Blátivé akvárium, co dělat?

Způsoby odstranění mechanického zákalu v akváriu.

Přípravky na odstranění mechanického zákalu v akváriu.

Také doporučujeme materiál ve Spoleru níže:

Biologická úprava vody

Biologické čištění vody zahrnuje nejdůležitější procesy probíhající v uzavřených akváriových systémech. Biologické čištění znamená mineralizaci, nitrifikaci a disimilaci sloučenin obsahujících dusík bakteriemi žijícími ve vodním sloupci, štěrku a filtrační drti. Organismy vykonávající tyto funkce jsou vždy přítomny v tloušťce filtru. V procesu mineralizace a nitrifikace přecházejí látky obsahující dusík z jedné formy do druhé, ale dusík zůstává ve vodě. K odstranění dusíku z roztoku dochází pouze během procesu denitrifikace (viz. sekce 1.3).

Biologická filtrace je jedním ze čtyř způsobů čištění vody v akváriích. Tři další metody – mechanická filtrace, fyzikální adsorpce a dezinfekce vody – jsou diskutovány níže.

Schéma čištění vody je na obr. jeden.jeden., a cyklus dusíku v akváriu včetně procesů mineralizace, nitrifikace a denitrifikace je znázorněn na Obr. jeden.2.

Rýže. jeden.jeden. Místo biologického čištění v procesu úpravy vody. Zleva doprava - biologické čištění, mechanická filtrace, fyzikální sedimentace, dezinfekce.

Rýže. jeden.2. Cyklus dusíku v uzavřených akváriových systémech.

jeden.jeden.Mineralizace.

Heterotrofní a autotrofní bakterie jsou hlavní skupiny mikroorganismů vyskytujících se v akváriích.

Poznámka není z autorovy knihy.

Heterotrofy (dr.řecký.- "jiné", "jiné" a "potrava") - organismy, které nejsou schopny syntetizovat organickou hmotu z anorganické fotosyntézou nebo chemosyntézou. Pro syntézu organických látek nezbytných pro jejich životně důležitou činnost potřebují exogenní organické látky, tedy látky produkované jinými organismy. Při trávení trávicí enzymy rozkládají polymery organických látek na monomery. Ve společenstvích jsou heterotrofní konzumenti různých řádů a rozkladači. Téměř všechna zvířata a některé rostliny jsou heterotrofní. Podle způsobu získávání potravy se dělí na dvě protichůdné skupiny: holozoické (živočichové) a holofytické neboli osmotrofní (bakterie, mnoho protistů, houby, rostliny).

Autotrofy (dr.řecký. - sama + potrava) - organismy, které syntetizují organické látky z anorganických. Autotrofy tvoří první vrstvu v potravinové pyramidě (první články potravního řetězce). Jsou primárními producenty organické hmoty v biosféře a poskytují potravu pro heterotrofy. Je třeba poznamenat, že někdy není možné nakreslit ostrou hranici mezi autotrofy a heterotrofy. Například jednobuněčná řasa euglena green je ve světle autotrofní a ve tmě heterotrofní.

Někdy jsou pojmy „autotrofy“ a „producenti“, jakož i „heterotrofy“ a „spotřebitelé“ mylně identifikovány, ale ne vždy se shodují. Například modrozelené (Cyanea) jsou schopny samy produkovat organickou hmotu pomocí fotosyntézy a spotřebovávat ji již hotovou a rozkládat ji na anorganické látky. Jsou tedy výrobci i reduktory zároveň.

Autotrofní organismy využívají ke stavbě svého těla anorganické látky z půdy, vody a vzduchu. Oxid uhličitý je přitom téměř vždy zdrojem uhlíku. Současně některé z nich (fototrofy) dostávají potřebnou energii ze Slunce, jiné (chemotrofy) - z chemických reakcí anorganických sloučenin.

Heterotrofní druhy využívají organické dusíkaté složky exkrementů vodních živočichů jako zdroj energie a přeměňují je na jednoduché sloučeniny, jako je amonium (pojem „amonium“ označuje součet amonia (NH4 +) a volného amoniaku (NH3). ) ionty, stanovené analyticky jako NH4-N ). Mineralizace těchto organických látek je prvním stupněm biologického čištění.

Mineralizace organických sloučenin obsahujících dusík může začít degradací proteinů a nukleových kyselin a tvorbou aminokyselin a organických dusíkatých bází. Deaminace je mineralizační proces, během kterého se odštěpí aminoskupina za vzniku amonia. Předmětem deaminace může být štěpení močoviny za vzniku volného amoniaku (NH3).

Taková reakce může probíhat čistě chemickou cestou, nicméně deaminace aminokyselin a jejich doprovodných sloučenin vyžaduje účast bakterií.

jeden.2. Nitrifikace vody.

Poté, co jsou organické sloučeniny přeměněny na anorganickou formu heterotrofními bakteriemi, vstupuje biologické čištění do další fáze, nazývané „nitrifikace“. Tento proces je chápán jako biologická oxidace amonia na dusitany (NO2-, definované jako NO2-N) a dusičnany (NO3, definované jako NO3-N). Nitrifikaci provádějí především autotrofní bakterie. Autotrofní organismy, na rozdíl od heterotrofních, jsou schopny asimilovat anorganický uhlík (zejména CO2) k budování buněk ve svém těle.

Autotrofní nitrifikační bakterie ve sladkovodních, brakických a mořských akváriích jsou zastoupeny především rody Nitrosomonas a Nitrobacter. Nitrosomonas oxiduje amonium na dusitany a Nitrobacter oxiduje dusitany na dusičnany.

Obě reakce pohlcují energii. Smyslem rovnic (2) a (3) je přeměnit toxické amonium na dusičnany, které jsou mnohem méně toxické.Účinnost nitrifikace závisí na následujících faktorech: přítomnost toxických látek ve vodě, teplota, rozpuštěný kyslík ve vodě, slanost a povrch filtru.

Toxické látky. Za určitých podmínek mnoho chemikálií inhibuje nitrifikaci. Po přidání do vody tyto látky buď inhibují růst a reprodukci bakterií, nebo narušují intracelulární výměnu bakterií a zbavují je jejich schopnosti oxidovat.

Collins a kol., 1975, 1976) a Levine a Meade (1976) uvedli, že mnohá antibiotika a jiná léčba ryb neovlivnila nitrifikaci ve sladkovodních akváriích, zatímco jiná byla v různé míře toxická. Paralelní studie v mořské vodě nebyly provedeny a prezentované výsledky by neměly být zobecňovány na mořské systémy.

Údaje uvedené ve třech uvedených pracích jsou uvedeny v tabulce. jeden.jeden. Výsledky výzkumu nejsou zcela srovnatelné kvůli rozdílům v použitých metodách.

stůl 1.jeden. Vliv terapeutických norem rozpuštěných antibiotik a léčivých přípravků na nitrifikaci ve sladkovodních akváriích (Collins et al., 1975, 1976, Levine a Meade, 1976).

Collins et al studovali účinky léků ve vzorcích vody odebraných přímo z provozovaných bazénů s biofiltry obsahujícími ryby. Levine a Mead použili pro experimenty čisté bakteriální kultury. Jimi používané metody se zjevně vyznačovaly vyšší citlivostí ve srovnání s konvenčními. V jejich experimentech tedy formalín, malachitová zeleň a nifurpyrinol měly mírnou toxicitu pro nitrifikační bakterie, zatímco Collins a spol. prokázali neškodnost stejných léků. Levine a Mead se domnívali, že nesrovnalosti byly spojeny s vyšším obsahem autotrofních bakterií v čistých kulturách a že práh inaktivace by byl vyšší v přítomnosti heterotrofních bakterií a při vyšší koncentraci rozpuštěné organické hmoty.

Z údajů v tabulce. jeden.jeden. lze vidět, že erythromycin, chlortetracyklin, methylenová modř a sulfanilamid mají výraznou toxicitu ve sladké vodě. Nejtoxičtější ze studovaných látek byla methylenová modř. Výsledky získané při testování chloramfenikolu a manganistanu draselného jsou rozporuplné.

Collins et al a Levine a Mead souhlasí, že síran měďnatý významně neinhibuje nitrifikaci. Možná je to výsledek vazby volných iontů mědi s rozpuštěnými organickými sloučeninami. Tomlinson a kol., 1966) zjistili, že ionty těžkých kovů (Cr, Cu, Hg) mají mnohem silnější účinek na Nitrosomonas v čisté kultuře než v aktivovaném kalu. Navrhli, že je to způsobeno tvorbou chemických komplexů mezi kovovými ionty a organickými látkami. Dlouhodobá expozice těžkým kovům je účinnější než krátkodobá, zřejmě díky tomu, že byly plně využity adsorpční vazby organických molekul.

Teplota. Mnoho druhů bakterií snese velké výkyvy teplot, i když je jejich aktivita dočasně snížena. Adaptační období, nazývané dočasná teplotní inaktivace (TTI), často nastává při náhlých změnách teploty. Obvykle je VTI patrný prudkým ochlazením vody - zvýšení teploty zpravidla urychluje biochemické procesy, a proto může adaptační období zůstat bez povšimnutí. Srna a Baggaley (1975) studovali kinetiku nitrifikačních procesů v mořských akváriích. Zvýšení teploty o pouhé 4 stupně Celsia vedlo ke zrychlení oxidace amonia o 50 % a dusitanů o 12 % ve srovnání s výchozí úrovní. Při poklesu teploty o 1 stupeň Celsia se rychlost oxidace amonia snížila o 30 % a při poklesu teploty o 1,5 stupně Celsia se rychlost oxidace dusitanů snížila o 8 % oproti výchozím podmínkám.

pH vody. Kawaii dr. (Kawai a kol., 1965) zjistili, že při pH nižším než 9 je nitrifikace v mořské vodě více potlačena než ve sladké vodě. Připisovali to nižšímu přirozenému pH ve sladké vodě. Podle Saekiho (1958) je oxidace amonia ve sladkovodních akváriích potlačována s klesajícím pH. Optimální pH pro oxidaci amonného 7,8 pro oxidaci dusitanů 7,1. Seki považoval za optimální rozmezí pH pro proces nitrifikace 7,1-7,8. Srna a Baggali ukázali, že mořské nitrifikační bakterie byly nejaktivnější při pH 7,45 (rozmezí 7-8,2).

Kyslík rozpuštěný ve vodě. Biologický filtr lze přirovnat k obrovskému dýchacímu organismu. Při správném provozu spotřebovává značné množství kyslíku. Potřeba kyslíku vodních organismů se měří v jednotkách BSK (biologická spotřeba kyslíku). BSK biologického filtru je částečně závislá na nitrifikátorech, ale hlavně díky aktivitě heterotrofních bakterií. Harayama (Hirayama, 1965) ukázal, že velká populace nitrifikátorů byla aktivní při vysoké biologické spotřebě kyslíku. Procházel mořskou vodou vrstvou písku aktivního biologického filtru. Před filtrací byl obsah kyslíku ve vodě 6,48 mg/l, po průchodu vrstvou písku o tloušťce 48 cm. klesla na 5,26 mg/l. Zároveň se snížil obsah amonia z 238 na 140 mg.ekv./ l., a dusitany - od 183 do 112 mg.ekv./ l.

Filtrační vrstva obsahuje jak aerobní (02 je potřeba k životu), tak anaerobní bakterie (nevyužívá O2), ale v dobře provzdušněných akváriích převládají aerobní formy. V přítomnosti kyslíku je růst a aktivita anaerobních bakterií potlačena, takže normální cirkulace vody přes filtr brání jejich rozvoji. Pokud se obsah kyslíku v akváriu sníží, dojde buď ke zvýšení počtu anaerobních bakterií, nebo k přechodu z aerobního dýchání na anaerobní. Mnoho produktů anaerobního metabolismu je toxických. K mineralizaci může dojít i při sníženém obsahu kyslíku, ale mechanismus a konečné produkty jsou v tomto případě odlišné. Za anaerobních podmínek je tento proces spíše enzymatický než oxidativní, s tvorbou organických kyselin, oxidu uhličitého a amonia namísto dusíkatých zásad. Tyto látky spolu se sirovodíkem, metanem a některými dalšími sloučeninami dodávají dusivému filtru hnilobný zápach.

Slanost. Mnoho druhů bakterií je schopno žít ve vodách, jejichž iontové složení výrazně kolísá za předpokladu, že ke změnám salinity dochází postupně. ZoBell a Michener (1938) zjistili, že většinu bakterií izolovaných z mořské vody v jejich laboratoři lze pěstovat ve sladké vodě. Mnoho bakterií dokonce přežilo přímou transplantaci. Všech 12 druhů bakterií považovaných výhradně za „mořské“ bylo úspěšně převedeno na sladkou vodu postupným ředěním mořskou vodou (pokaždé bylo přidáno 5 % sladké vody).

Bakterie v biologickém filtru jsou velmi odolné vůči kolísání salinity, i když pokud jsou tyto změny velké a náhlé, bakteriální aktivita je potlačena. Srna a Baggaley (1975) ukázali, že 8% pokles slanosti a 5% nárůst slanosti neovlivnily rychlost nitrifikace v akváriích se slanou vodou. Při normální slanosti v systémech mořských akvárií byla nitrifikační aktivita bakterií maximální (Kawai et al., 1965). Intenzita nitrifikace klesala jak s ředěním, tak se zvyšováním koncentrace roztoku, i když určitá aktivita byla zachována i po zdvojnásobení salinity vody. Ve sladkovodních akváriích byla bakteriální aktivita na maximu před přidáním chloridu sodného. Ihned poté, co se slanost vyrovnala slanosti mořské vody, nitrifikace ustala.

Existují důkazy, že slanost ovlivňuje rychlost nitrifikace a dokonce i množství konečných produktů. Kuhl a Mann (1962) prokázali, že nitrifikace byla rychlejší v systémech sladkovodních akvárií než v mořských akváriích, i když v mořských akváriích se tvořilo více dusitanů a dusičnanů. Kawaii a kol. (Kawai a kol., 1964) získali podobné výsledky, které jsou znázorněny na Obr. jeden.3.

Rýže. jeden.3. Počet bakterií ve filtrační vrstvě v malých sladkovodních a mořských akváriích po 134 dnech (Kawai etal., 1964).

Povrchová plocha filtru. Kawaii a kol. zjistili, že koncentrace nitrifikačních bakterií ve filtru je 100krát vyšší než ve vodě, která jím protéká. To dokazuje důležitost velikosti kontaktní plochy filtru pro procesy nitrifikace, protože umožňuje přilnutí bakterií. Největší povrch filtračního lože v akváriích zajišťují štěrkové (půdní) částice, přičemž proces nitrifikace probíhá převážně v horní části štěrkového zábalu, jak je znázorněno na obr. jeden.4. Kawaii a kol. (1965) zjistili, že 1 gram písku z horní vrstvy filtru v mořských akváriích obsahuje 10 bakterií 5. stupně - oxidanty amonné 10 oxidanty 6. stupně - oxidanty dusičnanů. V hloubce pouhých 5 cm. počet mikroorganismů obou typů se snížil o 90 %.

Rýže. jeden.4. Koncentrace (a) a aktivita (b) nitrifikačních bakterií v různých hloubkách filtru v mořském akváriu (Yoshida, 1967).

Tvar a velikost částic štěrku jsou také důležité: malá zrna mají větší povrch, na kterém se mohou bakterie uchytit, než stejné hmotnostní množství hrubého štěrku, ačkoli velmi jemný štěrk je nežádoucí, protože ztěžuje filtrování vody. Vztah mezi velikostí a povrchem lze snadno demonstrovat na příkladech. Šest kostek, každá 1 g. Mají celkem 36 povrchových jednotek, přičemž jedna 6g kostka. Má pouze 6 ploch, z nichž každá je větší než plocha jedné malé kostky. Celková plocha šesti jednogramových kostek je 3,3krát větší než povrch jedné šestigramové kostky. Podle Sekiho (Saeki, 1958), optimální velikost částic štěrku (zeminy) pro filtry je 2-5 mm.

Hranaté částice mají větší povrch než zaoblené. Míč má nejmenší povrch na jednotku objemu ve srovnání se všemi ostatními geometrickými tvary.

Hromadění detritu (Termín „detritus“ (z lat. detritus - opotřebovaný) má několik významů: 1. Mrtvá organická hmota dočasně vyloučená z biologického koloběhu živin, kterou tvoří zbytky bezobratlých, sekrety a kosti obratlovců atd.- 2. soubor drobných nerozložených částic rostlinných a živočišných organismů nebo jejich výměšků suspendovaných ve vodě nebo usazených na dně nádrže) ve filtru poskytuje další povrch a zlepšuje nitrifikaci. Podle Sekiho tvoří bakterie, které obývají detritus, 25 % nitrifikace v akvarijních systémech.

jeden.3. Disimilace

Proces nitrifikace vede k vysokému oxidačnímu stavu anorganického dusíku. Opačným směrem se vyvíjí disimilace, „respirace dusíku“ nebo redukční proces, který vrací konečné produkty nitrifikace do nízkého oxidačního stavu. Z hlediska celkové aktivity oxidace anorganického dusíku výrazně převyšuje jeho redukci a dusičnany se hromadí. Kromě disimilace, která zajišťuje uvolnění části volného dusíku do atmosféry, lze anorganický dusík odstraňovat z roztoku pravidelnou výměnou části vody v systému, v důsledku asimilace vyššími rostlinami nebo pomocí iontoměničových pryskyřic.Poslední způsob odstraňování volného dusíku z roztoku je použitelný pouze ve sladké vodě (viz. oddíl 3.3).

Disimilace je převážně anaerobní proces, který probíhá ve vrstvách filtru s nedostatkem kyslíku. Bakterie - denitrifikátory, mající regenerační schopnost, obvykle buď úplné (obligátní) anaeroby, nebo aeroby schopné přejít na anaerobní dýchání v prostředí bez kyslíku. Zpravidla se jedná o heterotrofní organismy, například některé druhy Pseudomonas mohou redukovat dusičnanové ionty (NO3-) v podmínkách nedostatku kyslíku (Painter, 1970).

Během anaerobního dýchání disimilační bakterie asimilují oxid dusnatý (NO3-) místo kyslíku a redukují dusík na sloučeninu s nízkým oxidačním číslem: dusitan, amonium, oxid dusičitý (N20) nebo volný dusík. Složení finálních produktů je určeno typem bakterií účastnících se procesu regenerace. Pokud dojde k úplnému snížení anorganického dusíku, tedy až N2Ó nebo N2 se proces disimilace nazývá denitrifikace. V plně redukované formě může být dusík odstraněn z vody a uvolněn do atmosféry, pokud jeho parciální tlak v roztoku překročí jeho parciální tlak v atmosféře. Denitrifikace tedy na rozdíl od mineralizace a nitrifikace snižuje hladinu anorganického dusíku ve vodě.

jeden.4. "Vyvážené" akvárium.

"Vyvážené akvárium" je systém, ve kterém je aktivita bakterií obývajících filtr vyvážena množstvím organických energetických látek vstupujících do roztoku. Podle úrovně nitrifikace lze soudit o "vyváženosti" a vhodnosti nového akvarijního systému pro chov vodních organismů - vodních organismů. Na začátku je limitujícím faktorem vysoký obsah amonia. Obvykle v akvarijních systémech s teplou vodou (nad 15 stupňů Celsia) klesá po dvou týdnech a ve studené vodě (pod 15 stupňů) - po delší dobu. Akvárium může být připraveno na příjem zvířat během prvních dvou týdnů, ale ještě není zcela vyvážené, protože mnoho důležitých skupin bakterií se ještě nestabilizovalo. Kawaii a kol. popsal složení bakteriální populace systému mořského akvária.

jeden. Aerobní. Jejich počet se za 2 týdny po vysazení ryb zvýšil 10krát. Maximální počet je 10 až osmý stupeň organismů na 1 g. Filtrační písek – značeno o dva týdny později. O tři měsíce později se populace bakterií ustálila na úrovni 10 až sedmé mocniny na 1 g. Pískový filtr.

2. Bakterie rozkládající bílkoviny (amonifikátory).Počáteční hustota (10 až 3. stupeň vzorku./ g) se zvýšil 100krát za 4 týdny. Po třech měsících se populace ustálila na úrovni 10 až 4. stupně./ g. Tak prudký nárůst počtu této třídy bakterií byl způsoben zavedením krmiva (čerstvé ryby) bohatého na bílkoviny.

3. Bakterie rozkládající škrob (sacharidy). Počáteční populace byla 10 % z celkového počtu bakterií v systému. Pak se to postupně zvyšovalo a po čtyřech týdnech to začalo klesat. Populace se po třech měsících stabilizovala na úrovni 1 % z celkového počtu bakterií.

4. Nitrifikační bakterie. Maximální počet bakterií oxidujících dusitany byl pozorován po 4 týdnech a "dusičnanové" formy - po osmi týdnech. Po 2 týdnech bylo více forem „dusitanů“ než „dusičnanů“. Počet se ustálil na úrovni 10 až 5. stupeň a 10 až 6. stupeň. resp. Mezi poklesem obsahu amonia ve vodě a oxidací na začátku nitrifikace je časový rozdíl, protože růst Nitrobacter je inhibován přítomností amonných iontů. Efektivní oxidace dusitanů je možná pouze poté, co byla většina iontů přeměněna Nitrosomonas. Podobně by se maximum dusitanů v roztoku mělo objevit před akumulací dusičnanů.

Vysoký obsah amonia v novém systému akvária může být způsoben nestabilitou počtu autotrofních a heterotrofních bakterií. Na počátku nového systému převyšuje růst heterotrofních organismů růst autotrofních forem. Mnoho amonia vzniklého během mineralizace je asimilováno některými heterotrofy. Jinými slovy, není možné jasně rozlišit mezi heterotrofním a autotrofním zpracováním amonia. K aktivní oxidaci nitrifikačními bakteriemi dochází až po redukci a stabilizaci počtu heterotrofních bakterií (Quastel a Scholefield, 1951).

Na počtu bakterií v novém akváriu záleží pouze do té doby, než se u jednotlivých typů ustálí. Následně jsou výkyvy v dodávce energetických látek kompenzovány zvýšením aktivity metabolických procesů v jednotlivých buňkách bez zvýšení jejich celkového počtu.

Ve studiích Quasteka a Sholefilda (1951) a Srny a Baggalie bylo prokázáno, že populační hustota nitrifikačních bakterií obývajících filtr určité oblasti je relativně konstantní a nezávisí na koncentraci přicházejících energetických látek.

Celková oxidační kapacita bakterií ve vyváženém akváriu úzce souvisí s denním příjmem oxidovatelného substrátu. Náhlé zvýšení počtu chovaných zvířat, jejich hmotnosti, množství aplikovaného krmiva vede ke znatelnému zvýšení obsahu amonia a dusitanů ve vodě. Tato situace přetrvává, dokud se bakterie nepřizpůsobí novým podmínkám.

Doba trvání období zvýšeného obsahu amonia a dusitanů závisí na velikosti dodatečného zatížení zpracovatelské části vodního systému. Pokud je to v rámci maximální produktivity biologického systému, rovnováha v nových podmínkách v teplé vodě se obvykle obnoví po třech dnech a ve studené vodě - mnohem později. Pokud přídavná zátěž překročí kapacitu systému, bude obsah amonia a dusitanů neustále narůstat.

Mineralizace, nitrifikace a denitrifikace - procesy probíhající v novém akváriu víceméně důsledně. V zavedeném - stabilním systému jdou téměř současně. Ve vyváženém systému je obsah amonia (NH4-N) nižší než 0,1 mg/l a všechny zachycené dusitany jsou výsledkem denitrifikace. Uvedené procesy jsou koordinované, bez zpoždění, protože všechny přicházející energetické látky jsou rychle asimilovány.

Tento materiál je výňatek z knihy C.Spotta "Chov ryb v uzavřených systémech", je uveden v plném znění odkazem - zde.

Užitečné video o kalné vodě v akváriu +