首页 > 文萃 > 生化 > 正文

氮循环(Nitrogen Cycle)
2008-12-28 00:11:07   来源:fish3000鱼民村   评论:0 点击:

介绍氮循环的基本原理,以及如何利用氮循环保证水族生态环境的稳定

 

(鳄鱼先生 翻译整理 fish3000鱼民村)

“物质既不会被创造,也不会被消灭,只能从一种形式转换成另一种形式。”——拉瓦锡

对于一个新建的水族箱来说,头几个星期至关重要,因为这是其水体生态建立的过程。在把鱼放入水族箱之前,我们一定首先为它们准备好居住环境。建立起良好的氮循环,是其中一个重要的工作。

鱼的废物、吃剩的食物,以及其他累积的有机物不会自己消失,它们会被微生物分解,产生有毒的物质。不过大自然是聪明的,一些生物会把这些分解物转变成能被其它生物利用的新物质。这些分解物中最主要的是氮基物质,这个逐渐分解的过程称为氮循环。能够造成这种变化的是一种微生物—硝化细菌(nitrifying bacteria),在自然界中它会分解氮化合物。在水族箱刚建好时会有少量的硝化细菌存在(可能来自水或底砂等,也有专门的硝化细菌出售),这就是后期培养的基础。在头几个星期里,我们要让这种细菌大量繁殖直到它们能够分解处理水中的废物,就是我们常说的“养水”。只有在水养好后,才能将鱼放到缸中。这个过程大概需要2-6个星期。

氮(N)对生物来说是非常重要的化学元素,因为它可以形成生物必不可少的两种有机物:蛋白质和核酸。自然界的氮主要以氮气(N2)的形式存在于空气中,虽然空气中氮气的含量很多,但大多数生物无法直接利用它,只有一些特殊的菌类,主要是蓝、绿藻类(cyanobacteria),能够吸收N2,用以合成氮基化合物。这个过程叫氮固定。藻类被其他生物吃掉,这些生物又再被生物链中更高级别的生物吃掉,最后氮化合物在整个生态系统中传播开来。

当这些氮化合物被释放(生物死亡,或通过其脱落物、排泄物)时,它们被细菌分解,分解的主要产物之一是氨(NH3)。氨在水中与水结合,形成氢氧化铵(NH4OH)。这是毒性比较大的物质,能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能,当水体中氨浓度超过0.2ppm时就会造成鱼类急性死亡。高浓度的氢氧化铵(即氨水)是强烈的腐蚀剂。氨对鱼来说是非常危险的物质,它的毒性随温度,PH值和水中的盐分而不同。由于氨水呈碱性,在越呈酸性(PH<7)的水中,氢氧化铵就越被压制,反之在越呈碱性(PH>7)的水中,它的毒性就越大。氨可以被亚硝化细菌分解,转变成亚硝酸(NO2-),这个过程成为亚硝化:

2NH3+3O2--->2HNO2+2H2O+热 

HNO2(亚硝酸)也溶于水,释放亚硝酸根离子(NO2-)。高浓度的亚硝酸盐对植物和动物也是有害的,但幸好它会被硝化细菌继续分解成硝酸盐(NO3-),这个过程成为硝化:

2HNO2+O2--->2HNO3+热  

这样,含氮的有机物最后被分解成毒性较弱的形式。水族箱中的氮通过这个过程慢慢的分解为无害的硝酸盐。但硝酸盐又是植物的营养剂,会导致藻类的大量生长。我们可以通过定期换水来降低硝酸盐的浓度,更好的办法是在缸中种植植物,它们会吸收硝酸盐做为营养物质,而且,植物也会吸收氨,因此非常有助于降低水中有毒物质的危害。

硝化细菌可以生长在缸内任何地方,但最适合繁殖的是光线不强,水流缓慢,溶氧丰富的地方。充足的氧气对氮循环非常重要,因为亚硝化细菌、硝化细菌都是好氧菌,从上面公式可以看出,亚硝化和硝化过程都需要大量的氧。如果水中缺氧,硝酸盐会被厌氧细菌转化回亚硝酸盐和氨,这个过程叫反硝化。

这样,一个完整的氮循环的模式就是:

生物(有机物)——>氨——>亚硝酸盐——>硝酸盐——>生物(有机物)

氮循环(Nitrogen Cycle)

可见,水体中的氮主要以固态和游离两种形式存在。固态的氮在动、植物体内以有机物形式存在,游离态的氮在水中以氨、亚硝酸盐、硝酸盐的形式存在。随着缸外投食以及藻类光合作用,缸内氮元素的含量会逐步增加,我们需要控制的,主要是尽量让这些氮元素固化在生物体内(如水草和鱼体的增长),降低游离氮中氨和亚硝酸盐的浓度,而把硝酸盐控制在一个既有利于植物生长,又不会造成藻类大量繁殖的程度之内。

知道了氮循环的原理,我们就知道如何着手建一个新缸, 为我们的鱼提供一个健康的环境。硝化细菌的繁殖不需要人为干涉,只是在开始时需要一点有机物的来源。缸建好后加水,打开过滤装置,我们需要提供一些氨来开始氮循环。一般自来水本身已经包含氨,但最好再加些东西促进一下。再次建议在缸中种植一些植物,因为它们的新陈代谢和脱落的叶片会提供氨,而且植物也会降低水中有毒的亚硝酸盐,吸收和硝酸盐,形成氮的固化。也可以放一些薄片鱼食、几小片鱼片或虾片,或者其它含有机物的东西来刺激循环开始。另一个比较好的方法是加一些其他老缸的底砂或水,因为它们已经有现成的硝化细菌存在,不过要确保取水的缸是健康无病的。在初期可以先放几条小鱼,如斑马、火炬等,虽然这么做不“仁道”——因为现在还没建立好适合鱼生活的舒适环境。在经过一段时间的“养缸”后,用工具、试剂测量缸中各项指标(PH、氨、亚硝酸盐、硝酸盐)的值。当亚硝酸盐浓度在上升后逐渐降为接近于零的值时,说明缸中的氮循环已经建立并稳定,缸就可以放鱼了。需要注意的是鱼的数量要缓慢增加,因为硝化细菌的繁殖周期较长,在20小时左右,要让菌群逐渐适应水中生物的数量,保持循环的平衡。
 


相关热词搜索:氮循环 硝化细菌

上一篇:浅谈影响水草光合作用的原因
下一篇:海水观赏水族缸中不同挂膜法对氮转化的影响

分享到: 收藏
关于我们 | 广告合作 | 联系方式 | 版权说明 |
Copyright FISH3000 © 1999 - 2015   京ICP备09021643号-2   京公网安备110102004165
网站维护:北京鱼跃天下科技有限公司