7 та макроводорості7,8 також показали, що при підвищеному вмісті нітратів збільшують швидкість росту. В інших випадках підвищений вміст нітратів не збільшує ріст. У цих випадках інші фактори є лімітуючими, такі як фосфати, залізо або світло. Зростання морської трави Zostera marina, наприклад, не посилюється підвищеним вмістом нітратів, при цьому зростання частіше обмежується світлом.3,4,9

Очевидно, що деякі організми, які швидше ростуть у воді з підвищеним вмістом нітратів, не обов’язково є тими, яким акваріумісти віддають перевагу. Окрім очевидного занепокоєння щодо мікроводоростей, динофлагелляти, здається, збільшують ріст зі збільшенням вмісту нітратів та інших поживних речовин, принаймні до 16 проміле.10 Однак для деяких акваріумістів може бути втішним знати, що шкідлива анемона Aiptasia pulchella може засвоювати нітрати лише в умовах голоду, і навіть тоді не дуже добре.11,12

Риби, здається, не дуже чутливі до нітратів. Більшість дослідників знаходять незначну токсичність13. Одна група, яка вивчала личинки різних видів риб, повідомляє:

“Судячи з його впливу на 1-е годування, об’єднаний NH3 є потенційною небезпекою у вирощувальному резервуарі; NO2- і NO3- нетоксичні на рівнях, які, ймовірно, зустрічаються в практичній морській рибній культурі “14.

Тим не менш, багато любителів повідомляють, що їхні риби виглядають менш здоровими, коли вони допускають надмірно високий рівень нітратів (понад 50 ppm). Невідомо, чи це насправді пов’язано з нітратами, чи з чимось іншим у воді, що збігається з підвищенням рівня нітратів.

Нарешті, додавання надлишку поживних речовин до природних коралових рифів звинувачують у загальному переході від коралів до дерну та макроводоростей,15 але яка роль нітратів у порівнянні з іншими поживними речовинами (такими як фосфати) не завжди зрозуміла.

Вплив підвищеного вмісту нітратів в акваріумах

На додаток до описаних вище проблем, пов’язаних з ростом потенційно небажаних організмів, якому може сприяти підвищений вміст нітратів (особливо водоростей і динофлагелят), нітрати можуть впливати і на корали. Багато коралів можуть не турбуватися про підвищений вміст нітратів, або навіть можуть рости швидше за наявності легкодоступного азоту. Але у певних коралів, особливо тих, що кальцифікуються, підвищений вміст нітратів може мати негативні наслідки.

У більшості випадків, коли рівень нітратів досліджувався у зв’язку з ростом вапняних коралів, вплив був досить невеликим, але значним. Було показано, що підвищений вміст нітратів зменшує ріст Porites compressa (при вмісті нітратів менше 0,3-0,6 ppm),16,17 але ефект зникає, якщо лужність також підвищена (до 4,5 мекв/л). Одне з пояснень полягає в тому, що підвищений вміст нітратів стимулює ріст зооксантелл до такої міри, що вони фактично конкурують з хазяїном за неорганічний вуглець (який використовується як у фотосинтезі, так і в скелетних відкладеннях). Коли лужність підвищена, ця конкуренція більше не позбавляє хазяїна необхідного вуглецю.17

Друге дослідження на Porites porites та Montastrea annularis, як правило, підтримує цю гіпотезу. Вони показали, що підвищений вміст нітратів викликав збільшення фотосинтезу, щільності зооксантел, вмісту хлорофілу a і c2, а також загального білка, в той час як ріст скелету значно зменшився.18 Однак цей ефект не завжди може бути вірним, оскільки підвищений вміст нітратів, здається, не зменшив кальцифікацію в Acropora cervicornis (хоча експерименти проводилися за дуже різних умов).19

Третє дослідження, проведене на Acropora pulchra, показало, що підвищений вміст нітратів збільшує кількість зооксантелл і швидкість кальцифікації.20 Ще одне дослідження 21, проведене на поритах циліндричних, показало, що підвищений вміст нітратів (0,9 ppm) не збільшує швидкість фотосинтезу або щільність зооксантелл, а, навпаки, зменшує їх, всупереч іншим дослідженням. Вони не надали пояснення, чому їхні результати відрізнялися, хоча вказали, що корали, можливо, витісняли зооксантелли, що могло б заплутати деякі результати. Крім того, всі корали в дослідженні були підкреслені тим, що вони втратили значну біомасу під час дослідження порівняно з тим, коли вони були вперше зібрані в дикій природі. Через цей ефект я не дуже вірю в те, як це дослідження може стосуватися акваріумів, де корали швидко ростуть.

В цілому, здається, що підвищений вміст нітратів може сприяти зростанню рівня зооксантелл в коралах, і акваріумісти можуть помітити це як потемніння (побуріння) коралів, оскільки зооксантелли мають золотисто-коричневе забарвлення. Чи є ефект швидкості росту, і в якому напрямку, може залежати від коралів та інших умов в акваріумі.

Вимірювання нітратів в акваріумах

Нітрати досить легко виміряти в морських акваріумах на рівнях, що перевищують приблизно 0,5 проміле, за допомогою тест-наборів. Однак акваріумісти іноді отримують різні результати від різних тест-наборів, навіть при тестуванні одного і того ж зразка води. З цієї причини я пропоную акваріумістам при оцінці адекватності методів зниження рівня нітратів звертати увагу на вплив на їх акваріум, принаймні, не менше, ніж на результат тест-набору. Дотримання однієї марки набору також може бути важливим. Навіть якщо він відносно неточний, моніторинг акваріума за допомогою одного набору принаймні дозволить відстежувати тенденції, в той час як перемикання між кількома наборами може залишити акваріуміста без інформації про те, чи зростає, чи падає рівень нітратів, чи залишається стабільним.

Джерела нітратів у рифових акваріумах

Основним джерелом нітратів у рифових акваріумах є корм, що додається в систему. Всі білки містять азот, як і широкий спектр інших біомолекул. При метаболізмі значна частина цього азоту може перетворитися на нітрати. Наприклад, риба та інші організми виділяють аміак після перетравлення їжі, а нітрифікуючі бактерії швидко перетворюють аміак на нітрити, а потім на нітрати. Інші джерела можуть включати відмирання організмів, які розкладаються подібно до того, як це показано вище для планктону.

Нарешті, використання неочищеної води може призвести до значного додавання нітратів в акваріуми. У Сполучених Штатах питна вода може містити до 44 проміле нітратів. Щоденне додавання такої води для заміни випаруваної води забезпечить значну кількість нітратів. Однак у багатьох муніципальних системах водопостачання рівень нітратів набагато нижчий. У моєму водопроводі рівень нітратів, як правило, становить лише 0,1 ppm.

Зниження рівня нітратів в акваріумах

Для багатьох акваріумістів суть полягає в тому, що рівень нітратів у їхніх акваріумах вищий, ніж їм хотілося б. Я прагну, щоб рівень нітратів у моїх акваріумах не перевищував 1 проміле, а бажано, щоб він був менше 0,5 проміле. Тим не менш, я рідко тестую на нітрати і вимірюю зменшення кількості поживних речовин за сигналами з акваріума, такими як швидкість росту водоростей на склі

У цьому розділі описані різноманітні заходи, які можна вжити для зниження рівня нітратів в акваріумах. Зверніть увагу, що я не включаю жодного обговорення підмін води, хоча очевидно, що вони певною мірою працюють. Я детально обговорював цей ефект у попередній статті. Проблема з підміною води полягає в тому, що дуже важко знизити концентрацію нітратів до природного рівня тільки таким способом, якщо система постійно не промивається чистою водою. Тим не менш, це добре допомагає обмежити накопичення нітратів.

Першим кроком у зменшенні нітратів є вимірювання нітратів за допомогою якісного тест-системи, щоб зрозуміти масштаби проблеми і мати можливість відстежувати прогрес. Потім виконайте одну або кілька дій, наведених нижче, і відстежуйте рівень нітратів протягом певного часу, щоб побачити, чи допомагає це.

1. Надходження азоту до акваріума

Якщо ви перегодовуєте, зупиніться. Я, однак, не пропоную, щоб люди морили голодом будь-які організми у своїх акваріумах заради зниження рівня нітратів. Майте на увазі, що з точки зору кінцевого надходження нітратів у товщу води не має значення, з’їла риба корм чи ні. Майже весь азот, що міститься в їжі, потрапить у товщу води, незалежно від того, чи буде він перетравлений рибою, коралом, бактеріями та іншими мікроорганізмами. На щастя, існують кращі варіанти контролю нітратів, ніж голодування акваріума.

Якщо ви використовуєте водопровідну воду, перевірте її на вміст нітратів, щоб побачити, чи є вона джерелом, і якщо так, спочатку очистіть її. Система зворотного осмосу/деіонізації (RO/DI) є найкращою з різних причин, але проста система, що використовує тільки RO або тільки DI, швидше за все, буде адекватною для цієї мети.

2. Експорт азоту шляхом скімінгу

Саме по собі знежирення зазвичай не дозволяє акваріумістам усунути проблему нітратів, але воно може бути значною допомогою, а також має інші переваги, такі як аерація та видалення органіки та фосфору. Причина, по якій знежирення працює для нітратів, полягає не в тому, що нітрати видаляються (це не так), а в тому, що органічні молекули у воді, які містять азот, можуть бути видалені до того, як вони розпадуться, вивільняючи неорганічний азот. Багато білків, наприклад, легко видаляються, і всі вони містять велику кількість азоту. Але цей механізм також показує, чому одного лише знежирення часто буває недостатньо: воно нічого не може зробити з аміаком, що виділяється організмами, який перетворюється в нітрати нітрифікуючими бактеріями.

3. Експорт азоту шляхом вирощування та збирання макроводоростей або дернових водоростей (або будь-якого іншого організму на ваш вибір)

Вирощування та збирання макроводоростей або використання водоростевого скрубера (ATS) може бути дуже ефективним способом зниження рівня нітратів (разом з іншими поживними речовинами) в рифових акваріумах. У моїй рифовій системі, де я маю великі освітлені рефугіуми для вирощування макроводоростей Caulerpa racemosa, ці водорості, очевидно, є великим механізмом експорту поживних речовин. Акваріуми з великою кількістю процвітаючих макроводоростей або дернових водоростей можуть уникнути проблем з мікроводоростями. Чи є зменшення вмісту нітратів причиною зменшення кількості мікроводоростей, не є очевидним; інші поживні речовини також можуть стати лімітуючими. Але для рифових акваріумістів, які мають серйозні проблеми з мікроводоростями, точний механізм може не мати значення. Якщо швидко зростаючі макроводорості поглинають достатньо поживних речовин, щоб утримувати концентрацію нітратів у товщі води на прийнятно низькому рівні, і в той же час тримати мікроводорості під контролем, більшість власників рифів будуть задоволені.

Для тих, хто зацікавлений дізнатися, скільки нітратів експортується макроводоростями, ця безкоштовна стаття у форматі PDF в журналі “Морська біологія” містить деяку корисну інформацію. У ній наведено вміст фосфору та азоту для дев’яти різних видів макроводоростей, включаючи багато з тих, які зазвичай підтримують рифів. Наприклад, Caulerpa racemosa, зібрана біля Гавайських островів, містить близько 5,6% азоту і 0,08% фосфору від сухої ваги. Збір 10 грамів (суха вага) цієї макроводорості з акваріума буде еквівалентний зниженню вмісту нітратів на 2,5 грама, або 10 проміле в 67-галонному акваріумі. Всі інші протестовані види водоростей дали подібні результати (плюс-мінус фактор два). Цікаво, що, використовуючи дані про фосфати з тієї ж статті, цей експорт також був би еквівалентний видаленню 24 мг фосфатів з товщі води. Ця кількість зменшила б концентрацію фосфатів з 0,2 ppm до 0,1 ppm в 67-галонному акваріумі.

4. Глибокі піщані шари

Глибокі піщані шари можуть утворювати області з низьким вмістом кисню, де нітрати використовуються бактеріями. Вони використовують його для метаболізму органічних речовин, які випадково дифундують у пісок з товщі води. Коли кисень у піску виснажується, бактерії все ще можуть окислювати наявні органічні речовини, використовуючи нітрати замість О2. У цій ситуації нітрат діє як акцептор електронів (наприклад, джерело кисню) замість кисню (O2). Кінцевим результатом є те, що нітрат перетворюється на N2, і N2 вилітає з резервуара в атмосферу. Реакції, що відбуваються, можуть бути складними.22 У середовищах, що містять кисень, реакція виглядає дуже схожою на ту, що показана вище для планктону (тут не враховується фосфор):

де органічний означає типовий органічний матеріал ((CH2O)80(CH2)42(NH3)16), який метаболізується. За відсутності O2 і повного відновлення азоту до N2 (що може відбуватися в кілька етапів реакції), ми маємо наступну загальну реакцію:

Видно, що вищеописаний процес виробляє лужність (за рахунок споживання H+). Насправді, це точно така ж кількість лугу, яка була вичерпана, коли нітрат спочатку утворився з їжі, тому чистий ефект азотного циклу на лужність обнуляється.

У багатьох акваріумах цей процес відбувається в обсязі, достатньому для утримання нітратів на рівні нижче 0,5 ppm. В інших він не є адекватним. Успіх може залежати від розміру дна, його складу (типу піску, гранулометричного складу, глибини та форм життя в ньому), а також від вимог, що пред’являються до нього з точки зору переробки нітратів. Це рідко обговорюється акваріумістами, але органіка також має вирішальне значення для цього процесу, і деякі акваріуми можуть мати більше або менше органічних речовин у воді (завдяки використанню таких речей, як знежирення або гранульоване активоване вугілля), а це, в свою чергу, може вплинути на здатність піщаного шару до перетворення нітратів.

Цей процес також відбувається в порах живого каміння та в різноманітних інших середовищах рифового акваріума.

5. Фільтри, призначені для полегшення азотного циклу.

Такі фільтри, як крапельні фільтри, що використовують традиційні біобалі, чудово справляються з переробкою аміаку в нітрити і нітрати, але нічого не роблять з самими нітратами. Для багатьох акваріумістів це часто є неінтуїтивно зрозумілим, але повне видалення такого фільтра може насправді допомогти зменшити кількість нітратів. Отже, повільне видалення фільтрів і надання можливості більшій кількості азоту перероблятися на живому камінні та піску та в них може бути корисним.

Справа не в тому, що нітратів утворюється менше, коли такий фільтр знімається, а в тому, що відбувається з нітратами після того, як вони утворюються. Коли нітрати утворюються на поверхні непроникних середовищ, таких як біобалі, вони змішуються у всій товщі води, а потім шляхом дифузії потрапляють до місць, де їх кількість може бути зменшена (наприклад, всередині живого каміння та піску).

Якщо він утворюється на поверхні живого каміння або піску, то локальна концентрація нітратів там вища, ніж у першому випадку, і він з більшою ймовірністю буде дифундувати в каміння і пісок, щоб відновитися до N2.

У рифовому акваріумі з достатньою кількістю живого каміння немає особливої користі від струминних фільтрів, тому в цілому їх можна сміливо видаляти.

6. Вугільні денітратори

Існує безліч різних комерційних систем, жодна з яких не користується особливою популярністю в Сполучених Штатах в даний час. Однак вони можуть добре справлятися з видаленням нітратів, і деяким акваріумістам вони подобаються.

В одному з цих типів систем джерело вуглецю додається до частини води в акваріумі в середовищі з низьким вмістом кисню. У багатьох випадках джерелом вуглецю є метанол. Метанол змішується з акваріумною водою в контрольованій ситуації (наприклад, рідина прокачується через змійовик), і метанол споживається бактеріями, які використовують нітрат як акцептор електронів замість кисню:

Кінцевим результатом є те, що нітрати видаляються з акваріума. Типовим недоліком такої системи є необхідність ретельного контролю над умовами, і, як наслідок, складність, яка часто супроводжує такий реактор. Зауважимо ще раз, що цей процес повертає лужність (шляхом споживання H+), яка була втрачена при виробництві нітрату спочатку.

Цей метод схожий на дозування органічного вуглецю, але локалізований всередині реактора. Така локалізація може мати переваги (менша ймовірність того, що ціанобактерії будуть змушені рости більше, споживаючи органіку), але це трохи складніше здійснити технічно, ніж просте дозування органіки в акваріум (описано нижче).

7. Біопелети

Біопелети, як правило, є органічними полімерами (часто PHB, полігідроксибутират; показано нижче)):

Ці полімери можуть дуже повільно розкладатися в стерильній воді, але в акваріумі на них поселяються бактерії, які виділяють ферменти, що розщеплюють полімери на більш дрібні частини (такі як гідроксимасляна кислота, будівельний блок цього полімеру) набагато швидше, ніж проста реакція гідролізу відбувалася б сама по собі. PHB є природною молекулою зберігання енергії для багатьох бактерій, і тому деякі бактерії звикли виробляти її та розкладати всередині себе. Деякі бактерії заробляють на життя тим, що готові розкладати такі полімери, коли вони зустрічають їх поза своїм тілом (наприклад, від інших бактерій, які загинули), і ці бактерії виділяють ферменти у воду, щоб розщепити полімерну гранулу. Потім вони поглинають вивільнену гідроксимасляну кислоту і метаболізують її для отримання енергії.

В умовах акваріума бактерії покривають гранули і самі перетравлюють більшу частину полімеру, використовуючи нітрати і фосфати в процесі росту і розширення своїх тканин. Частина вивільненої гідроксимасляної кислоти потраплятиме у воду, тому бактерії також можуть рости віддалено від гранул (включаючи ціанобактерії). Отже, це не такий обмежений процес, як вуглецевий денітрифікатор, хоча він зазвичай здійснюється в проточному реакторі.

Цей метод може використовувати трохи більше нітратів, ніж пропорційну кількість фосфатів, якщо бактерії утворюють досить товстий шар на гранулі. У такому випадку бактерії на дні (поверхні гранул) можуть мати обмежений доступ до кисню і можуть використовувати нітрат як акцептор електронів (джерело кисню), як це відбувається в глибоких піщаних пластах, на додаток до азоту і фосфору, що використовуються для побудови тканин їхнього тіла.

8. Денітратори сірки

У цих системах бактерії використовують елементарну сірку і виробляють N2 з сірки та нітратів згідно з наступним рівнянням (або чимось подібним):

Утворення кислоти (H+) в цьому реакторі може мати тенденцію до зниження лужності акваріума. Також було запропоновано пропускати стічні води такого реактора через шар арагоніту, щоб використовувати вироблену кислоту (H+) для розчинення карбонату кальцію, і таким чином забезпечувати акваріум кальцієм і лужністю. Хоча це чудова ідея, вона не додає багато кальцію та лугу до більшості акваріумів.

Щоб оцінити величину ефекту, ми почнемо з ліберальної оцінки того, скільки нітратів може бути видалено. Скажімо, 10 проміле нітратів на тиждень.

10 ppm нітратів = 0,16 ммоль/л нітратів

Оскільки на кожні 6 молей спожитого нітрату утворюється 4 молі H+, це дасть

0,107 ммоль/л H+ на тиждень

Скільки кальцію при цьому може утворитися?

Припустимо, що для розчинення одного карбонату кальцію потрібен один протон:

Очевидно, що це суттєве перебільшення, оскільки більша частина кислоти буде витрачена на зниження рН до рівня, коли CaCO3 може навіть почати розчинятися. Отже, ми маємо верхню межу 0,107 ммоль Са2+ на тиждень. Оскільки кальцій важить 40 мг/моль, це 4,3 ppm Ca2+ на тиждень.

Для порівняння, акваріуміст, який щодня додає 2% об’єму акваріума в насичену вапняну воду, додає близько 16 ppm кальцію в день. Отже, цей метод може бути не особливо корисним для підтримки кальцію. Крім того, кислота, що утворюється, матиме довгостроковий знижуючий вплив на лужність. Фактично, це подвійне занурення на виснаження лужності, оскільки луг споживається, коли виробляється нітрат, і знову, коли він видаляється в денітраторі. Тому, якщо Ви використовуєте сірчаний денітратор, обов’язково слідкуйте за лужністю в акваріумі.

9. Дозування органічного вуглецю

Дозування органічного вуглецю передбачає додавання в акваріум розчинної органічної сполуки, яка стимулює ріст бактерій. Типовими органічними речовинами можуть бути етанол (як горілка), оцтова кислота (як оцет), ацетат кальцію (як насичений вапном оцет), цукор (сахароза) та багато інших. Горілка і оцет на сьогоднішній день є найпопулярнішими. Я використовую оцет.

Ці органічні молекули можуть використовуватися багатьма організмами, в тому числі коралами, але основна мета – стимулювати ріст бактерій. Щоб рости, бактеріям потрібне джерело азоту і джерело фосфатів, і значну частину з них вони забирають безпосередньо з води. Бактерії можуть рости поза полем зору (всередині живої породи або піску, в рефугіумах, в трубах і т.д.). Вони також можуть рости в кулях в акваріумі. Вони повинні десь рости. Якщо вони стають непривабливими, спробуйте дозувати іншу органіку, яка може стимулювати інший набір видів, які можуть рости в іншому місці. У мене вони часто росли на GAC (гранульованому активованому вугіллі) в каністрових фільтрах, які я раніше використовував, що дозволяло відносно легко експортувати їх, промиваючи GAC раз на пару тижнів.

Я ніколи не чув жодного правдоподібного аргументу, чому дозування декількох органічних речовин одночасно є бажаним, але багато людей роблять це, і, ймовірно, немає ніякої шкоди від цього. Ідея про те, що багато органічних речовин сприяють розмноженню різноманітних видів бактерій, є лише припущенням, і навіть якщо це правда, я не бачу в цьому ніякої користі.

Самі бактерії потім можуть бути видалені або використані як корм для фільтруючих живильників, або і те, і інше (більшість людей, ймовірно, мають і те, і інше в тій чи іншій мірі, якщо вони не використовують скіммер). Бактерії можуть рости частково в регіонах з низьким вмістом кисню (наприклад, у піску або скелях), а частково в середовищах з високим вмістом кисню. Оскільки метаболізм в областях з низьким вмістом кисню використовує відносно більше нітратів, ніж фосфатів, порівняно з метаболізмом у середовищі з високим вмістом кисню, відносна кількість відновлення нітратів та фосфатів, яку спостерігають акваріумісти, може змінюватися від системи до системи.

Нітрати завжди зменшуються в більшій мірі, ніж фосфати, просто тому, що бактеріям потрібно набагато більше азоту, ніж фосфору, але метаболізм органіки в регіонах з низьким вмістом кисню може ще більше викривити його, а іноді може залишити акваріум з невеликою кількістю нітратів і надлишком фосфатів, які бактеріям “не потрібні”. У такому випадку, фосфатний зв’язувач може бути корисним для експорту цього залишку фосфату. Крім того, деякі акваріумісти дозують нітрат безпосередньо в акваріум, щоб дозволити залишковий фосфат споживатися.

У цих статтях за посиланнями більш детально описано дозування оцту та горілки.

Одним з потенційних недоліків, який міг зіграти певну роль у деяких проблемах з акваріумом, є те, що бактерії, які процвітають при дозуванні органічних молекул, можуть бути доброякісними (і, здається, майже у всіх випадках), але насправді можуть бути патогенними в інших випадках. Тобто, додана органіка може посилити бактеріальні інфекції, якщо бактерії, що викликають інфекцію (риби, корали і т.д.), здатні поглинати додану органіку і використовувати її для швидшого росту. Я думаю, що цей ризик низький, але він може бути реальним. Якщо у вас є незрозумілі проблеми, які можуть відповідати цьому опису, і ви дозуєте органічний вуглець, спробуйте не дозувати протягом тривалого періоду.

Другим потенційним недоліком дозування органічного вуглецю є можливість розмноження непривабливих ціанобактерій в дисплейному резервуарі. Існує багато видів ціанобактерій, і деякі з них можуть споживати органіку, яку ми додаємо цим методом. Якщо вони стають основним споживачем, тоді може знадобитися щось зробити, наприклад, перейти на іншу органічну сполуку для дозування або відновити фосфат сполучною речовиною, такою як GFO (гранульований оксид заліза).

10. Тверді речовини, що поглинають нітрати

Різні продукти з оксиду алюмінію та цеоліту протягом багатьох років продаються акваріумістам з метою зв’язування нітратів з розчину. Нітратна губка Кента є одним із прикладів. Я сам не тестував жодного з них. Багато акваріумістів повідомляють, що це дійсно працює, але займає багато часу і багато матеріалу.

11. Денітрифікаційні середовища

Існує цілий ряд пористих керамічних середовищ, які мають внутрішні пори, що діють подібно до живих порід. Деякі з них є досить новими на ринку (наприклад, блоки Cermedia MarinePure), а деякі існують вже давно (наприклад, Seachem Matrix). Вони забезпечують зону, де може відбуватися денітрифікація через потенційно низький вміст кисню, а отже, як всередині глибокого піщаного шару або живої породи. Деякі користувачі повідомляють про великий успіх з ними, і вони, очевидно, дуже ефективні у підтримці низького рівня нітратів у багатьох акваріумах. Одним з можливих недоліків, який ще належить по-справжньому зрозуміти, є потенціал деяких з них виділяти алюміній у воду, який може мати токсичний вплив. Наскільки це суттєво, ще належить з’ясувати. Це може взагалі не викликати занепокоєння.

12. Полімери та вуглець, що зв’язують органічні речовини

Ці зв’язуючі речовини схожі на скіммінг в тому, що вони видаляють органіку з системи, запобігаючи її розкладанню і сприяючи збільшенню органічного навантаження. Прикладами є Purigen від Seachem та Poly-Filters від Poly-Bio-Marine. Я не використовував жодного з них для цієї мети, і не чув, щоб інші значно знижували підвищений рівень нітратів з їх допомогою, але вони могли б досягти цієї мети, і зменшення органіки в будь-якому випадку бажано.

У минулому підвищений вміст нітратів був чимось, що багато акваріумістів приймали як факт життя при утриманні морських акваріумів. Зараз, коли існує багато доступних способів зменшення нітратів, більшість акваріумістів можуть (і, ймовірно, повинні) прагнути утримувати нітрати на більш природному рівні. З появою нових методів все більше акваріумістів стикаються з проблемами, пов’язаними із занадто низьким вмістом нітратів, тому підтримання належного рівня може бути дещо складним завданням.

Я вирішив тримати поживні речовини на низькому рівні за допомогою:

1. Вирощування та збирання макроводоростей (в даний час Caulerpa racemosa) з декількох великих рефугіумів.

2. Рефугіуми здебільшого заповнені камінням, щоб забезпечити значну поверхню для денітрифікації.

3. Я дозую оцет (~175 мл в день на 120 дисплей з ~300 галонів загальним об’ємом системи) протягом світлового дня безпосередньо перед першим рефугіумом.

4. Я знежирюю і використовую GAC (гранульоване активоване вугілля) для видалення органіки до того, як вона може розпастися.

5. Я також використовую GFO, але вважаю, що він майже не впливає на рівень нітратів.

Я не видаляю тверді частинки (окрім як шляхом скімінгу), і тому детрит збирається на дні моїх рефугіумів і відстійників товстим шаром. З часом він може стати великим джерелом поживних речовин, але методи виведення, які я використовую, очевидно, можуть впоратися з цим навантаженням.

Незалежно від того, яким методам ви віддаєте перевагу, експорт азоту повинен бути одним з проектних міркувань у будь-якій установці для утримання рифів.

Щоб дізнатися більше про хімію рифів, будь ласка, відвідайте наш форум з хімії рифів тут.

1. Повний цикл азоту від Ренді Холмса-Фарлі Акваріумні кордони
2. Хімічна океанографія, друге видання. Міллеро, Френк Дж. США. (1996), 496 сторінок. Видавництво: (CRC, Бока-Ратон, штат Флорида).
3. Порівняльний вплив збагачення стовпа води нітратами на морську вугорку Zostera marina, мілину Halodule wrightii та широколисту траву Ruppia maritima. Буркхолдер, ДжоАнн М.; Глазго, Говард Б., молодший; Кук, Джейкоб Е., доцент кафедри ботаніки, Університет штату Північна Кароліна, Ролі, штат Північна Кароліна, США. Морська екологія: Progress Series (1994), 105(1-2), 121-38.
4. Огляд метаболізму азоту та фосфору в морських травах. Тушетт, Брент В.; Буркхолдер, ДжоАнн М. Кафедра ботаніки, Державний університет Північної Кароліни, Ролі, штат Північна Кароліна, США. Журнал експериментальної морської біології та екології (2000), 250(1-2), 133-167.
5. Утилізація неорганічного азоту угрупованнями морських бактерій в культурі морської води. Horrigan, S. G., Hagstroem, A., Koike, I., Azam, F. Mar. Науково-дослідний центр, SUNY, Stony Brook, NY, USA. Морська екологія: Progress Series (1988), 50(1-2), 147-50.
6. Деякі спостереження над кінетикою морського фітопланктону. 2. Вплив концентрацій нітратів і амонію на ріст і швидкість поглинання природної популяції в районі Убатуба, СП (23° пд.ш., 045° зх.д.). Шмідт, Гільда. Інститут океанології, Університет Сан-Паулу, Бразилія. Boletim do Instituto Oceanografico (Universidade de Sao Paulo) (1983), 32(1), 83-90.
7. Контроль росту водоростей в естуарних водах за поживними речовинами. Обмеження поживних речовин і важливість потреб в азоті та накопичення азоту серед фітопланктону та видів макроводоростей. Педерсен, Мортен Фолдагер; Борум, Йенс. Прісноводна біологічна лабораторія, Копенгагенський університет, Хіллерод, Ден. Морська екологія: Серія “Прогрес” (1996), 142 (1-3), 261-272.
8. Посилений поживними речовинами ріст Cladophora prolifera в затоці Харрінгтон Саунд, Бермудські острови: евтрофікація обмеженої фосфором морської екосистеми. Лапуант, Брайан Е.; О’Коннелл, Джулі. Харборське відділення Океаногр. Inst., Inc., Big Pine Key, FL, USA. Estuarine, Coastal and Shelf Science (1989), 28(4), 347-60.
9. Сезонні варіації реакції вугра (Zostera marina L.) на збагачення поживними речовинами та зменшення доступності світла в експериментальних екосистемах. Мур, Кеннет А.; Ветцель, Річард Л. Інститут морських наук Вірджинії, Школа морських наук, Коледж Вільяма і Мері, Глостер-Пойнт, Вірджинія, США. Журнал експериментальної морської біології та екології (2000), 244(1), 1-28.
10. Вплив нітратів та фосфатів на ріст та продуктивність С2 токсину Alexandrium tamarense CI01 в культурі. Ван, Да-Чжі; Хсіе, Денніс П. Х. Кафедра біології, Гонконгський університет науки і техніки, Коулун, САР Гонконг, Пеп. Rep. China. Бюлетень морського забруднення (2002), 45(1-12), 286-289.
11. Поглинання та асиміляція розчиненого неорганічного азоту симбіотичною морською анемоною. Вілкерсон, Френсіс П., Мускатін, Л. Деп. біол., Каліфорнійський ун-т, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США. Proceedings of the Royal Society of London, Series B: Biological Sciences (1984), 221(1222), 71-86.
12. Асиміляція нітратів зооксантелами, що утримуються в лабораторній культурі. Wilkerson, F. P.; Trench, R. K. Dep. Biol. Sci., Univ. of California, Santa Barbara, CA, USA. Морська хімія (1985), 16(4), 385-93.
13. Морські риби в неволі: наука і технологія. Спотте, Стівен. (1992), 976 сторінок. Видавництво: Interscience.
14. Вимоги до якості води для першого вигодовування личинок морських риб. I. Аміак, нітрити та нітрати. Brownell, Charles L. Dep. Zool., Univ. Cape Town, Rondebosch, S. Afr. Журнал експериментальної морської біології та екології (1980), 44(2-3), 269-83.
15. Вплив харчування на коралові рифи з північної Баїї, Бразилія. Коста О. С., молодший; Леао З. М. А. Н.; Німмо М.; Атрілл М. Д. Плімутський центр екологічних досліджень, Плімутський університет, Плімут, Великобританія. Гідробіологія (2000), 440 307-315.
16. Вплив зниженого рН та підвищеного вмісту нітратів на кальцифікацію коралів. Марубіні, Ф.; Аткінсон, М. Дж. Центр біосфери 2, Колумбійський університет, Оракул, Арізона, США. Морська екологія: Progress Series (1999), 188 117-121.
17. Додавання бікарбонату сприяє росту коралів. Марубіні, Франческа; Тейк, Бренда. Школа біологічних наук, Коледж королеви Марії та Вестфілд, Лондон, Великобританія. Лімнологія та океанографія (1999), 44(3), 716-720.
18. Нітрати збільшують щільність популяції зооксантелл і зменшують скелетогенез у коралів. Марубіні, Ф.; Девіс, П. С. Дослідницький інститут Беллерс, Університет Макгілла, Сент-Джеймс, Барбадос. Морська біологія (Берлін) (1996), 127(2), 319-328.
19. Харчування симбіозу водоростей та безхребетних. II. Вплив екзогенних джерел азоту на ріст, фотосинтез і швидкість виділення водоростями-симбіонтами in vivo та in vitro. Тейлор, Д. Л. Розенштіл, Ш. Мар. Atmos. Sci., Miami, FL, USA. Proceedings of the Royal Society of London, Series B: Biological Sciences (1978), 201(1145), 401-12.
20. Tanaka, Yasuaki, Toshihiro Miyajima, Isao Koike, Takeshi Hayashibara, and Hiroshi Ogawa. “Незбалансований ріст коралів між органічною тканиною та карбонатним скелетом, спричинений збагаченням поживними речовинами”. Лімнологія та океанографія 52, no. 3 (2007): 1139-1146.
21. Вплив підвищеної температури морської води та збагачення нітратами на розгалуження коралів Porites cylindrica за відсутності твердих частинок їжі Нордемар, І.; Ністрём, М.; Дізон, Р. Морська біологія (2003) 142:669-677.
22. Вступ до хімії моря. Пілсон, Майкл Е. К. (1998) 431 с. Видавець: Pearson Education POD.
23. Видалення нітратів – нова альтернатива, Ренді Доновіц, Aquarium Frontiers, квітень 1998.

Source: www.reef2reef.com