Νιτροποίηση και οι παράγοντες που την επηρεάζουν
Νιτροποίηση και οι παράγοντες που την επηρεάζουν.
- Θεμα:
Τι πρέπει να ξέρουμε για να αναπτύσσουμε γρήγορα και σωστά τη βιολογία (πχ κατά το "στρώσιμο") στο ενυδρείο μας, αλλά και για να την "προσέχουμε" στην συνέχεια, έτσι ώστε να μην αντιμετωπίζουμε ποτέ πρόβλημα με αμμωνία και νιτρώδη.
- Βασικές ορολογίες:
Η Νιτροποίηση είναι μέρος του Κύκλου του Αζώτου και πρόκειται για μια αερόβια βιολογική διαδικασία δύο σταδίων κατά την οποία αυτότροφα βακτήρια οξειδώνουν τα αμμωνιακά ιόντα (NH3/NH4) σε νιτρώδη (NO2) και στη συνέχεια σε νιτρικά (NO3).
Στο πρώτο βήμα (νιτρωδοποίηση) η αμμωνία οξειδώνεται σε νιτρώδη κυρίως από αυτότροφα νιτρωδοποιητικά βακτήρια Nitrosomonas.
Στο δεύτερο βήμα (νιτρικοποίηση), τα νιτρώδη οξειδώνονται σε νιτρικά κυρίως από αυτότροφα νιτρικοποιητικα βακτήρια Nitrobacter
Παράλληλα συντίθεται βιομάζα.
- Ποσότητα αμμωνίας και νιτρωδών.
Το πιο βασικό στο νιτροποίηση είναι ότι η ανάπτυξη των νιτρωδοποιητικών βακτηρίων (βακτήρια που οξειδώνουν αμμωνία σε νιτρώδη), εξαρτάται άμεσα από τη ποσότητα του αμμωνιακού αζώτου στο νερό, ενώ η ανάπτυξη των νιτρικοποιητικών βακτηρίων (βακτήρια που οξειδώνουν νιτρώδη σε νιτρικά), από τη ύπαρξη του νιτρώδους αζώτου.
Δηλαδή ανάλογα την επάρκεια ποσότητας αμμωνίας και νιτρωδών αναπτύσσονται και τα βακτήρια που τα οξειδώνουν. Λιγότερη αμμωνία και νιτρώδη συνεπάγεται μικρότερο πληθυσμό νιτροποιητικών βακτηρίων και αντίστροφα περισσότερη αμμώνια και νιτρώδη συνεπάγεται μεγαλύτερο πληθυσμό νιτροποιητικών βακτηρίων.
- Χώρος φιλοξενίας του πληθυσμού των νιτροποιητικών βακτηρίων
Για την νιτροποίηση απαιτείται ένας πληθυσμός νιτροποιητικών βακτηρίων. Τα βακτήρια αυτά για να αναπτυχθούν πρέπει να προσκολληθούν σε κάποια επιφάνεια. Στο ενυδρείο οι επιφάνειες αυτές είναι κυρίως τα βιολογικά υλικά του φίλτρου και βυθός αλλά και οι υπόλοιπες επιφάνειες του ενυδρείου όπως τα φυτά, οι πέτρες, τα διάφορα διακοσμητικά, τα τζάμια.
Απαιτείται ουσιαστικά λοιπόν, η απαραίτητη διαθέσιμη επιφάνεια φιλοξενίας, βασικά απο τα βιολογικά υλικά του φίλτρου, για όσο πληθυσμό βακτηρίων είναι απαραίτητος σε ένα ενυδρείο για πλήρη νιτροποίηση.
- Θερμοκρασία
Η βέλτιστη θερμοκρασία για νιτροποίηση βρίσκεται στο εύρος 25-35C τόσο για τα Nitrosomonas (βακτήρια κυρίως για την οξείδωση αμμωνίας) όσο και για τα Nitrobacter ((βακτήρια κυρίως για την οξείδωση νιτρωδών), ενώ δεν παρατηρείται καμιά δραστηριότητα κάτω από 5C ή πάνω από 35C για τα Nitrosomonas και κάτω από 5C ή πάνω από 40C για τα Nitrobacter.
Ο ρυθμός ανάπτυξης σχεδόν διπλασιάζεται για κάθε αύξηση θερμοκρασίας 10C, αλλά πέρα από τους 30C ξαφνικά μειώνεται και στους 38C είναι ίδιος με τους 5C, ενώ στους 49C πεθαίνουν.
Η ανάπτυξη μειώνεται κατα 50% στους 18C, κατά 75% στους 8-10C, δεν υπάρχει καθόλου δραστηριότητα στους 4C, και τα νιτροποιητικά βακτηρία τελικά πεθαίνουν στους 0C.
Οι μικροοργανισμοί αυτοί γενικότερα είναι ανθεκτικοί στις μικρές θερμοκρασίες, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες η ενεργητικότητα τους μειώνεται γιατί αποτελούνται από πρωτεΐνες.
- Οξυγόνο
Η παρουσία του οξυγόνου είναι απολύτως απαραίτητη για την ανάπτυξη τόσο των Nitrosomonas όσο και των Nitrobacter. Η μικρότερη ποσότητα διαλυμένου οξυγόνου πρέπει να είναι 0.3mg/lt ώστε να πραγματοποιείται ελάχιστη νιτροποίηση και το 1.0 mg/lt και πάνω θεωρείται ικανοποιητικό επίπεδο διαλυμένου οξυγόνου στο νερό για τα Nitrosomonas και 2.0 mg/lt και πάνω για τα Nitrobacter.
Επειδή δε, η διάλυση οξυγόνου στο νερό, εξαρτάται άμεσα από τη θερμοκρασία, ο συνδυασμός ανόδου θερμοκρασίας και οξυγόνωσης πρέπει να είναι ανάλογος.
Την οξυγόνωση των βακτηρίων ουσιαστικά την ρυθμίζουμε με την ροή του νερού μέσα απο τα βιολογικά υλικά του φίλτρου.
- pH
Τα νιτροποιητικά βακτήρια είναι πολύ ευαίσθητα σε διαταραχές του pH. Ένα εύρος 6.6-8.0 θεωρείται σωστό για ικανοποιητικό ρυθμό νιτροποίησης. Γενικότερα το αλκαλικό περιβάλλον (pH πάνω από 7) θεωρείται πιο φιλικό για τα βακτηρία αυτά, υπάρχουν όμως νεώτερες μελέτες αποδεικνύουν ότι υπάρχουν ομάδες βακτηρίων που νιτροποιούν και σε πολύ όξινο περιβάλλον.
Το βασικό είναι όμως όπως αναφέρθηκε αρχικά, η σταθερότητα του pH.
- Αλκαλικότητα (Alkalinity)
(Αν και ως KH ορίζεται η ανθρακική σκληρότητα, στην ουσία με τα ενυδρειακά τεστ KH μετράμε τη αλκαλικότητα - alkalinity). Η νιτροποίηση παράγει οξέα και έτσι καταναλώνεται η αλκαλικότητα σε ρυθμούς 7.14 g CaCO3 για κάθε g NH3 που οξειδώνεται. Επομένως πρέπει να υπάρχει αρκετή αλκαλικότητα για να εξισορροπεί τα παραγόμενα κατά την νιτροποίηση οξέα. Η ελάχιστη αλκαλικότητα είναι 50 – 60 mg/lt ή αλλιώς πάνω από 3 dKH.
Σε μερικές λίμνες, ειδικά κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, υπάρχουν οριακές συνθήκες για νιτροποίηση καθώς τα άλγη την συναγωνίζονται για την διαθέσιμη αλκαλικότητα, συμπερασματικά τα φυτά και οι άλγες είναι παρεμποδιστικός παράγοντας της ανάπτυξης των νιτροποιητικών βακτηρίων. (Μη μπερδεύουμε όμως την δράση αυτήν των φυτών με την απονιτροποίηση που προσφέρουν και χρειαζόμαστε όσο είναι δυνατόν στο ενυδρείο. Η αναφορά γίνεται μόνο για την επιρροή που έχουν στον γρήγορο ρυθμό ανάπτυξης των βακτηρίων πχ κατά την περίοδο του "στρωσίματος" χωρίς ψάρια)
- Ιχνοστοιχεία
Όλα τα είδη νιτροποιητικών βακτηρίων χρειάζονται ένα αριθμό ιχνοστοιχείων με πιο σημαντικό τον φώσφορο.
Συνήθως η ελάχιστη ποσότητα των απαιτούμενων ιχνοστοιχείων βρίσκεται στο πόσιμο νερό της βρύσης και καθόλου στο φιλτραρισμένο νερό απο φίλτρο αντίστροφης όσμωσης.
- Φως
Τα νιτροποιητικά βακτηρία είναι φωτοευαίσθητα, ιδίως στο μπλε και υπεριώδες (ultraviolet) φως. Αφού όμως εγκατασταθούν/αγκιστρωθούν σε κάποια επιφάνεια αυτό το φως δεν είναι πια πρόβλημα.
Κατά τις πρώτες 3-4 μέρες της ανάπτυξης των βακτηρίων, αυτά μπορεί να βρίσκονται στη στήλη του νερού, γιαυτό αυτήν την περίοδο δεν πρέπει να λειτουργούν UV λάμπες στο ενυδρείο.
Οι κοινές ενυδρειακές λάμπες ωστόσο δεν θα δημιουργήσουν αξιοπρόσεκτο πρόβλημα.
- Οργανικό φορτίο και Τοξικές ουσίες
Κάτι άλλο που επηρεάζει τα αυτότροφα νιτροποιητικά βακτήρια είναι το ότι δεν μπορούν να ανταγωνιστούν τα ετερότροφα βακτήρια στην κατανάλωση θρεπτικών και οξυγόνου. Επομένως για να γίνει νιτροποίηση πρέπει να μειωθεί σημαντικά το διαλυτό BOD ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο ανταγωνισμός.
BOD, Biochemical Oxygen Demand ή αλλιώς Βιοχημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο, είναι παραδοσιακά πλέον η σημαντικότερη παράμετρος μέτρησης της ισχύος της οργανικής ρύπανσης. ο δείκτης δηλαδή του οργανικού φορτίου βιοδιασπώμενης οργανικής ουσίας παρούσας σε ένα δείγμα νερού και η ανάλογη ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται από αερόβιους μικροοργανισμούς, όπως τα νιτροποιητικά βακτήρια, προκειμένου να αποικοδομήσουν/αποσυνθέσουν βιολογικά τα απόβλητα.
Όταν το διαθέσιμο οξυγόνο είναι ανεπαρκές λαμβάνει χώρα αναερόβια αποσύνθεση και γίνεται από εντελώς διαφορετικούς μικροοργανισμούς. Αυτοί παράγουν τελικά προϊόντα που είναι επιβλαβή και ανεπιθύμητα, όπως το υδρόθειο, η αμμωνία και το μεθάνιο που είναι δύσοσμα, τοξικά κι εκρηκτικά κι επηρεάζουν την υγεία φυτών και ζώων. Γι' αυτό μας ενδιαφέρει να επικρατούν στο περιβάλλον κυρίως αερόβιες συνθήκες αποδόμησης.
Υποστηρίζεται ότι ο προσδιορισμός του Β.Ο.D. είναι σημαντικότερος ακόμη και από τον προσδιορισμό του διαλυμένου οξυγόνου επειδή, μειωμένη κατανάλωση οξυγόνου μπορεί να σημαίνει ότι το νερό είναι απαλλαγμένο από μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών ή ότι οι υπάρχοντες μικροοργανισμοί δεν "ενδιαφέρονται" για τη διάσπαση της οργανικής ύλης ή ακόμα ότι ένας μεγάλος αριθμός μικροοργανισμών από εκείνους που αρχικά υπήρχαν έχει αποβιώσει.
Το οργανικό υλικό δρα λοιπόν παρεμποδιστικά, άλλα όχι απαγορευτικά, αφού νιτροποίηση λαμβάνει χώρα και σε σωρούς κοπριάς ή οργανικά απόβλητα.
Τα νιτρώδη αν και είναι προϊόν της οξείδωσης της αμμωνίας, εντούτοις μπορούν να δράσουν και ως μέσο παρεμπόδισης της νιτρωδοποίησης (οξείδωση αμμωνίας σε νιτρώδη). Πιο συγκεκριμένα οι Anthonisen et al. (1976) ανακάλυψαν ότι η παρεμπόδιση οφειλόταν στις μη ιονισμένες μορφές του αμμωνιακού αζώτου και του νιτρώδους αζώτου, δηλαδή στην ελεύθερη αμμωνία (NH3) και στο ελεύθερο ή μη ιονισμένο νιτρώδες οξύ (HNO2). Ουσιαστικά όμως η παρεμπόδιση αυτή οφείλεται αρχικά στο pH αφού αυτό επηρεάζει την ιονική κατανομή των δυο αυτών ενώσεων.
Οι νιτροποιητικοί μικροοργανισμοί είναι ευάλωτοι σε παρεμπόδιση και από τα βαρέα μέταλλα όπως ο χαλκός και ο ψευδάργυρος μέχρι και 50% μείωση. Επίσης στο νικέλιο, στο χρώμιο, το αρσενικό το φθόριο τα χλωριώδη ιόντα, το υποχλωριώδες νάτριο (η κοινή χλωρίνη) κ.α. και σε πολλές οργανικές ουσίες όπως η θειουρία, η αλλυλθειουρία, η σαλικιλαδοξίνη και η ιστιδίνη.
Παράγοντες όπως η θερμοκρασία και το pH επηρεάζουν το καθένα από αυτά με διαφορετικό τρόπο.
Συμπερασματικά η αποχλωρίωση, δέσμευση των βαρέων μετάλλων στο νερό του ενυδρείου όπως και η μείωση των οργανικών, είναι βασικός παράγοντας για την ανάπτυξη των νιτροποιητικών βακτηρίων.
- Επίλογος
Είναι πολύ σημαντικό οι βιολογικές αυτές διεργασίες απομάκρυνσης του αζώτου να μην διαταράσσονται, επειδή ο αριθμός των βακτηρίων τα οποία είναι υπεύθυνα για τη διεκπεραίωση των διεργασιών αυτών, είναι περιορισμένος και επειδή ο ρυθμός ανάπτυξης τους είναι σχετικά αργός συγκριτικά με τα άλλα είδη βακτηρίων, και με χρόνο διπλασιασμού του πληθυσμού τις 7-8 ώρες σε ιδανικές συνθήκες και συνήθως να κυμαίνεται στις 16-24 ώρες.
__________________
O delta66 δεν εχει καμια σχεση με επαγγελματα που αφορουν το ενυδρειο και δεν εξαρταται απο σπονσορες, επαγγελματιες και διαφημισεις.
Γραφει ελευθερα και ανεπηρεαστα την αποψη του και ευχαριστει το GAB που του δινει αυτη τη δυνατοτητα.
Τελευταία επεξεργασία από το χρήστη Κλεόβουλος : 12-04-13 στις 18:57
|