Acvariu noroios, ce să faci?

Modalități de a elimina turbiditatea mecanică în acvariu.

Preparate pentru îndepărtarea turbidității mecanice din acvariu.

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

Tratarea biologică a apei

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

Filtrarea biologică este una dintre cele patru moduri de a purifica apa din acvarii. Alte trei metode - filtrarea mecanică, adsorbția fizică și dezinfecția apei - sunt discutate mai jos.

Schema de purificare a apei este prezentată în Fig. unu.unu., iar ciclul azotului din acvariu, inclusiv procesele de mineralizare, nitrificare și denitrificare, este prezentat în Fig. unu.2.

Orez. unu.unu. Locul epurării biologice în procesul de tratare a apei. De la stânga la dreapta - tratament biologic, filtrare mecanică, sedimentare fizică, dezinfecție.

Orez. unu.2. Ciclul azotului în sistemele de acvarii închise.

unu.unu.Mineralizare.

Bacteriile heterotrofe și autotrofe sunt principalele grupuri de microorganisme găsite în acvarii.

Notă nu din cartea autorului.

Heterotrofe (dr.grecesc.- „altul”, „diferit” și „aliment”) - organisme care nu sunt capabile să sintetizeze materia organică din anorganică prin fotosinteză sau chemosinteză. Pentru sinteza substanțelor organice necesare activității lor vitale, acestea necesită substanțe organice exogene, adică cele produse de alte organisme. În timpul digestiei, enzimele digestive descompun polimerii substanțelor organice în monomeri. În comunități, heterotrofei sunt consumatori de diverse ordine și descompunetori. Aproape toate animalele și unele plante sunt heterotrofe. După metoda de obținere a hranei, acestea se împart în două grupe opuse: holozoice (animale) și holofitice sau osmotrofe (bacterii, mulți protisti, ciuperci, plante).

Autotrofi (dr.grecesc. - sine + hrană) - organisme care sintetizează substanțe organice din anorganice. Autotrofele alcătuiesc primul nivel în piramida alimentară (primele verigi ale lanțului trofic). Ei sunt producătorii primari de materie organică din biosferă, furnizând hrană pentru heterotrofi. Trebuie remarcat faptul că uneori nu este posibil să se traseze o graniță clară între autotrofi și heterotrofe. De exemplu, alga unicelulară euglena verde este autotrof la lumină și heterotrof la întuneric.

Uneori, conceptele de „autotrofe” și „producători”, precum și „heterotrofe” și „consumatori” sunt identificate în mod eronat, dar nu coincid întotdeauna. De exemplu, albastru-verde (Cyanea) sunt capabili să producă ei înșiși materie organică folosind fotosinteza și să o consume gata preparate 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. În același timp, dioxidul de carbon este aproape întotdeauna o sursă de carbon. În același timp, unii dintre ei (fototrofe) primesc energia necesară de la Soare, alții (chemotrofe) - din reacțiile chimice ale compușilor anorganici.

Speciile heterotrofe utilizează componente organice care conțin azot din excrementele animalelor acvatice ca sursă de energie și le transformă în compuși simpli, cum ar fi amoniul (termenul „amoniu” se referă la suma amoniului (NH4 +) și a amoniacul liber (NH3). ioni ), determinați analitic ca NH4-N ). Mineralizarea acestor substanțe organice este prima etapă a tratamentului biologic.

Mineralizarea compușilor organici care conțin azot poate începe cu degradarea proteinelor și a acizilor nucleici și formarea de aminoacizi și baze organice azotate. Dezaminarea este un proces de mineralizare în timpul căruia o grupare amino este scindată pentru a forma amoniu. Subiectul dezaminării poate fi scindarea ureei cu formarea de amoniac liber (NH3).

O astfel de reacție poate avea loc într-un mod pur chimic, cu toate acestea, dezaminarea aminoacizilor și a compușilor lor însoțitori necesită participarea bacteriilor.

unu.2. Nitrificarea apei.

După ce compușii organici sunt transformați în formă anorganică de către bacteriile heterotrofe, purificarea biologică intră în următoarea etapă, numită „nitrificare”. Acest proces este înțeles ca oxidarea biologică a amoniului în nitriți (NO2-, definit ca NO2-N) și nitrați (NO3, definiți ca NO3-N). Nitrificarea este efectuată în principal de bacterii autotrofe. Organismele autotrofe, spre deosebire de cele heterotrofe, sunt capabile să asimileze carbonul anorganic (în principal CO2) pentru a construi celule în corpul lor.

Bacteriile nitrifiante autotrofe in acvariile cu apa dulce, apa salmastra si apa sarata sunt reprezentate in principal de genurile Nitrosomonas si Nitrobacter. Nitrosomonas oxidează amoniul în nitriți, iar Nitrobacter oxidează nitritul în nitrat.

Ambele reacții absorb energie. Sensul ecuațiilor (2) și (3) este de a transforma amoniul toxic în nitrați, care sunt mult mai puțin toxici.Eficiența procesului de nitrificare depinde de următorii factori: prezența substanțelor toxice în apă, temperatura, oxigenul dizolvat în apă, salinitatea și suprafața filtrului.

Substante toxice. În anumite condiții, multe substanțe chimice inhibă nitrificarea. Când sunt adăugate în apă, aceste substanțe fie inhibă creșterea și reproducerea bacteriilor, fie perturbă schimbul intracelular de bacterii, privându-le de capacitatea lor de a se oxida.

Collins şi colab., 1975, 1976) și Levine și Meade (1976) au raportat că multe antibiotice și alte tratamente cu pești nu au afectat nitrificarea în acvariile de apă dulce, în timp ce altele erau toxice în diferite grade. Nu au fost efectuate studii paralele în apa de mare, iar rezultatele prezentate nu trebuie generalizate la sistemele marine.

Datele date în cele trei lucrări indicate sunt prezentate în tabel. unu.unu. Rezultatele cercetării nu sunt în întregime comparabile din cauza diferențelor dintre metodele utilizate.

tabelul 1.unu. Influența normelor terapeutice ale antibioticelor și medicamentelor dizolvate asupra nitrificării în acvariile de apă dulce (Collins et al., 1975, 1976, Levine și Meade, 1976).

Collins și colab. au studiat efectele medicamentelor în probele de apă prelevate direct din bazine de biofiltre care conțin pește. Levine și Mead au folosit culturi bacteriene pure pentru experimente. Metodele folosite de ei, aparent, s-au remarcat printr-o sensibilitate mai mare în comparație cu cele convenționale. Deci, în experimentele lor formalina, verdele de malachit și nifurpirinolul au avut toxicitate moderată pentru bacteriile nitrificatoare, în timp ce Collins și colab. au arătat inofensitatea acelorași medicamente. Levine și Mead credeau că discrepanțele erau asociate cu un conținut mai mare de bacterii autotrofe în culturi pure și că pragul de inactivare ar fi mai mare în prezența bacteriilor heterotrofe și la o concentrație mai mare de materie organică dizolvată.

Din datele din tabel. unu.unu. se poate observa ca eritromicina, clorotetraciclina, albastrul de metilen si sulfanilamida au toxicitate pronuntata in apa dulce. Cea mai toxică dintre substanțele studiate a fost albastrul de metilen. Rezultatele obținute la testarea cloramfenicolului și a permanganatului de potasiu sunt contradictorii.

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 liberi de cupru cu compuși organici dizolvați. Tomlinson şi 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 ​​nămolul activat. Ei au sugerat că acest lucru se datorează formării de complexe chimice între ionii metalici și substanțele organice. Expunerea pe termen lung la metale grele este mai eficientă decât pe termen scurt, aparent datorită faptului că legăturile de adsorbție ale moleculelor organice au fost utilizate pe deplin.

Temperatura. Multe tipuri de bacterii pot tolera fluctuații mari de temperatură, deși activitatea lor este temporar redusă. Perioada de adaptare, numită inactivare temporară a temperaturii (TTI), apare adesea cu schimbări bruște de temperatură. De obicei, VTI este vizibilă cu o răcire bruscă 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 acvariile marine. O creștere a temperaturii de numai 4 grade Celsius a dus la o accelerare a oxidării amoniului și a nitriților cu 50, respectiv 12% față de nivelul inițial. Odată cu scăderea temperaturii cu 1 grad Celsius, rata de oxidare a amoniului a scăzut cu 30%, iar cu scăderea temperaturii cu 1,5 grade Celsius, rata de oxidare a nitriților a scăzut cu 8% față de condițiile inițiale.

pH-ul apei. Kawaii dr. (Kawai și colab., 1965) au descoperit că la pH mai mic de 9, nitrificarea în apa de mare este mai suprimată decât în ​​cea proaspătă. Ei au atribuit acest lucru unui pH natural mai scăzut în apa dulce. Conform lui Saeki (1958), oxidarea amoniului în acvariile de apă dulce este suprimată odată cu scăderea pH-ului. pH optim pentru oxidarea amoniului 7,8 pentru oxidarea nitriților 7.1. Seki a considerat intervalul optim de pH pentru procesul de nitrificare a fi 7,1-7,8. Srna și Baggali au arătat că bacteriile marine nitrificatoare au fost cele mai active la pH 7,45 (interval 7-8,2).

Oxigenul dizolvat în apă. Un filtru biologic poate fi comparat cu un organism imens de respirație. Când este operat corespunzător, consumă o cantitate semnificativă de oxigen. Necesarul de oxigen al organismelor acvatice este măsurat în unități de DBO (cererea biologică de oxigen). BOD-ul unui filtru biologic este parțial dependent de nitrificatori, dar în principal datorită activității bacteriilor heterotrofe. Harayama (Hirayama, 1965) a arătat că o populație mare de nitrificatori era activă la un consum biologic ridicat de oxigen. A trecut apa de mare printr-un strat de nisip al unui filtru biologic activ. Înainte de filtrare, conținutul de oxigen din apă era de 6,48 mg/l, după trecerea printr-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.eq./ l., și nitriți - de la 183 la 112 mg.eq./ l.

Stratul filtrant conține atât bacterii aerobe (O2 este necesar pentru viață), cât și bacterii anaerobe (nu folosește O2), dar formele aerobe predomină în acvariile bine aerate. În prezența oxigenului, creșterea și activitatea bacteriilor anaerobe este suprimată, astfel încât circulația normală a apei prin filtru inhibă dezvoltarea acestora. Dacă conținutul de oxigen din acvariu scade, are loc fie o creștere a numărului de bacterii anaerobe, fie o tranziție de la respirația aerobă la respirația anaerobă. Multe produse ale metabolismului anaerob sunt toxice. Mineralizarea poate avea loc și la un conținut redus de oxigen, dar mecanismul și produsele finale în acest caz sunt diferite. În condiții anaerobe, acest proces este mai degrabă 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 un miros putred filtrului de sufocare.

Salinitate. Multe specii de bacterii sunt capabile să trăiască în ape, a căror compoziție ionică fluctuează semnificativ, cu condiția ca modificările salinității să apară treptat. ZoBell și Michener (1938) au descoperit că majoritatea bacteriilor izolate din apa de mare în laboratorul lor pot fi cultivate în apă dulce. Multe bacterii au supraviețuit chiar și unui transplant direct. Toate cele 12 specii de bacterii considerate exclusiv „marine” au fost transformate cu succes în apă dulce prin diluare treptată cu apă de mare (5% apă dulce a fost adăugată de fiecare dată).

Bacteriile din filtrul biologic sunt foarte rezistente la fluctuațiile de salinitate, deși dacă aceste modificări sunt mari și bruște, activitatea bacteriană este suprimată. Srna și Baggaley (1975) au arătat că o scădere cu 8% a salinității și o creștere cu 5% a salinității nu au afectat rata de nitrificare în acvariile cu apă sărată. La salinitate normală în sistemele de acvarii marine, activitatea de nitrificare a bacteriilor a fost maximă (Kawai et al., 1965). Intensitatea nitrificării a scăzut atât cu diluarea, cât și cu creșterea concentrației soluției, deși o oarecare activitate a fost păstrată chiar și după ce salinitatea apei a fost dublată. În acvariile de apă dulce, activitatea bacteriană a fost la maxim 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 finite. Kuhl și Mann (1962) au arătat că nitrificarea a fost mai rapidă în sistemele de acvarii cu apă dulce decât în ​​acvariile marine, deși în acestea din urmă s-au format mai mulți nitriți și nitrați. Kawaii și colab. (Kawai și colab., 1964) au obţinut rezultate similare, care sunt prezentate în Fig. unu.3.

Orez. unu.3. Numărul de bacterii din stratul de filtrare în sistemele mici de apă dulce și acvariu marin după 134 de zile (Kawai etal., 1964).

Suprafața de filtrare. Kawaii și colab. a constatat că concentrația de bacterii nitrificatoare în filtru este de 100 de ori mai mare decât în ​​apa care curge prin el. Acest lucru demonstrează importanța dimensiunii suprafeței de contact a filtrului pentru procesele de nitrificare, deoarece permite bacteriilor să adere. Cea mai mare suprafață a patului filtrant din acvarii este asigurată de particulele de pietriș (sol), procesul de nitrificare având loc în principal în partea superioară a pachetului de pietriș, așa cum se arată în Fig. unu.4. Kawaii și colab. (1965) au determinat că 1 gram de nisip din stratul superior al filtrului în acvariile marine conține 10 bacterii de gradul 5 - oxidanți de amoniu 10 de gradul 6 - oxidanți de nitrați. La o adâncime de numai 5 cm. numărul de microorganisme de ambele tipuri a fost redus cu 90%.

Orez. unu.4. Concentrația (a) și activitatea (b) a bacteriilor nitrificatoare la diferite adâncimi de filtru într-un acvariu marin (Yoshida, 1967).

Forma și dimensiunea particulelor de pietriș sunt de asemenea importante: boabele mici au o suprafață mai mare de atașat bacteriilor decât aceeași cantitate din greutatea pietrișului grosier, deși pietrișul foarte fin este nedorit, deoarece face dificilă filtrarea apei. Relația dintre dimensiune și suprafață este ușor de demonstrat cu exemple. Șase cuburi, câte 1 g fiecare. Au un total de 36 de unități de suprafață, în timp ce un cub de 6g. Are doar 6 suprafețe, fiecare mai mare decât suprafața unui cub mic. Suprafața totală a șase cuburi de un gram este de 3,3 ori 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 rotunjite. Mingea are cea mai mică suprafață pe unitate de volum în comparație cu toate celelalte forme geometrice.

Acumulare de detritus (Termenul „detritus” (din lat. detritus - uzat) are mai multe semnificații: 1. Materia organică moartă exclusă temporar din ciclul biologic al nutrienților, care constă din resturi de nevertebrate, secreții și oase de vertebrate etc.- 2. un set de particule mici necompuse de organisme vegetale și animale sau excrețiile acestora suspendate în apă sau așezate pe fundul rezervorului) în filtru oferă o suprafață suplimentară și îmbunătățește nitrificarea. Potrivit lui Seki, bacteriile care locuiesc în detritus reprezintă 25% din nitrificarea în sistemele de acvariu.

unu.3. Disimilare

Procesul de nitrificare duce la o stare de oxidare ridicată a azotului anorganic. Disimilarea, „respirația azotului”, sau procesul de reducere, se dezvoltă în direcția opusă, readucerea produșilor finali ai nitrificării la o stare de oxidare scăzută. În ceea ce privește activitatea totală, oxidarea azotului anorganic depășește semnificativ reducerea acestuia, iar nitrații se acumulează. Pe lângă disimilare, care asigură eliberarea unei părți de azot liber în atmosferă, azotul anorganic poate fi îndepărtat din soluție prin înlocuirea regulată a unei părți a apei din sistem, datorită asimilării de către plantele superioare sau utilizând rășini schimbătoare de ioni.Cea din urmă metodă de îndepărtare a azotului liber dintr-o soluție este aplicabilă numai în apă dulce (vezi. secțiunea 3.3).

Disimilarea este un proces predominant anaerob care are loc în straturile filtrante cu deficit de oxigen. Bacterii - denitrificatori, având o capacitate de regenerare, de obicei fie anaerobi completi (obligatori), fie aerobi capabili 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 disimilante asimilează oxidul de azot (NO3-) în loc de oxigen, reducând azotul la un compus cu un număr de oxidare scăzut: nitriți, amoniu, dioxid de azot (N20) sau azot liber. Compoziția produselor finite este determinată de tipul de bacterii implicate în procesul de recuperare. Dacă azotul anorganic este complet redus, adică până la 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 în soluție depășește presiunea sa parțială în atmosferă. Astfel, denitrificarea, spre deosebire de mineralizare și nitrificare, reduce nivelul de azot anorganic din apă.

unu.4. Acvariu „echilibrat”.

Un „acvariu echilibrat” este un sistem în care activitatea bacteriilor care locuiesc în filtru este echilibrată cu cantitatea de substanțe energetice organice care intră în soluție. După nivelul de nitrificare, se poate aprecia „echilibrul” și adecvarea noului sistem de acvariu pentru păstrarea organismelor acvatice - organisme acvatice. Conținutul ridicat de amoniu este factorul limitativ la început. 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 încă destul de echilibrat, deoarece multe grupuri importante de bacterii nu s-au stabilizat încă. Kawaii și colab. a descris compoziția populației bacteriene a sistemului de acvariu marin.

unu. Aerobic. Numărul lor în 2 săptămâni după plantarea peștelui a crescut de 10 ori. Numărul maxim este de 10 până la gradul opt de organisme la 1 g. Nisip filtrant - marcat două săptămâni mai târziu. Trei luni mai târziu, populația bacteriană s-a stabilizat la nivelul de 10 până la a șaptea specimene de putere per 1 g. Filtru de nisip.

2. Bacteriile care degradează proteinele (amoniatoare).Densitatea inițială (specimen de gradul 10 până la al treilea./ g) a crescut de 100 de ori în 4 săptămâni. După trei luni, populația s-a stabilizat la un nivel de exemplare de gradul 10 până la al IV-lea./ g. O creștere atât de bruscă a numărului acestei clase de bacterii a fost cauzată de introducerea de furaje (pește proaspăt) bogat în proteine.

3. Bacteriile care degradează amidonul (carbohidrați). Populația inițială a fost de 10% din numărul total de bacterii din sistem. Apoi a crescut treptat, iar după patru săptămâni a început să scadă. Populația s-a stabilizat după trei luni la nivelul de 1% din numărul total de bacterii.

4. Bacteriile nitrificatoare. Numărul maxim de bacterii care oxidează nitriți a fost observat după 4 săptămâni, iar „nitratul” se formează - după opt săptămâni. După 2 săptămâni, au existat mai multe forme „nitriți” decât „nitrat”. Numărul s-a stabilizat la nivelul de la 10 la gradul 5 și de la 10 la gradul 6. respectiv. Există o diferență de timp între scăderea conținutului de amoniu din apă și oxidare la începutul nitrificării, datorită faptului că creșterea Nitrobacter este inhibată de prezența ionilor de amoniu. Oxidarea eficientă a nitriților este posibilă numai după ce majoritatea ionilor au fost transformați de Nitrosomonas. În mod similar, nitritul maxim din soluție ar trebui să apară înainte de acumularea nitraților.

Conținutul ridicat de amoniu într-un nou 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 amoniu format în timpul mineralizării este asimilat de unii heterotrofe. Cu alte cuvinte, este imposibil să se facă distincția clară între procesarea amoniului heterotrofă și cea autotrofă. Oxidarea activă prin bacterii nitrificatoare apare numai după reducerea și stabilizarea numărului de bacterii heterotrofe (Quastel și Scholefield, 1951).

Numărul de bacterii dintr-un acvariu nou contează doar până când se stabilizează pentru fiecare tip. Ulterior, fluctuațiile aprovizionării cu substanțe energetice sunt compensate de o creștere a activității proceselor metabolice în celulele individuale, fără o creștere a numărului lor total.

În studiile lui Quastek și Sholefild (1951) și Srna și Baggalia s-a arătat că densitatea populației bacteriilor nitrificatoare care locuiește într-un filtru dintr-o anumită zonă este relativ constantă și nu depinde de concentrația de substanțe energetice primite.

Capacitatea oxidativă totală a bacteriilor dintr-un acvariu echilibrat este strâns legată de aportul zilnic de substrat oxidabil. O creștere bruscă a numărului de animale de crescătorie, a greutății acestora, a cantității de hrană aplicată duce la o creștere vizibilă a conținutului de amoniu și nitriți din apă. Această situație persistă până când bacteriile se adaptează la noile condiții.

Durata perioadei de creștere a conținutului de amoniu și nitriți depinde de cantitatea de încărcare suplimentară a părții de procesare a sistemului de apă. Dacă se încadrează în productivitatea maximă a sistemului biologic, echilibrul în noile condiții în apă caldă este de obicei restabilit după trei zile, iar în apă rece - mult mai târziu. Dacă sarcina suplimentară depășește capacitatea sistemului, conținutul de amoniu și nitrit va crește constant.

Mineralizarea, nitrificarea și denitrificarea - procesele care au loc în noul acvariu mai mult sau mai puțin consistent. Într-un sistem stabilit - stabil, acestea merg aproape simultan. Într-un sistem echilibrat, conținutul de amoniu (NH4-N) este mai mic de 0,1 mg/l, iar toți nitriții capturați sunt rezultatul denitrificării. Procesele menționate sunt coordonate, fără întârziere, deoarece toate substanțele energetice care intră sunt asimilate rapid.

Acest material este un extras din Cartea C.Spotta „Păstrarea peștilor în sisteme închise”, este prezentată integral prin link - aici.

Videoclip util despre apa noroioasă dintr-un acvariu +