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硝化细菌的理想工作环境

鱼缸内的垃圾,比如屎、所有大细生物尸体、分泌物、吃剩的食物等,都是有机化合物,会被NH3生产菌吃了,化作NH3 / NH4,是为氨化作用。NH3有毒,NH4冇(有说有毒,不过轻微)。两者的相对含量,与水的pH有关。pH每上升1.0,NH3的含量升十倍。Ph7时有99.7%NH4,0.3% NH3;pH8.4时有84.7% NH4,15.3% NH3。 
硝化作用nitrification是两个步骤,1), NH3化为NO2。2), NO2化为NO3。由两种细菌,化NH3菌和化NO2菌负责,它们统称硝化菌。
硝化菌的理想工作环境: 
1、温度:摄氏8-30度。30度为最佳〔1〕,即工作效率最高。所以在开缸时,把水温调至30度,有最好效果。& \6 \. p* ?8 G+ R9 Y8 B& m& J- c
2,pH:pH7.5 – 8.5。在pH6或以下,硝化工作会慢下来,甚至停下。所以水草缸中,ADA的泥不是正,因太酸,pH肯定低过6,这使泥中完全没有硝化作用。海水、淡水的硝化作用,会生产H离子,副作用是使水质的pH下降,即消耗碱性。         其公式是:NH3 + 2O2化为NO3 + H2O + 2H (公式1)。中国锦鲤俱乐部,锦鲤) m: c( E1 W, H0 L  b
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3,氧气:起码高过2ppm〔1〕。从公式1的左手边,可看见须加入O2氧气,才能成事。水流去生化滤水器,第一关卡的硝化菌开始抢劫氧气,经历硝化菌十入铜人阵后,后面的氧可能已所余无「2」了。因此多生物环未必多硝化菌。运作良好的水缸,水中应有约6ppm的氧含量。所有鱼缸,氧多百利无一害,没有高压,你不可能做到有害的含量。足氧更是护垫,能应付万一有生物死去,腐化时,有关细菌的抢氧。 
4,毒害:有趣的是,虽然硝化菌吃NH3,NO2,但它们含量高时,也会毒死硝化菌。就如有些珊瑚爱光,但你用十万w灯来照牠,一样照死牠。微元素也一样。所以开缸时,有不要心急的格言,其真义在于不能使到NH3太多,化NH3菌才能生存,又NH3给菌降至一定度数时,化NO2菌才能生存。有些「天才」误会了,以为狂落开缸鱼,食物,或他们以为能使NH3上升的东西,比方食物、死尸,就开缸开得快。这些东西加得太多,第一步就是使NH3生产菌得益,用去大量氧,霸占生物过滤滤材的空间,酸化住所,生产大量NH3,总总使化NH3菌更难起头。重金属对硝化菌有毒性,银、水银、锌、镍等是例子。医鱼病的铜也是重金属,施药时应考虑。它在NH3含量高时,毒性更重〔Satoetal,1988〕。沙(所以要洗)、水喉水、和低质盐有可能含重金属,有些新水剂如seachem的prime能除之。厕所水就一定有添。
自来水的氯和chloramine氯胺是用来杀菌的,硝化菌等益菌也是菌。把自来水放一段时间,打气,前者能散出,后者不能,新水剂却能清除。欢迎访问[中国锦鲤俱乐部]* i' L% h$ l$ {0 ~) f5 @
植物,藻会分泌出phenol,也对硝化菌有毒性,幸好正常来说量不多,活性碳,skimmer能帮手除之。不过沙面,石面有太多藻,可能对沙,石的生物过滤有点影响。上面所说的有毒物质,影响化NH3菌较大;pH,温度则影响化NO2菌较多。每化一个NH3,其细菌得能量2.75KJ。每化一个NO2,得75KJ。这是化NO2菌生长速度较高的其一原因。
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NH3,为什么有毒?, ~0 q# N+ k& g5 T$ b  k* Q
水族缸中,NH3另一来源,是尿。这句只答对一半,因渗透压力,淡水鱼会痾很多尿,但海水鱼却小得交关。咸水鱼排放NH3的机制,主力是鳃,以扩散形式进行。水中的NH3浓度越高,扩散率越低,即鱼本身的排毒(NH3)率越低。理论上,当鱼内和水中的浓度相等时,便扩散不到。NH3的另一麻烦处,是它不带电荷 (NO2,NO3,NH4全带电荷)。以此特性,它很容易便进入生物的细胞,话入就入,冇得防御。题外话,H2S也是不带电荷的。NH3=0鱼缸才算合格。它含量高,鱼会有烂鳍、烂鳃的症状。珊瑚会不开。NH3会伤害生物的器官。0.5ppm的份量已能使鱼的红血球失去运输氧的能力,于是鱼便吸气快急。同等份量也伤害到珊瑚bbs.koiclub.net+ ]9 m, ~& F8 B1 P& X! t; H' K
咸、淡水水草,巨藻(如提子草,羽毛草),藻(包括珊瑚的共生藻)等植物,最喜爱,最优先吸取的不是NO3,而是NH3。全因其不带电荷,话入就入的特性,植物吸取NH3时,花费的气力是最低的。若吸取NO3,植物又要用多些能量去吸,又要自制出酵素来帮手。第二原因,植物会以NH4的形式来贮存,及使用。植物吸NH3再把它变NH4不难,如植物体内是低pH,NH3自动变身。这比直接吸NH4节省工夫。但植物吸NO3后,把它变为NH4,便要多多任务序了。所以,一缸水中,若有齐NH3、NO2、NO3,植物会优先吸NH3,吸到冇,才吸NO2和NO3。" m( W5 O! a) ?& D
因此,开缸时见到啡藻开始出现,是不等于NO3已形成的。另一谬论是,N氮循环的结尾是NO3被植物吸收了。只是很多人讲极都唔信。蠢人和氮气,永远是过剩的。要注意,太高NH3浓度,一样毒死植物的。植物吸食NH3,硝化菌也吸食NH3,故,彼此是敌对的。植物有对策,就是刚才说硝化菌毒害时的phenol,还有vanillic acid, syringic acid, gallic acid, tannic acid等都是硝化菌抑制素。Tannic acid 是单宁酸,我们饮红酒时的涩味,就是它的味度。这些植物毒素是有机物质,skimmer,碳能帮手,通常缸中也不会有大量。bbs.koiclub.net* d$ k$ ?& l" S
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NO2:NO2=0鱼缸才算合格。
它含量高,鱼鳍会有啡色条纹的症状。珊瑚会不开。
跟NH3一样,它能影响红血球失去运输氧的能力,和伤害生物的器官。海水中的盐是NaCl,原来其Cl氯化物会帮助海水鱼抵抗NO2的。Cl和NO2会争着被鱼吸收,前者通常是赢家。所以淡水鱼有加盐疗法,不过大部分人都不知为何加盐,却加盐。中国锦鲤俱乐部,锦鲤$ y7 d! S+ j. n. {- g2 e' L# e4 h% }

脱氮作用Denitrification也谈谈NO3。 
脱氮作用就是NO3----〉(化成)NO2----〉N2O----〉N2------------(公式2)。由化NO3菌掌管。# \9 F; B+ o  m% j" k
最后产品是N2氮气,会升上水面,再蒸发到空气。 6 {) V7 {8 x& B7 s7 d
化NO3菌喜欢的环境:
1、pH7-8.5,最好是7。
2、温度,摄氏35-50度。
3、含氧量:低〔Christensen and Harremoes, 1977〕。即是微氧anoxic 0.5 to 2.0 ppm,但不是无氧anaerobic。如果在无氧状态,化NO3菌不会行公式2,却会行:NO3----〉NO2----〉N2----〉NH4〔Bob Goemans,2000〕。最后产物NH4又会有部分变成NH3,因海水缸的pH。2 S" I( O( t1 V' F3 h8 x2 ^! t
Plenum过滤法,沙内那个架的功能,就是氧气贮存室,用来保证沙内的微氧量,不至去到无氧。这过滤法很妙,妙在其中文名。照翻译它,及它的别名,可叫做天然硝酸盐(NO3)减除过滤法,充水层过滤法,质巴过滤法。或改个贴切的名,但不知那位天才,改为活沙过滤法。活沙是live sand,乃沙的一种,指沙内住有菌、虫及其它生物的沙。「Plenum用活沙啊!」DSB也用活沙,又叫那名字吗?那么底喉过滤法用活沙,或放些活沙去滤水器,也应叫做活沙过滤? 
4、毒害,跟硝化菌的相同,但敏感度较低。
为何鱼缸的NH3,NO2低到测不到,但却有NO3?) r# B$ V9 S2 n+ @) M3 x
第一,从化NO3菌喜欢的环境中,pH与温度两项,可见到海水缸的环境是偏心向硝化菌的。海水缸一例pH8.2,摄氏25度。中国锦鲤俱乐部,锦鲤# H5 w* a6 A+ F/ ~
第二,微氧环境较难做成,掌握。九成DSB专家都是靠估的。. \3 P( N  o: d  {, k- D, e+ b( d' H7 T
第三,化NO3菌工作效率较硝化菌慢。 
此脱氮作用会便pH上升。 
NO3一样有毒,只是害性较低。
海水鱼,珊瑚缸中,它应低过15ppm。过高NO3与头洞病lateral line erosion的形成有直接关系〔J.Davids,1993〕。淡水鱼的应低过40ppm。 欢迎访问[中国锦鲤俱乐部]- C  R% ?8 N: U2 |1 B
换水能冲淡NO3,题外话,减小藻类数量的另一办法,是不用,或减小用蓝色的灯。
因为蓝光会使缸水内的铁量上升。铁是植物最需要的一种重金属养分,用来制造电子传递,和氧化 /还原功能的酵素。在水中,大部分的铁,会跟DOC合在一起,藻类等植物是享用不到的。但蓝光会使铁逃走出来,植物便能吸收。这是photoreduction作用。uv也有相同效果。 
所有菌在繁殖时,及bb期吸取NH3等物有最劲的效率。 中国锦鲤俱乐部,锦鲤6 H& v# a# K  t

慢性毒害
是指毒性未能实时杀死缸中的生物、益菌,但慢慢伤害。拿破仑便是晚晚饮一杯被人加了些少料的蜜糖水而死的。毒性低能使生物不适,就算是微微不适,也会使牠们有压力stress,长期stress便有问题,如免疫力下降,冇胃口,难繁殖等。有些人养鱼、珊瑚,总是养不长,或生长慢,或常生病(如白点),都是慢性毒害的结果。可能是NO3长期〉15ppm;NH3、NO2长期〉0.1ppm;小量毒害如重金属的存在等。
例一,鱼友换水时,不去清除水喉水的chloramine、氯气等毒害。换水后,肉眼看到鱼儿无问题,不过长线对生物及硝化系统会有影响。" y" z7 a) h+ p8 a
例二,用含铜的药,就算事后换水,铜也永存,因它会黏在沙、石、玻璃等表面,慢慢走回入水中。它不断微微的影响硝化菌,及在生物体内积少成多。其它的药,也有其它的毒害。所以应在缸外用药,或把应放入垃圾筒的鱼掉入垃圾筒。后者能训练决断力。# p, I; D3 a; G: M

生物膜bio film
硝化菌、化NO3菌和另外多种菌,都不是在水中浮游的。所以uv器材、换水也不会伤害,或减小牠们的数量。牠们是住在固体表面上,像生物环、沙、玻璃等。牠们住在一起,大家齐齐分泌出多糖类polysaccharide的弹性树胶质出来,合成生物膜。这膜是滑而黏的,阁下的旧沙黏在一起,就是生物膜的杰作。其它例子有牙齿表面的膜,水面的膜等。生物膜的厚度约是菌的600-900倍〔Masuda S等,1991〕。生物膜是有结构,有组织的,当中有水道,使水能流出流入,带来食物、氧气,带走排泄物等。生物膜有保护作用,Powell SJ等在1992曾做实验,把毒药分别放入一瓶住在生物膜的菌,及另一瓶浮游的菌。结果是住在生物膜的菌没有事,浮游的死了82%。老了的膜,或长得太厚的会脱落sloughing。沙缸底、滤水器底的污物,有部分便是它们,它们也会腐化成NH3,4的。
水喉水的氯会使生物膜脱落。 
其实每粒位于面层的生物过滤滤材(包括沙),都同时有化NH3、NO2菌的生物膜,和化NO3菌的生物膜。前者好氧,所以牠的膜在最外层,这块膜会包着后者的膜。后者的膜包着无氧菌的膜。无氧菌的膜包着生物过滤滤材的表面。
生物过滤器还有清除病菌、寄生虫、病毒的功能,但效率低而不稳定。科学家现在也未知为什么做得到,推想是牠们被生物膜吸收了。
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硝化菌补充剂无论是在开缸时,或后,你不用硝化菌补充剂,也一样会成功。在开缸方面,就算氮循环能运行,也不等于完成开缸。盖因一个鱼缸,有很多种循环,如碳循环、磷循环、生物链(能量循环)等,它们通通运行良好,才算开缸成功?nbsp;中国锦鲤俱乐部,锦鲤/ L2 {. Y2 |! E1 a/ t
硝化菌补充剂要注意存放温度,例如Johnson的PSB便要在夏日时放入雪柜。想象一下炎夏的夜里,店子内的温度,跟雪柜内的差别。又部分菌会以生物膜的方式黏在樽内壁,倒不出来的。+ K4 M) y; ]/ J
硝化菌并非在水中浮游,所以换水后不用加此补充剂。- w# t' N. M$ h
补充剂的硝化菌若还健康生存,没有生物膜的牠们,加入缸水后,会有一段历险。在水中有其它细菌、原生菌、真菌等追杀;不被水泵的压力拉碎,也被车叶打死;skimmer打走等。平安去到生物环的,我想万中无一。缸中水流强的话,落到沙面的机会又小了,继续在水中历险的时间又长了。到达沙面,又被藻的phenol毒害,也有其它猎人候驾。
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过滤棉一个有合格生物过滤系统的水族缸,换棉,是不用去犹豫的。有些鱼友患上硝化菌思觉失调症,慌死换走了棉中的硝化菌。这些菌主要住在生物过滤滤材,如生物环、沙、石。棉中的其实数量极少,1)厚、薄、蓝色生物棉的表面面积很低,大块棉及不上一粒优质生物环。2)滤棉把固体污物格着,所以棉中的菌大多是NH3/4生产菌。你换走滤棉,才是真正把污染带离鱼缸。结论是,就算你天天换最污染那片棉,是无害的。欢迎访问[中国锦鲤俱乐部]4 i: X$ u! N3 D- k9 E
生物过滤滤材----用不尽欢迎访问[中国锦鲤俱乐部]  v( x1 B3 ^6 R$ G7 m, E
我看过一些上置滤水器,内里的生物环有大部分,永远是干的,永远没水流经的。其过滤棉也只得一个十元硬币的污积。用不尽,若过滤器的水流是由上流下,通常或多或少会发生。部分水流从棉,全体生物过滤滤材的边缘流过,也是老生常谈。解决方式可把来水先分流。滴溜滤水系统(1890年人类开始用它作污水处理)更可以在沙缸的第一格,用一个水泵,把格内的水泵上生物球上,再滴溜多一次。其泵水的速度,可快至原本水流下的速度的3倍。这更能增加换气量。

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