Acvariu noroios, ce să faci?

Moduri de a elimina turbiditatea mecanică în acvariu.

Preparate care elimină turbiditatea mecanică într-un acvariu.

De asemenea, vă recomandăm materialul din spoler de mai jos:

Tratarea biologică a apei

Tratarea biologică a apei include cele mai importante procese care au loc în sistemele închise de acvariu. Tratamentul biologic înseamnă mineralizarea, nitrificarea și disimilarea compușilor care conțin azot, bacteriile care trăiesc în coloana de apă, pietrișul și filtrul detritus. Organismele care îndeplinesc aceste funcții sunt întotdeauna prezente în grosimea filtrului. În procesul de mineralizare și nitrificare, substanțele care conțin azot trec de la o formă la alta, dar azotul rămâne în apă. Eliminarea azotului din soluție are loc numai în timpul procesului de denitrificare (vezi pct. 1.3).

Filtrarea biologică este una dintre cele patru modalități de purificare a apei în acvarii. Alte trei metode - filtrarea mecanică, adsorbția fizică și dezinfectarea apei - sunt discutate mai jos..

Schema de tratare a apei este prezentată în Fig. 1.1., Iar ciclul azotului din acvariu, inclusiv procesele de mineralizare, nitrificare și denitrificare, este prezentat în Fig. 1.2.

Fig. 1.1. Locul tratamentului biologic în procesul de purificare a apei. De la stânga la dreapta - curățare biologică, filtrare mecanică, sedimentare fizică, dezinfectare.

Fig. 1.2. Ciclul azotului în sistemele închise de acvariu.

1.1.Mineralizatsiya.

Bacterii heterotrofe și autotrofe - principalele grupuri de microorganisme care trăiesc în acvarii.

Notă din cartea autorului.

heterotrophs (alte grecești - „diferite”, „diferite” și „alimente”) - organisme care nu sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din substanțe anorganice prin fotosinteză sau chimozinteză. Pentru sinteza substanțelor organice necesare funcțiilor lor vitale, au nevoie de substanțe organice exogene, adică de cele produse de alte organisme. În procesul de digestie, enzimele digestive descompun polimerii substanțelor organice în monomeri. În comunități, heterotrofele sunt consumatori de diverse comenzi și reducători. Heterotrofele sunt aproape toate animalele și unele plante. Conform metodei de obținere a alimentelor, acestea sunt împărțite în două grupuri opuse: holozoice (animale) și holofite sau osmotrofe (bacterii, mulți protiști, ciuperci, plante).

autotrophs (alte greci - auto + alimente) - organisme care sintetizează materia organică din anorganic. Autotrofele alcătuiesc primul nivel din piramida alimentară (primele verigi ale lanțurilor alimentare). Sunt producătorii primari de materie organică din biosferă, furnizând hrană pentru heterotrofe. Trebuie menționat că uneori o graniță accentuată între autotrofe și heterotrofe nu reușește. De exemplu, algele unicelulare verzi Euglena este un autotrof în lumină și un heterotrof în întuneric.

Uneori, conceptele de „autotrofe” și „producători”, precum și „heterotrofe” și „consumatori” sunt greșite identificate, dar nu întotdeauna coincid. De exemplu, cianobacteriile (Cyanea) sunt capabile să producă ele însele materie organică folosind fotosinteza și să o consume sub forma finalizată și să o descompună în substanțe anorganice. Prin urmare, sunt producători și reducători în același timp..

Organismele autotrofe folosesc substanțe anorganice din sol, apă și aer pentru a-și construi corpul. Mai mult, dioxidul de carbon este aproape întotdeauna o sursă de carbon. În același timp, unele dintre ele (fototrofe) primesc energia necesară de la Soare, altele (chimiotrofe) din reacțiile chimice ale compușilor anorganici.

Speciile heterotrofe folosesc componente organice care conțin azot din excreția animalelor acvatice ca sursă de energie și le transformă în compuși simpli, de exemplu amoniu (termenul „amoniu” se referă la suma ionilor de amoniu (NH4 +) și amoniac liber (NH3), determinat analitic ca NH4-N ). Mineralizarea acestor substanțe organice este prima etapă a tratamentului biologic.

Mineralizarea compușilor organici care conțin azot poate începe cu descompunerea proteinelor și acizilor nucleici și formarea de aminoacizi și baze organice de azot. Deaminarea este un proces de mineralizare în care o grupare amino este clivată pentru a forma amoniu. Obiectul dezaminării poate fi împărțirea ureei cu formarea amoniacului liber (NH3).

O reacție similară poate fi realizată într-un mod pur chimic, dar deaminarea aminoacizilor și a compușilor asociați necesită participarea bacteriilor.

1.2. Nitrificarea apei.

După ce compușii organici sunt convertiți în formă anorganică de bacteriile heterotrofe, purificarea biologică intră în următoarea etapă, care se numește „nitrificare”. Prin acest procedeu se înțelege oxidarea biologică a amoniuului la nitriți (NO2-, definit ca NO2-N) și nitrați (NO3, definit ca NO3-N). Nitrificarea este realizată în principal de bacteriile autotrofe. Organismele autotrofe, spre deosebire de cele heterotrofe, sunt capabile să asimileze carbon anorganic (în principal CO2) pentru a construi celulele corpului lor.

Bacteri de nitrifiere autotrofice în apă dulce, acvariile salubre și marine sunt reprezentate în principal de genurile Nitrosomonas și Nitrobacter. Nitrosomonas oxidează amoniu la nitriți, iar Nitrobacter oxidează nitriții la nitrați..

Ambele reacții vin cu absorbție de energie. Sensul ecuațiilor (2) și (3) este de a converti amoniul toxic în nitrați, care sunt mult mai puțin toxici.Eficacitatea procesului de nitrificare depinde de următorii factori: prezența agenților toxici în apă, temperatura, conținutul de oxigen dizolvat în apă, salinitatea și suprafața de filtrare.

Substanțe toxice. În anumite condiții, multe substanțe chimice inhibă nitrificarea. Atunci când sunt adăugate în apă, aceste substanțe fie inhibă creșterea și reproducerea bacteriilor, fie perturbă metabolismul intracelular al bacteriilor, lipsindu-le de capacitatea lor de oxidare.

Collins și colab. (Collins și colab., 1975, 1976), precum și Levine și Meade (1976) au raportat că multe antibiotice și alte medicamente utilizate pentru tratarea peștilor nu au afectat procesele de nitrificare în acvarii cu apă dulce, în timp ce altele erau toxice în diferite grade. Nu s-au efectuat studii paralele în apa de mare, iar rezultatele nu ar trebui extinse la sistemele marine..

Datele prezentate în cele trei lucrări indicate sunt prezentate în tabel. 1.1. Rezultatele cercetării nu sunt destul de comparabile datorită diferențelor dintre metodele utilizate..

Tabelul 1.1. Efectul normelor terapeutice ale antibioticelor și medicamentelor dizolvate asupra nitrificării în acvarii cu apă dulce (Collins et al., 1975, 1976, Levine și Meade, 1976).

Collins și colab. Au studiat efectul medicamentelor în probele de apă prelevate direct din bazinele de lucru cu biofiltre, unde au fost păstrate peștele. Levine și Mead au folosit culturi bacteriene pure pentru experimente. Aparent, metodele aplicate au fost caracterizate printr-o sensibilitate mai mare comparativ cu cele convenționale. Astfel, în experimentele lor, formalina, malachitul verde și nifurpirinolul erau cu o toxicitate moderată pentru bacteriile nitrifiante, în timp ce Collins și colab. Au arătat inofensivitatea acelorași medicamente. Levine și Mead credeau că discrepanțele erau asociate cu un conținut mai mare de bacterii autotrofe în culturile pure și că pragul de inactivare va fi mai mare în prezența bacteriilor heterotrofe și la o concentrație mai mare de substanțe organice dizolvate..

Din tabelul de date. 1.1. se vede că eritromicina, clorotetraciclina, albastru de metilen și sulfanilamida au o toxicitate accentuată în apa dulce. Cea mai toxică dintre substanțele studiate a fost albastru de metilen. Rezultatele obținute la testarea cloramfenicolului și a permanganatului de potasiu sunt contradictorii.

Și Collins și colab., Și Levine și Mead sunt de acord că sulfatul de cupru nu inhibă semnificativ nitrificarea. Poate că acesta este rezultatul legării ionilor de cupru liber la compuși organici dizolvați. Tomlinson și colab. (Tomlinson și colab., 1966) au descoperit că ionii de metale grele (Cr, Cu, Hg) au un efect mult mai puternic asupra Nitrosomonas în cultura pură decât în ​​nămolurile activate. Ei au sugerat că acest lucru se datorează formării complexelor chimice între ioni metalici și substanțe organice. Expunerea pe termen lung la metale grele este mai eficientă decât se pare, pe termen scurt, datorită faptului că legăturile de adsorbție ale moleculelor organice au fost utilizate pe deplin..

temperatură. Multe tipuri de bacterii pot tolera fluctuații semnificative ale temperaturii, deși activitatea lor este redusă temporar. Perioada de adaptare, numită inactivare temporară a temperaturii (VTI), se manifestă adesea cu schimbări bruște ale temperaturii. De obicei, VTI se observă în timpul răcirii rapide a apei - o creștere a temperaturii, de regulă, accelerează procesele biochimice și, prin urmare, perioada de adaptare poate trece neobservată. Srna și Baggaley (1975) au studiat cinetica proceselor de nitrificare în acvarii marine. O creștere a temperaturii cu doar 4 grade Celsius a condus la accelerarea oxidării amoniuului și a nitritului cu 50 și, respectiv, cu 12%, comparativ cu nivelul inițial. Odată cu scăderea temperaturii cu 1 grad Celsius, rata de oxidare a amoniei a scăzut cu 30%, iar cu scăderea temperaturii cu 1,5 grade Celsius, rata de oxidare a nitriților a scăzut cu 8% în comparație cu condițiile inițiale..

pH-ul apei. Kawai și colab. (Kawai și colab., 1965) au descoperit că la un pH mai mic de 9, nitrificarea în apa de mare este suprimată mai puternic decât în ​​apa dulce. Acestea au atribuit-o unui pH natural mai mic în apa dulce. Conform Seeki (Saeki, 1958), oxidarea amoniacului în acvariile cu apă dulce este suprimată cu scăderea pH-ului. PH-ul optim pentru oxidarea amoniului este de 7,8 pentru oxidarea nitriților 7.1. Seki a considerat 7.1-7.8 a fi intervalul de pH optim pentru procesul de nitrificare. Srna și Baggali au arătat că bacteriile marine de nitrificare au fost cele mai active la pH 7,45 (intervalul 7-8,2).

Oxigen dizolvat în apă. Filtrul biologic poate fi comparat cu un organism imens de respirație. Când este utilizat corect, consumă o cantitate semnificativă de oxigen. Cerințele de oxigen ale organismelor acvatice sunt măsurate în unități de BOD (cererea biologică de oxigen). BOD al filtrului biologic depinde parțial de nitrificare, dar se datorează în principal activității bacteriilor heterotrofe. Harayama (Hirayama, 1965) a arătat că, cu un consum biologic ridicat de oxigen, o populație mare de agenți de nitrifiere era activă. El a trecut apa de mare printr-un strat de nisip al unui filtru biologic activ. Înainte de filtrare, conținutul de oxigen din apă a fost de 6,48 mg / L, după ce a trecut un strat de nisip de 48 cm grosime. a scăzut la 5,26 mg / l. În același timp, conținutul de amoniu a scăzut de la 238 la 140 mg echivalent / litru, și nitrit - de la 183 la 112 mg echivalent / litru..

Atât aerobic (O2 este necesar pentru viață), cât și bacterii anaerobe (nu utilizați O2) sunt prezente în stratul de filtrare, dar formele aerobe predomină în acvariile bine aerate. În prezența oxigenului, creșterea și activitatea bacteriilor anaerobe sunt suprimate, astfel încât circulația normală a apei prin filtru inhibă dezvoltarea acestora. Dacă conținutul de oxigen din acvariu scade, există fie o creștere a numărului de bacterii anaerobe, fie o tranziție de la respirația aerobă la anaerobă. Multe produse metabolice anaerobe sunt toxice. Mineralizarea poate avea loc cu un conținut redus de oxigen, dar mecanismul și produsele finale în acest caz sunt diferite. În condiții anaerobe, acest proces este mai probabil să fie enzimatic decât oxidativ, cu formarea de acizi organici, dioxid de carbon și amoniu în loc de baze azotate. Aceste substanțe împreună cu hidrogenul sulfurat, metanul și alți compuși conferă filtrului sufocant un miros putrefactiv.

salinitate. Multe tipuri de bacterii pot trăi în ape, a căror compoziție ionică variază semnificativ, cu condiția ca modificările salinității să apară treptat. ZoBell și Michener (1938) au descoperit că majoritatea bacteriilor izolate din apa de mare din laboratorul lor pot fi cultivate și în apă dulce. Multe bacterii au suferit chiar un transplant direct. Toate cele 12 tipuri de bacterii, considerate exclusiv „marine”, au fost transferate cu succes în apă dulce prin diluare treptată cu apă de mare (5% din apa dulce a fost adăugată de fiecare dată).

Bacteriile cu filtru biologic sunt foarte rezistente la fluctuațiile salinității, deși dacă aceste modificări sunt semnificative și subite, activitatea bacteriilor este suprimată. Srna și Baggaley (1975) au arătat că o scădere a salinității cu 8% și o creștere de 5% nu a afectat rata de nitrificare în acvariile marine. La salinitatea normală a apei în sistemele marine de acvariu, activitatea de nitrifiere a bacteriilor a fost maximă (Kawai și colab., 1965). Intensitatea nitrificării a scăzut atât odată cu diluarea, cât și cu creșterea concentrației soluției, deși o anumită activitate a persistat chiar și după dublarea salinității apei. În acvariile de apă dulce, activitatea bacteriilor a fost maximă înainte de adăugarea de clorură de sodiu. Imediat după ce salinitatea a egalat salinitatea apei de mare, nitrificarea s-a oprit.

Există dovezi că salinitatea afectează rata de nitrificare și chiar cantitatea de produse finale. Kuhl și Mann (1962) au arătat că nitrificarea a procedat mai repede în sistemele de acvariu cu apă dulce decât în ​​sistemele marine, deși nitritul și nitratul s-au format mai mult în acestea din urmă. Kawai și colab. (Kawai și colab., 1964) au obținut rezultate similare, care sunt prezentate în Fig. 1.3.

Fig. 1.3. Numărul de bacterii din stratul de filtrare în sisteme mici de apă dulce și acvariu marină după 134 de zile (Kawai etal., 1964).

Suprafața filtrului. Kawai și colab., Au descoperit că concentrația bacteriilor de nitrificare din filtru este de 100 de ori mai mare decât în ​​apa care curge prin el. Acest lucru dovedește importanța dimensiunii suprafeței de contact a filtrului pentru procesele de nitrificare, deoarece oferă posibilitatea de atașare a bacteriilor. Cea mai mare suprafață a stratului de filtru din acvarii este asigurată de particule de pietriș (sol), iar procesul de nitrificare are loc în principal în partea superioară a filtrului de pietriș, așa cum se arată în Fig. 1.4. Kawai și colab. (1965) au stabilit că 1 gram de nisip din stratul superior al filtrului în acvarii marine conține 10 până la al 5-lea grad de bacterii - 10 oxidanți de amoniac până la gradul 6 - oxidanți de nitrați. La o adâncime de numai 5 cm, numărul de microorganisme de ambele tipuri a scăzut cu 90%.

Fig. 1.4. Concentrația (a) și activitatea (b) de bacterii nitrifiante la diferite adâncimi ale filtrului într-un acvariu marin (Yoshida, 1967).

Forma și dimensiunea particulelor pietrișului sunt de asemenea importante: boabele mici au o suprafață mai mare pentru care bacteriile se pot atașa decât aceeași cantitate în greutate de pietriș grosier, deși pietrișul foarte fin este nedorit, deoarece face dificilă filtrarea apei. Relația dintre dimensiuni și suprafața lor este ușor de demonstrat cu exemple. Șase cuburi cântărind 1 g. Au un total de 36 de unități de suprafață, în timp ce un cub cântărește 6 g. Are doar 6 suprafețe, fiecare dintre acestea fiind mai mare decât o suprafață separată a unui cub mic. Suprafața totală a șase cuburi de un cub este de 3,3 ori mai mare decât suprafața unui cub de 6 grame. Potrivit lui Seki (Saeki, 1958), dimensiunea optimă a particulelor de pietriș (sol) pentru filtre este de 2-5 mm.

Particulele unghiulare au o suprafață mai mare decât cele rotunde.. Mingea are o suprafață minimă pe unitatea de volum în comparație cu toate celelalte forme geometrice.

Acumularea de detritus (Termenul "detritus" (din lat. Detritus - purtat) are mai multe semnificații: 1. Materie organică moartă, exclusă temporar din ciclul biologic al nutrienților, care constă din resturile de nevertebrate, excreți și oase ale vertebratelor etc. - 2. set. particule mici nedecompuse de organisme vegetale și animale sau secrețiile lor suspendate în apă sau depuse pe fundul iazului) în filtru asigură o suprafață suplimentară și îmbunătățesc nitrificarea. Potrivit Seka, 25% din nitrificarea din sistemele de acvariu este contabilizată de bacteriile care locuiesc în detritus..

1.3. disimilație

Procesul de nitrificare duce la un grad ridicat de oxidare a azotului anorganic. Disimilarea, „respirația cu azot” sau procesul de recuperare se dezvoltă în direcția opusă, readucând produsele de nitrificare finale la o stare de oxidare scăzută. În ceea ce privește activitatea totală, oxidarea azotului anorganic depășește semnificativ reducerea sa, iar nitrații se acumulează. În plus față de disimilare, care asigură eliberarea unei părți a azotului liber în atmosferă, azotul anorganic poate fi îndepărtat din soluție prin înlocuirea regulată a unei părți a apei din sistem, prin absorbție de plante mai înalte sau prin rășini schimbătoare de ioni. Ultima modalitate de a elimina azotul liber din soluție este aplicabilă numai în apă dulce (vezi pct. 3.3).

Disimilarea este un proces predominant anaerob care are loc în straturile de filtru cu deficit de oxigen. Bacterii - Denitrifiers, care posedă capacitate de regenerare, de obicei fie anaerobe complete (obligatorii), fie aerobe capabile să treacă la respirația anaerobă într-un mediu fără oxigen. De regulă, acestea sunt organisme heterotrofe, de exemplu, unele specii de Pseudomonas, pot reduce ionii de nitrați (NO3-) în condiții de deficiență de oxigen (Painter, 1970).

În timpul respirației anaerobe, bacteriile disimilatoare asimilează oxidul nitric (NO3-) în loc de oxigen, reducând azotul la un compus cu un număr scăzut de oxidare: nitrit, amoniu, dioxid de azot (N20) sau azot liber. Compoziția produselor finale este determinată de tipul de bacterii implicate în procesul de recuperare. Dacă azotul anorganic este complet restaurat, adică N2O sau N2, procesul de disimilare se numește denitrificare. Într-o formă complet redusă, azotul poate fi îndepărtat din apă și eliberat în atmosferă dacă presiunea sa parțială din soluție depășește presiunea parțială din atmosferă. Astfel, denitrificarea, spre deosebire de mineralizare și nitrificare, reduce nivelul de azot anorganic din apă.

1.4. Acvariu echilibrat.

Un „acvariu echilibrat” este un sistem în care activitatea bacteriilor care populează filtrul este echilibrată cu cantitatea de energie organică care intră în soluție. După nivelul de nitrificare, se poate aprecia „echilibrul” și adecvarea noului sistem de acvariu pentru întreținerea organismelor acvatice - organisme acvatice. Inițial, factorul limitant este conținutul ridicat de amoniu. De obicei în sistemele de acvariu cu apă caldă (peste 15 grade Celsius), scade după două săptămâni, iar în apă rece (sub 15 grade) - pentru o perioadă mai lungă. Acvariul poate fi gata să primească animale în primele două săptămâni, dar nu este destul de echilibrat, deoarece multe grupuri importante de bacterii nu s-au stabilizat încă. Kawai și colab., Descriu compoziția populației de bacterii din sistemul de acvariu marin.

1. Aerobic. Numărul lor în 2 săptămâni după aterizarea peștilor a crescut de 10 ori. Numărul maxim este de 10 în al optulea grad de organisme în 1g. Filtru de nisip - marcat două săptămâni mai târziu. Trei luni mai târziu, populația bacteriană s-a stabilizat la 10, în al șaptelea grad de epruvete la 1 g. Filtru de nisip.

2. Bacterii care descompun proteine ​​(amonificatoare) .Densitatea inițială (10 până la 3 grade ind / G) a crescut de 100 de ori în 4 săptămâni. După trei luni, populația s-a stabilizat la 10 până la 4 grade ind./g. O astfel de creștere accentuată a numărului acestei clase de bacterii a fost cauzată de introducerea hranei bogate în proteine ​​(pește proaspăt).

3. Bacterii care descompun amidonul (carbohidrații). Abundența inițială a fost de 10% din numărul total de bacterii din sistem. Apoi a crescut treptat și după patru săptămâni a început să scadă. Populația s-a stabilizat după trei luni la 1% din numărul total de bacterii.

4. Bacterii-nitrifiere. Numărul maxim de bacterii care oxidează nitriții a fost observat după 4 săptămâni, iar „nitratul” se formează - după opt săptămâni. După 2 săptămâni, au existat mai multe forme „nitriți” decât cele „nitrați”. Numărul s-a stabilizat la 10 până la 5 grade și 10 până la 6 grade ind. respectiv. Există o diferență de timp între o scădere a conținutului de amoniu în apă și oxidare la începutul nitrificării, datorită faptului că creșterea Nitrobacterului este suprimată de prezența ionilor de amoniu. Oxidarea eficientă a nitriților este posibilă numai după ce majoritatea ionilor sunt convertiți în Nitrosomonas. În mod similar, nitritul maxim din soluție ar trebui să apară înainte de începerea acumulării de nitrați..

Conținutul ridicat de amoniu din noul sistem de acvariu poate fi cauzat de instabilitatea numărului de bacterii autotrofe și heterotrofe. La începutul noului sistem, creșterea organismelor heterotrofe depășește creșterea formelor autotrofe. O mulțime de amoniac format în timpul procesului de mineralizare este absorbit de unii heterotrofi. Cu alte cuvinte, este imposibil să distingem în mod clar între procesarea heterotrofă și autotrofă a amoniului. Oxidarea activă prin bacterii nitrifiante apare numai după reducerea și stabilizarea numărului de bacterii heterotrofe (Quastel și Scholefield, 1951).

Numărul de bacterii din noul acvariu este important numai până se stabilizează pentru fiecare tip. Ulterior, fluctuațiile aportului de substanțe energetice sunt compensate de o creștere a activității proceselor metabolice în celulele individuale, fără o creștere a numărului lor total.

Studiile realizate de Quastel și Scholefild (1951) și Srna și Baggalia au arătat că densitatea populației bacteriilor nitrifiante care locuiesc într-un filtru dintr-o anumită zonă este relativ constantă și nu depinde de concentrația de substanțe energetice primite..

Capacitatea de oxidare totală a bacteriilor dintr-un acvariu echilibrat este strâns legată de aportul zilnic de substrat oxidabil. O creștere bruscă a numărului de animale crescute, a masei lor, a cantității de furaje introduse duce la o creștere semnificativă a conținutului de amoniu și nitriți din apă. Această situație persistă până când bacteriile se vor adapta la noile condiții..

Durata perioadei de conținut crescut de amoniu și nitriți depinde de cantitatea de sarcină suplimentară pe partea de prelucrare a sistemului de apă. Dacă este în limita productivității maxime a sistemului biologic, echilibrul în condiții noi în apa caldă se recuperează de obicei după trei zile, iar în apa rece mult mai târziu. Dacă sarcina suplimentară depășește capacitățile sistemului, conținutul de amoniu și nitrit va crește constant..

Mineralizare, nitrificare și denitrificare - Procesele care au loc într-un nou acvariu mai mult sau mai puțin secvențial. Într-un sistem stabil, stabil, acestea merg aproape simultan. Într-un sistem echilibrat, conținutul de amoniu (NH4-N) este mai mic de 0,1 mg / l și toate nitritele sunt capturate - rezultatul denitrificării. Procesele menționate sunt coordonate, fără întârziere, deoarece toate substanțele energetice primite sunt absorbite rapid..

Acest material este un extras din cartea lui S. Scott „Păstrarea peștilor în sistemele închise”, integral, este prezentat aici:.

Video util despre apa noroasă din acvariu