[轉帖]硝化怪談

torlay

無意中search到一個blog有篇野係關於硝化系統的,

因為想比較容易d理解...所以blog 用左 "吃"字

作者: p

硝化菌的理想工作環境

戲劇中，日常生活裏，有句常聽到的對白，在魚友口中，卻變奏成：「你可以X我，也可以X我老母，但係唔可以X我的硝化菌。」，可見這些菌，在魚友心中的地位，是何其高。

魚缸內的垃圾，比如屎、所有大細生物屍體、分泌物、吃剩的食物等，都是有機化合物，會被NH3生產菌吃了，化作NH3 / NH4，是為氨化作用

NH3有毒，NH4冇(有說有毒，不過輕微)。兩者的相對含量，與水的pH有關。pH每上升1.0，NH3的含量升十倍。Ph7時有99.7%NH4，0.3% NH3；pH8.4時有84.7% NH4，15.3% NH3。

硝化作用nitrification是兩個步驟，

1.NH3化為NO2。

2.NO2化為NO3。


硝化菌的理想工作環境：

1.溫度：攝氏8-30度。30度為最佳〔1〕，即工作效率最高。
     所以在開缸時，把水溫調至30度，有最好效果。

2.pH：7.5 – 8.5〔1〕。在pH6或以下，硝化工作會慢下來，甚至停下。
所以水草缸中，ADA的泥不是正

[ 本帖最後由 torlay 於 2009-4-1 10:17 PM 編輯 ]

torlay

NH3，為什麼咁毒？

如果在水中，有鯊魚張大口衝向你，你應引牠攻擊閣下的要害，在最後一刻，就快咬到時，你痾尿，牠定照單全收，後而逃走。全因尿中的NH3。

水族缸中，NH3另一來源，是尿。這句只答對一半，因滲壓力，透淡水魚會痾很但海水多尿，魚卻小得交關。鹹水魚排放NH3的機制，主力是鰓，以擴散形式進行。水中的NH3濃度越高，擴散率越低，即魚本身的排毒(NH3)率越低。理論上，當魚內和水中的濃度相等時，便擴散不到。

NH3的另一麻煩處，是它不帶電荷 (NO2，NO3，NH4全帶電荷)。以此特性，它很容易便進入生物的細胞，話入就入，冇得防禦。題外話，H2S也是不帶電荷的。

NH3=0魚缸才算合格。

它含量高，魚會有爛鰭、爛鰓的症狀。珊瑚會不開。

NH3會傷害生物的器官。0.5ppm的份量已能使魚的紅血球失去運輸氧的能力，於是魚便吸氣快急。同等份量也傷害到珊瑚〔Matt Clarke,2002〕。

鹹、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，最喜愛，最優先吸取的不是NO3，而是NH3。全因其不帶電荷，話入就入的特性，植物吸取NH3時，花費的氣力是最低的。若吸取NO3，植物又要用多些能量去吸，又要自製出酵素來幫手。第二原因，植物會以NH4的形式來貯存，及使用。植物吸NH3再把它變NH4不難，如植物體內是低pH，NH3自動變身。這比直接吸NH4節省工夫。但植物吸NO3後，把它變為NH4，便要多多工序了。所以，一缸水中，若有齊NH3、NO2、NO3，植物會優先吸NH3，吸到冇，才吸NO2和NO3。

因此，開缸時見到啡藻開始出現，是不等於NO3已形成的。另一謬論是，N氮循環的結尾是NO3被植物吸收了。只是很多人講極都唔信。蠢人和氮氣，永遠是過剩的。

要注意，太高NH3濃度，一樣毒死植物的。

植物吸食NH3，硝化菌也吸食NH3，故，彼此是敵對的。植物有對策，就是剛才說硝化菌毒害時的phenol，還有vanillic acid, syringic acid, gallic acid, tannic acid等都是硝化菌抑制素。Tannic acid 是單寧酸，我們飲紅酒時的澀味，就是它的味度。這些植物毒素是有機物質，skimmer，碳能幫手，通常缸中也不會有大量。

torlay

NO2
NO2=0 魚缸才算合格。

它含量高，魚鰭會有啡色條紋的症狀。珊瑚會不開。

跟NH3一樣，它能影響紅血球失去運輸氧的能力，和傷害生物的器官。海水中的鹽是NaCl，原來其Cl氯化物會幫助海水魚抵抗NO2的。Cl和NO2會爭著被魚吸收，前者通常是贏家〔Matt Clarke,2002〕。所以淡水魚有加鹽療法，不過大部分人都不知為何加鹽，卻加鹽。

脫氮作用Denitrification

也談談NO3。

脫氮作用就是NO3---->(化成)NO2---->N2O---->N2------------(公式2)。由化NO3菌掌管。

最後產品是N2氮氣，會升上水面，再蒸發到空氣。

化NO3菌喜歡的環境：

1.pH7-8.5，最好是7〔Christensen and Harremoes, 1977〕。

2.溫度，攝氏35-50度〔Christensen and Harremoes, 1977〕。

3.含氧量：低〔Christensen and Harremoes, 1977〕。即是微氧anoxic 0.5 to 2.0 ppm，但不是無氧anaerobic。如果在無氧狀態，化NO3菌不會行公式2，卻會行：NO3---->NO2---->N2---->NH4〔Bob Goemans,2000〕。最後產物NH4又會有部分變成NH3，因海水缸的pH。
Plenum過濾法，沙內那個架的功能，就是氧氣貯存室，用來保證沙內的微氧量，不至去到無氧。這過濾法很妙，妙在其中文名。照翻譯它，及它的別名，可叫做天然硝酸鹽（NO3）減除過濾法（NNR，Natural Nitrate Reduction），充水層過濾法（plenum），質巴過濾法（發明者是Jean Jaubert質巴博士，他在80年代後期，於Nice大學提出）。或改個貼切的名，但不知那位天才，改為活沙過濾法。活沙是live sand，乃沙的一種，指沙內住有菌、蟲及其他生物的沙。「Plenum用活沙啊！」DSB也用活沙，又叫那名字嗎？那麼底喉過濾法用活沙，或放些活沙去濾水器，也應叫做活沙過濾？

4.4，毒害，跟硝化菌的相同，但敏感度較低。


為何魚缸的NH3，NO2低到測不到，但卻有NO3？

第一，從化NO3菌喜歡的環境中，pH與溫度兩項，可見到海水缸的環境是偏心向硝化菌的。海水缸一例pH8.2，攝氏25度。
第二，微氧環境較難做成，掌握。九成DSB專家都是靠估的。
第三，化NO3菌工作效率較硝化菌慢。

此脫氮作用會便pH上升。

NO3一樣有毒，只是害性較低。

海水魚，珊瑚缸中，它應低過15ppm。過高NO3與頭洞病lateral line erosion的形成有直接關係〔J.Davids,1993〕。淡水魚的應低過40ppm。

換水能沖淡NO3.

題外話，減小藻類數量的另一辦法，是不用，或減小用藍色的燈。

因為藍光會使缸水內的鐵量上升。鐵是植物最需要的一種重金屬養分，用來製造電子傳遞，和氧化 /還原功能的酵素。在水中，大部分的鐵，會跟DOC合在一起，藻類等植物是享用不到的。但藍光會使鐵逃走出來，植物便能吸收。這是photoreduction作用。uv也有相同效果。

所有菌在繁殖時，及bb期吸取NH3等物有最勁的效率。

[ 本帖最後由 torlay 於 2009-4-1 10:27 PM 編輯 ]

torlay

慢性毒害

是指毒性未能即時殺死缸中的生物、益菌，但慢慢傷害。拿破崙便是晚晚飲一杯被人加了些少料的蜜糖水而死的。毒性低能使生物不適，就算是微微不適，也會使牠們有壓力stress，長期stress便有問題，如免疫力下降，冇胃口，難繁殖等。有些人養魚、珊瑚，總是養不長，或生長慢，或常生病（如白點），都是慢性毒害的結果。可能是NO3長期>15ppm；NH3、NO2長期>0.1ppm；小量毒害如重金屬的存在等。

例一，魚友換水時，不去清除水喉水的chloramine、氯氣等毒害。換水後，肉眼看到魚兒無問題，不過長線對生物及硝化系統會有影響。

例二，用含銅的藥，就算事後換水，銅也永存，因它會黏在沙、石、玻璃等表面，慢慢走回入水中。它不斷微微的影響硝化菌，及在生物體內積少成多。其他的藥，也有其他的毒害。所以應在缸外用藥，或把應放入垃圾筒的魚掉入垃圾筒。後者能訓練決斷力。

生物膜bio film

硝化菌、化NO3菌和另外多種菌，都不是在水中浮游的。所以uv器材、換水也不會傷害，或減小牠們的數量。

牠們是住在固體表面上，像生物環、沙、玻璃等。牠們住在一起，大家齊齊分泌出多糖類polysaccharide的彈性樹膠質出來，合成生物膜。這膜是滑而黏的，閣下的舊沙黏在一起，就是生物膜的傑作。其他例子有牙齒表面的膜，水面的膜等。生物膜的厚度約是菌的600-900倍〔Masuda S等，1991〕。生物膜是有結構，有組織的，當中有水道，使水能流出流入，帶來食物、氧氣，帶走排泄物等。生物膜有保護作用，Powell SJ等在1992曾做實驗，把毒藥分別放入一瓶住在生物膜的菌，及另一瓶浮游的菌。結果是住在生物膜的菌沒有事，浮游的死了82%。

老了的膜，或長得太厚的會脫落sloughing。沙缸底、濾水器底的污物，有部分便是它們，它們也會腐化成NH3,4的。

水喉水的氯會使生物膜脫落。

其實每粒位於面層的生物過濾濾材(包括沙)，都同時有化NH3、NO2菌的生物膜，和化NO3菌的生物膜。前者好氧，所以牠的膜在最外層，這塊膜會包著後者的膜。後者的膜包著無氧菌的膜。無氧菌的膜包著生物過濾濾材的表面。

生物過濾器還有清除病菌、寄生蟲、病毒的功能，但效率低而不穩定。科學家現在也未知為什麼做得到，推想是牠們被生物膜吸收了。

硝化菌補充劑

無論是在開缸時，或後，你不用硝化菌補充劑，也一樣會成功。在開缸方面，就算氮循環能運行，也不等於完成開缸。蓋因一個魚缸，有很多種循環，如碳循環、磷循環、生物鏈（能量循環）等，它們通通運行良好，才算開缸成功。

硝化菌補充劑要注意存放溫度，例如Johnson的PSB便要在夏日時放入雪櫃。想像一下炎夏的夜裏，店子內的溫度，跟雪櫃內的差別。又部分菌會以生物膜的方式黏在樽內壁，倒不出來的。

硝化菌並非在水中浮游，所以換水後不用加此補充劑。

補充劑的硝化菌若還健康生存，沒有生物膜的牠們，加入缸水後，會有一段歷險。在水中有其他細菌、原生菌、真菌等追殺；不被水泵的壓力拉碎，也被車葉打死；skimmer打走等。平安去到生物環的，我想萬中無一。缸中水流強的話，落到沙面的機會又小了，繼續在水中歷險的時間又長了。到達沙面，又被藻的phenol毒害，也有其他獵人候駕。

過濾棉

一個有合格生物過濾系統的水族缸，換棉，是不用去猶豫的。有些魚友患上硝化菌思覺失調症，慌死換走了棉中的硝化菌。這些菌主要住在生物過濾濾材，如生物環、沙、石。棉中的其實數量極少，1)厚、薄、藍色生物棉的表面面積很低，大塊棉及不上一粒優質生物環。2)濾棉把固體污物格著，所以棉中的菌大多是NH3/4生產菌。你換走濾棉，才是真正把污染帶離魚缸。結論是，就算你天天換最污染那片棉，是無害的。

生物過濾濾材----用不盡

我看過一些上置濾水器，內裏的生物環有大部分，永遠是乾的，永遠沒水流經的。其過濾棉也只得一個十元硬幣的污積。用不盡，若過濾器的水流是由上流下，通常或多或少會發生。部分水流從棉，全體生物過濾濾材的邊緣流過，也是老生常談。解決方式可把來水先分流。滴溜濾水系統(1890年人類開始用它作污水處理)更可以在沙缸的第一格，用一個水泵，把格內的水泵上生物球上，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。這更能增加換氣量。

[ 本帖最後由 torlay 於 2009-4-1 10:28 PM 編輯 ]

BOBBBY5555255

p大的文章, 睇過好多次

既然談起硝化系統, 不如談談厭氧菌的生存環境吧

torlay

test 完繼續找=___=..

因為發覺教學好似無咩關於硝化系統既文章

BOBBBY5555255

就咁講我都略略地識

有機化合物>氨/銨>亞硝酸鹽>硝酸鹽  (反硝化細菌)>氮

異營性, 之後到自營性, 之後都係自營性(厭氧)

缺氧果隻我唔記得...

torlay

係咪厭氧氨氧化菌?

它們至今未能成功分離得到純菌株，因此尚未獲得正式命名和分類。

它們可以在缺氧環境中，將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化爲氮氣：
NH4+ + NO2- → N2 + 2 H2O, ΔGo = -357 kJ mol-1

BOBBBY5555255

真係唔清楚, 因為已經係一年前睇既文啦

torlay

真係要認真找下Orz..

wiki 得我上面果資料=___=

~亞鄒~

看過了~不過支持一下

sohog550

發覺教學好似無咩關於硝化系統既文章

天影．浩

bio野來 不過呢d係書本學唔到既野
多謝分享~睇野先

蝦碌碌

其實我都唔知係乜黎=.= 淨係知一定要有 魚冇病就唔理咁多 -_-

BOBBBY5555255

書本有, 屬延展課程, 氮循環, 只係再詳細ddddddddd


硝化系統得個知字

torlay

硝化系統可以好複雜(深入探討既話)

又可以好簡單(知道流程)

知多d 的確係好事..

對我bio成績有正面影響

BOBBBY5555255

一加一  深入探討都可以好複雜嫁

好彩我BIO讀中文(其實英文都唔會死)

呢科太多陰濕野, 成日係改一兩個字就整死人

天影．浩

原帖由 BOBBBY5555255 於 2009-4-3 10:59 PM 發表
書本有, 屬延展課程, 氮循環, 只係再詳細ddddddddd


硝化系統得個知字

呢個我知 因為會考要考
只係冇咁詳細同唔適用係水族到
講親都係棵豆

BOBBBY5555255

BIO會考最麻煩都係DNA姐