Без кейворда

В своих предыдущих колонках я занимался созданием контрольного списка для обустройства рифового аквариума. Для того чтобы продолжить, важно иметь представление о фильтрации аквариума, чтобы выбрать наиболее подходящий метод фильтрации. В этой колонке я дам определение трем типам фильтрации, доступным морским аквариумистам.

Фильтрация рифового аквариума.� Эти три простых слова составляют одну из самых противоречивых тем среди рифовых аквариумистов, занимая второе место после обсуждения освещения.� Причина того, что это такая противоречивая тема, заключается в том, что существует так много различных систем фильтрации, с которыми рифовые любители могут добиться успеха.

Для рифовых аквариумов существует множество различных способов фильтрации, включая биологическую, механическую и химическую фильтрацию, а также различные их комбинации. Хотя все виды фильтрации могут способствовать успеху рифового аквариума, биологическая фильтрация является наиболее важной для жизни и здоровья обитателей нашего аквариума. В аквариуме мы должны быть уверены, что у нас достаточно биологической фильтрации, чтобы устранить количество отходов, создаваемых обитателями и происходящими химическими процессами.

Биологическая фильтрация в простых терминах

Биологическая фильтрация – это процесс, в котором используются живые организмы для преобразования одной формы отходов (аммиака) в другую. Распад одной из более токсичных форм, аммиака, на менее токсичные формы, такие как ионы нитрита или нитрата, имеет решающее значение для выживания наших аквариумов.

Нижеследующее обсуждение типов и компонентов фильтрации в значительной степени основано на подробном обсуждении в книге � The Aquarium Reference � Systems and Invertebrates � by Martin A. Moe, Jr., 1992.

Хотя токсины могут иметь различные формы, передаваться воздушно-капельным путем или вноситься загрязняющими веществами, аммиак является, пожалуй, самым важным. Токсичный аммиак накапливается в аквариуме в результате распада отходов жизнедеятельности рыб, разлагающегося корма или других органических материалов. Кроме того, аммиак является основным компонентом мочи большинства морских животных. Аммиак может вызвать повреждение тканей рыбы, нарушить уровень кислорода в крови и вызвать стресс, который может привести к болезни или смерти животного. Он токсичен для большинства морских обитателей, поэтому необходимо найти способ устранить или нейтрализовать его в аквариумной воде. Именно здесь в игру вступают бактерии, которые являются частью нашего биологического фильтра. После завершения цикла бактерии заселяют субстрат (поверхности, такие как камень, песок и даже стекло) в аквариуме, и тогда можно поддерживать жизнь животных.

Бактерии, ответственные за начальный этап цикла нитрификации в наших аквариумах, потребляющие аммиак и превращающие его в нитриты, состоят из различных видов следующих родов Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus и других. Эти нитрифицирующие бактерии являются аэробными, что означает, что для выживания им необходим кислород. В аквариуме с хорошим потоком воды эти бактерии колонизируют все подходящие аэробные поверхности, с которыми соприкасается вода.

Следующая группа бактерий, участвующих в цикле нитрификации, отвечает за преобразование ранее рассмотренного продукта распада нитритов в нитраты. Это делают многочисленные виды бактерий из родов Nitrobacter, Nitrosospira, Nitrocystis, Nitrococcus и других. Нитриты также токсичны для многих видов водных обитателей и могут препятствовать поглощению кислорода в кровеносной системе рыб. К счастью, эти бактерии поддерживают нитриты на низком уровне в аквариуме с полным циклом.

Хотя нитрат менее вреден для наших животных, чем аммиак или нитриты, он может вызвать чрезмерное разрастание водорослей, что негативно сказывается на здоровье наших животных. Если позволить нитрату накапливаться в наших рифовых аквариумах в количестве более 5 ppm, он может повлиять на здоровье кораллов, которые мы содержим, загрязняя воду и стимулируя разрастание коралловых тканей. Этот отходный продукт, конечный продукт цикла нитрификации, может быть удален такими средствами, как подмена воды, химическая адсорбция, обезжиривание белка, поглощение фильтрацией водорослей или другими организмами, которые могут использовать нитрат в качестве источника растворенных питательных веществ.

Поскольку я обсуждаю бактерии, я также упомяну некоторые из многочисленных форм денитрифицирующих бактерий, встречающихся в наших аквариумах: Micrococcus, Pseudomonas, Denitrobacillas, Bacillus и другие. Некоторые из них являются анаэробными (не требующими кислорода), а некоторые – аэробными. Род бактерий Thiobacillus состоит из восьми видов. Эти бактерии используют органические соединения серы, такие как сульфид, тиосульфат и бисульфит в зонах с низким содержанием кислорода в качестве субстрата для снижения содержания нитрата в наших аквариумах. Бактерии потребляют нитрат и превращают его в газ азот, который выделяется в воздух при движении воды и аэрации. Некоторые подходящие субстраты для этих бактерий находятся в зонах с низким содержанием кислорода в центре пористого живого камня или в более глубоких слоях песчаного дна.

Для краткого подведения итогов обсуждения цикла азота, пожалуйста, обратитесь к следующей диаграмме.

Теперь, когда у нас есть эти бактерии, куда их поселить?

Нитрифицирующим бактериям необходимо место для колонизации и размножения, чтобы они могли эффективно преобразовывать отходы (соединения азота) в аквариуме. Среда или субстрат для колонизации может состоять из песка, камня или искусственных продуктов, таких как биошарики или другие фильтрующие материалы. Поскольку главный интерес рифовода – это успешный рифовый аквариум, желательно использовать более естественные формы субстрата. Наши животные родом из океана, где есть и живой камень, и живой песок, и использование естественных форм фильтрации будет более точно имитировать их первоначальную среду. Естественные формы субстрата состоят из живого камня и живого песка, которые будут составлять основу биологического фильтра. Кстати, поверхность кораллов также является отличным субстратом для колонизации бактерий.

Живой камень состоит из коралловых скелетов на основе кальция, которые населены микроскопическими бактериями и морскими организмами.Поскольку живой камень имеет пористую текстуру, существует большая аэробная поверхность для колонизации микроскопических нитрифицирующих бактерий.Еще одним свойством живого камня является его способность обеспечивать области, где может происходить денитрификация.Под аэробными поверхностями живого камня находятся области с очень низким содержанием кислорода, которые подходят для колонизации полезных денитрифицирующих бактерий.

Неживой песок также может быть заселен бактериями и организмами, которые превращают его в живой песок. Помимо многочисленных преимуществ для аквариума, о которых мы поговорим в следующей статье, песок является отличным субстратом для нитрифицирующих бактерий. Как правило, площадь поверхности песка, покрывающего дно аквариума, очень велика, что позволяет ему работать в качестве эффективного биологического фильтра. Как и живой камень, песок также работает как отличный денитрификационный фильтр, если используется слой песка в четыре или более дюймов. Песок настолько эффективен, что денитрификация может происходить даже на одной песчинке.

Химическая фильтрация – это процесс использования органических или синтетических соединений для удаления примесей из аквариумной воды. Две наиболее распространенные формы химической фильтрации – это гранулированный активированный уголь и молекулярно-адсорбционные фильтры.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

Хотя GAC обычно относят к химической фильтрации, он также обладает некоторыми свойствами механической фильтрации (см. ниже).Гранулированный активированный уголь действует как органическая губка.Уголь очень пористый, что позволяет ему захватывать физические частицы.Процесс захвата частиц отходов называется абсорбцией. Есть также химические свойства, благодаря которым уголь притягивает определенные формы примесей, такие как фосфаты, органические кислоты, белки, металлы, например, медь, и соединения антибиотиков, содержащиеся в аквариумной воде. Процесс притягивания этих примесей называется адсорбцией. Одно из лучших применений, которое я нашел для угля, – это удаление органических кислот, которые придают аквариумной воде желтый оттенок, часто наблюдаемый любителями рифов.

Абсорбция – это процесс, который работает аналогично губке. Этот процесс можно сравнить с мытьем автомобиля губкой. Автомобиль опрыскивают водой, затем проводят губкой по поверхности, она собирает грязь, но оставляет воду позади. Аналогично, в аквариуме вода проходит через среду (GAC), которая задерживает частицы отходов; удаление среды приводит к захвату частиц вместе с ней.

Адсорбция определяется в словаре Вебстера как способность твердого вещества (адсорбента) притягивать к своей поверхности молекулы газа или раствора (адсорбата), с которым оно находится в контакте. В аквариуме это определение означает способность твердого вещества (углерода) притягивать к своей поверхности молекулы раствора (аквариумной воды с примесями), с которым оно находится в контакте.

Адсорбцию можно сравнить с примером накопления статического электричества на мониторе компьютера. Накопление статического электричества на мониторе компьютера притягивает частицы пыли из воздуха подобно тому, как углерод притягивает примеси из нашей аквариумной воды. Вода в аквариуме (воздух) проходит через углерод (статически заряженный экран компьютера), который притягивает химические примеси (пыль), связывает их и не дает им попасть обратно в аквариумную воду. В отличие от абсорбции, которая физически задерживает твердые частицы, процесс адсорбции химически притягивает примеси и связывает их посредством химических процессов.

Интересным свойством GAC является то, что его можно производить для удаления определенных химических форм отходов или загрязнений из аквариумной воды. Производя GAC при различных температурах, размерах и текстуре, или добавляя определенные химические элементы, можно избирательно удалять примеси.

GAC можно использовать по-разному: его можно поместить в канистровый фильтр, чтобы вся вода, проходящая через фильтр, проходила через него для максимального времени контакта. Его также можно использовать пассивно, поместив за камнями или в отстойник, где вода течет вокруг и через него. Хотя прогонять воду через GAC считается наиболее эффективным использованием абсорбции и адсорбции, он все равно будет хорошо работать при пассивном использовании, в первую очередь благодаря своим адсорбционным свойствам.

Молекулярно-адсорбционные фильтры

Молекулярно-адсорбционные фильтры, такие как PolyFilter� от Poly-Bio-Marine, работают аналогично угольным, используя химическую связь для притягивания примесей или избыточных питательных веществ из аквариумной воды. В зависимости от состава, они могут быть изготовлены специально для удаления токсинов, таких как медь и другие металлы, или даже избыточных питательных веществ, таких как фосфаты. Этот тип фильтрации обычно используется в течение коротких периодов времени и лучше всего подходит для быстрого удаления избыточных органических отходов или токсинов, которые могли случайно попасть в воду. Хотя они могут использоваться в течение более длительных периодов времени, лучше найти источник проблемы, чем полагаться на абсорбционный фильтр для удаления хронически проблемных уровней определенных веществ.

Основная функция механической фильтрации заключается в удалении из воды крупных твердых частиц до того, как они начнут разлагаться. Фильтрующие губки, полиэфирная нить и микронные фильтры являются одними из наиболее распространенных видов механической фильтрации. Хотя механическая фильтрация может использоваться в рифовом аквариуме, она может стать вредной, если не используется должным образом. Если механическая фильтрация не очищается часто, твердые частицы, задерживаемые фильтром, разлагаются и загрязняют воду в аквариуме. В некоторых случаях механический фильтр может быть использован для быстрого удаления крупных твердых частиц из воды. Удаление неустойчивого песка из нового аквариума или внесение большого количества твердых частиц (например, нарушение песчаного слоя или живых камней) – это те случаи, когда механические фильтры могут быть полезны.

Белковый скимминг – одна из самых популярных и эффективных форм фильтрации. Преимуществом белкового скимминга является способность удалять органику и отходы из аквариума до того, как они начнут расщепляться биологическим фильтром.

Процесс обезжиривания заключается в следующем:

�	Вода и большое количество воздуха закачиваются в устройство колоннообразной формы.
�	Воздух и соленая вода принудительно перемешиваются вместе, образуя пузырьки.
�	Пузырьки покрываются органикой и белками (адсорбция), образуя пену (или скиммат).
�	Пена поднимается вверх по колонне в сборную чашу, расположенную вне аквариума, где органика и белки удаляются из воды.

Еще одним преимуществом обезжиривания белков в рифовом аквариуме является то, что подмес воздуха в соленую воду увеличивает количество кислорода в воде, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на здоровье обитателей аквариума.

Подробное объяснение белкового скимминга можно найти в статье Фрэнка Марини из журнала Reefkeeping, расположенной здесь.

Подводя итог, я объяснил три основных типа аквариумной фильтрации: биологическая фильтрация необходима для поддержания жизни в аквариуме; химическая фильтрация может быть полезной для удаления загрязнений из аквариума; механическая фильтрация, такая как обезжиривание, может помочь в постоянном удалении отходов, а другие формы механической фильтрации могут помочь в удалении крупных твердых частиц при особых обстоятельствах. Кроме того, существуют и другие формы фильтрации, о которых я расскажу в одной из следующих статей.

Если у вас есть вопросы по этой статье, пожалуйста, посетите мой авторский форум на Reef Central.

Отдельное спасибо Эрику Борнеману за его олимпийские усилия по оказанию мне помощи в написании этой статьи и предоставлению графика азотного цикла.

Мо младший, М. А. 1992 . The Aquarium Reference � Systems and Invertebrates . Green Turtle Publications. Plantation. pp170-178.

Source: reefkeeping.com