Аміак у морському акваріумі - пан Ресіф Каптіф, л; пояснення утримання рифового акваріума
Аміак є одним із найменш документально підтверджених французькою продукцією для акваріумістів. Отже, ми майже нічого не знаходимо в деталях механізмів його всмоктування, виведення та токсичності, а також у багатьох речах. Всі ці теми одночасно продовжують займати багатьох дослідників, щоб вдалося розібрати задіяні механізми.
Цей тест не є однією з процедур, за якою слід уважно спостерігати, але час від часу він може бути корисним.
У цій статті я почав із сумнівів у написанні, Аміак або Аміак ? Аміак (NH3) не слід плутати з аміаком (NH4OH), який пишеться інакше. Аміак насправді є гідроксидом амонію (NH4OH), це водний розчин аміаку. Оскільки я також користувався іноземними мовами, я вирішив написати "Аміак".
резюме
Аміак дуже токсичний для морських риб та інших організмів у рифовому акваріумі. Хоча у встановлених рифових акваріумах зазвичай не потрібно регулярне вимірювання аміаку, це може бути дуже важливим, коли риба перебуває у тимчасових приміщеннях, таких як транспортні мішки, лікарняні контейнери та карантин. Більшість акваріумістів пов'язують аміак з новим акваріумним "циклом", і в цій ситуації надзвичайно важливо почекати, поки аміак зменшиться, перш ніж додавати організми (що набагато важливіше, ніж "чекати, поки нітрит зменшиться").
Аміак також може бути дуже важливим під час аварій. У всіх цих ситуаціях я рекомендую прагнути підтримувати аміак нижче 0,1 ppm загального NH4-N. Якщо рівень піднімається вище 0,25 ppm загального NH 4 -N, я пропоную негайно вжити заходів, таких як використання аміачного сполучного або зміна води.
Аміак: прихована отрута
Через свою високу токсичність надзвичайно важливо в морських акваріумах обмежувати його присутність. Насправді це одна з небагатьох значних хімічних проблем, спільних для морських та прісноводних акваріумів. Тим не менше, існує багато непорозумінь щодо джерел, природи та токсичності аміаку, який може бути невизнаним багатьма акваріумістами.
Загалом все добре
Зазвичай у встановлених рифових акваріумів не виникає проблем з аміаком, оскільки для його швидкого видалення з води використовується велика кількість бактерій та водоростей. Однак у нових акваріумах, лікарняних бункерах, карантинах, транспортних мішках та рифових акваріумах, що містять щось мертве, рівень аміаку може швидко досягти рівня токсичності. Насправді, я вважаю, що при низькому рівні кисню (наприклад, гіпоксія внаслідок бактеріального вибуху) аміак може бути головною безпосередньою причиною багатьох аварій та втрати населення.
Механізм падіння аміаку
Щось гине, воно розпадається і виділяє аміак, аміак вбиває щось інше, а система виходить з-під контролю, головним фактором є аміак.
Зрозумійте
Ця стаття намагається надати докладну основу для розуміння аміаку в морській воді - звідки він береться, як він стає токсичним і в яких концентраціях, як боротися з надзвичайними ситуаціями з аміаком.
Розділи:
Вступ
Аміак (NH3) може існувати у двох основних формах у воді. Один - це вільний аміак, а другий - іон амонію (NH4 +). Іон амонію утворюється, коли протон у розчині поєднується з аміаком:
У воді завжди є протони, і чим нижчий рН води, тим більше протонів. Насправді падіння рН на одну одиницю означає рівно вдесятеро збільшення кількості протонів. Так при рН використовується для вимірювання кислотності води.
РН вимірюють за допомогою кольорових індикаторів, або краще, за допомогою електрометрії (вимірювання різниці в електростатичному потенціалі) за допомогою рН-метра. "Target =" _ blank "> нижчий рН, де в ньому є велика кількість Н +, рівновага віддаляється від аміаку та амонію. Ця зміна насправді дуже важлива для розуміння його токсичності, оскільки NH3 та NH4 + можуть мати різну швидкість проходження через них.
Цей обмін між аміаком та амонієм неймовірно швидкий. Це може статися через мільярдні секунди, а для однієї молекули аміаку перетворення може відбуватися мільярд разів на секунду. Тому часто недоцільно розглядати їх у людському масштабі як різні елементи, а радше думати, що окрема молекула аміаку проводить частину часу у вигляді вільного аміаку, а частину часу - як іон амонію, причому ці відносні частини часу є функцією рН.
Аміак та амоній як функція рН
PKa амонію в морській воді становить приблизно 9,3 (деякі посилання вказують на стан 9,5, різниця може бути пов'язана з різними шкалами рН, які іноді використовуються для морської води та води. Солодкі). Цей pKa означає, що при рН 9,3 вода має рівні концентрації амонію та аміаку. При значеннях рН нижче цього рівня, як це завжди буває в акваріумах рифів, переважає амоній. На малюнку 1 представлений графік відносної частки аміаку та амонію в порівнянні з рН у морській воді. При рН 8,2 лише 7% аміаку присутній у вигляді вільного аміаку, при цьому 93% присутній у вигляді амонію.
Малюнок 1. Фракція вільного аміаку (NH3) та іону амонію (NH4 +), присутніх у морській воді як функція pH.
На малюнку 1 представлений графік відносної частки аміаку та амонію в порівнянні з рН у морській воді. При рН 8,2 лише 7% аміаку присутній у вигляді вільного аміаку, при цьому 93% присутній у вигляді амонію.
Оскільки багато авторів пов'язують токсичність аміаку насамперед із вільним аміаком (правильним чи ні, див. Нижче), на малюнку 2 показано збільшений вигляд концентрації вільного аміаку в рифових акваріумах. Кількість вільного аміаку, присутнього при рН 7,8, становить приблизно чверть кількості, присутнього при рН 8,5.
Малюнок 2. Фракція вільного аміаку (NH3), присутня в морській воді як функція pH у діапазоні, що найбільше цікавить рифових акваріумістів. Ця цифра відтворює фігуру 1 у збільшеному масштабі.
Рифові акваріумісти можуть також мати нижчі значення pH, ніж ті, які зазвичай зустрічаються в рифових акваріумах. Наприклад, транспортний мішок, що містить рибу, часто значно знижує рН залежно від часу транспортування. Під час подорожі протягом декількох годин або днів через вуглекислий газ, що виводиться диханням. Ця зміна рН може перетворити ще більше вільного аміаку в амоній, а на малюнку 3 показані аміак і амонійні фракції в логарифмічному масштабі, що чітко вказує на те, що вільний аміак продовжує падати, коли рН падає, навіть тоді, коли він вже присутній як дуже мала фракція.
Малюнок 3. Фракція вільного аміаку (NH 3) та іону амонію (NH 4 +), присутніх у морській воді, як функція рН. Цей малюнок показує частку в логарифмічній шкалі в більш широкому діапазоні рН, ніж рисунок 1.
Аміак та амонійні одиниці виміру
Для звітування про концентрації аміаку було використано безліч різних одиниць. Перша одиниця "ppm NH3-N" являє собою частки на мільйон азоту у вільному аміаку зразка. Одиниця «ppm NH4 + -N» представляє частки на мільйон азоту в амонію зразка. Нарешті, одиниця "ppm загального NH4-N" часто використовується для представлення суми азоту в аміаку та амонію у зразку.
Концентрація аміаку в океані
Концентрація аміаку в океані коливається в широких межах від менш ніж 0,002 ppm до 0,7 ppm загального NH4-N, але, як правило, дуже низька в поверхневій морській воді (1 ppm NH3-N), залишаючи це єдиним життєздатним механізмом виведення аміаку. Оскільки деякі риби адаптувались і виживають у таких умовах (наприклад, деякі риби живуть у норах), цей механізм може бути для них критично важливим.
Відновлення аміаку в рифовому акваріумі: Бактеріальна нітрифікація
Більшість морських акваріумістів знають про "кругообіг азоту", який починається, коли аміак у воді окислюється бактеріями до нітриту. Потім цей нітрит окислюється різними бактеріями до нітрату:
NH4 + + 3/2 O2 => NO2- + 2H + + H2O
Багато досліджень зосереджувались на перетворенні аміаку в нітрит, а для професіоналів-акваріумістів-любителів англійською мовою було написано багато статей, які детально описують різні практичні аспекти процесу, наприклад, введення відповідних фільтрів для полегшення цього процесу. У багатьох рифових акваріумах немає спеціально призначених для цього фільтрів, і бактерії, які здійснюють цей процес, мешкають в оздобленні та на більшості поверхонь акваріума, включаючи скелі, пісок, скло і навіть поверхні інших організмів (коралові водорості тощо). .).
Значення поверхні, що піддається колонізації
Однак важливо пам’ятати, що більшість цих бактерій мешкає на поверхні. Тому акваріум повинен бути спроектований таким чином, щоб у ньому було достатньо бактерій для забезпечення нітрифікації. Ця інформація важлива, коли ви переїжджаєте, щоб занести організми в новий акваріум. Підведення води з існуючого акваріума може допомогти започаткуванню культури бактерій, але не забезпечить великої здатності до нітрифікації. Однак додавання гірських порід і піску та невеликої кількості води може бути дуже ефективним для негайного забезпечення адекватної здатності до нітрифікації.
Які бактерії вступають в дію
Процес нітрифікації рідко буває таким простим, як вважають багато акваріумістів. Наприклад, процес не завжди виконує один вид бактерій. В океані багато видів бактерій можуть окислювати аміак, включаючи нітрозоспіри, нітросомонади та нітрозококи. При дослідженні в прісноводних акваріумах (де було проведено більше досліджень, ніж у морських акваріумах), бактерії часто представлені різними видами та штамами, і не завжди домінує тип. У морських акваріумах до цього різновиду можна віднести Nitrosomonas marina та Nitrosomonas europaea. Хоча для більшості акваріумістів мало значення, які види бактерій перетворюють аміак у нітрити.
Великий інформаційний розрив
Так само я бачив мало, якщо взагалі мав, досліджень щодо придатності будь-якого з різних комерційних продуктів, призначених для розмноження бактерій. Безумовно, живі культури можуть прискорити накопичення відповідних рівнів нітрифікуючих бактерій для контролю аміаку. Правильно додані культури майже відразу можуть почати переробляти аміак. Однак вибрані культури, мабуть, були вирощені в умовах температури, поживних речовин та солоності, подібних до тих, що знаходяться в акваріумі, до якого їх додають, щоб ця ефективність була оптимальною, і я не знаю, чи продавали комерційні бактеріальні культури любителям цю вимогу . Мені навіть доводиться бути відвертим все більше і більше сумнівів.
Видалення аміаку в рифовому акваріумі: водорості
Багато організмів безпосередньо поглинають аміак, виробляючи білки та інші біомолекули, необхідні їм для створення тканини. Водорості, як мікро, так і макро, легко використовують аміак з води. У випадках, коли вони піддаються дії нітратів і аміаку як джерел азоту, багато хто воліє поглинати аміак. При використанні нітратів існує багато відповідних біохімічних шляхів, що вимагають від організму відновлення нітратів до аміаку перед використанням. Тож має сенс поглинати аміак. Однак в акваріумі не встановлено, яку частину азоту та аміаку поглинають макроводорості та яку фракцію нітратів.
Скільки може видалити фільтр водоростей ?
Важлива кількість азоту, поглиненого водорості фільтром. Були проведені дослідження для вимірювання потенційних можливостей експорту водоростей. Вони дають вміст фосфору та азоту в дев’яти різних видах макроводоростей, багато з яких підтримуються рифовими рибалками. Наприклад, Caulerpa racemosa, зібрана біля берегів Гаваїв, містить близько 0,08% від сухої маси фосфору та 5,6% азоту. Для 454 г (сухої маси) зразка цієї макроводорості з рифового акваріума було б еквівалентно видаленню 25,4 грамів азоту, який, якби всі вони були у 500-літровому акваріумі у вигляді аміаку, дорівнював би концентрації 67 ppm загального NH4 -Н. Навіть якби для досягнення цієї маси знадобилося три місяці, еквівалент 0,75 ppm NH4-N на день буде ефективно усунутий.
Аміачна проба
Існує декілька способів перевірки аміаку в морській воді. Сюди входять тестові набори на основі саліцилату та хімії Несслера.
Тест-набори Несслера
Реакція аміаку з реактивом Несслера, K2 HgI4, утворює кольоровий осад (Hg2 N) I · H2O. Низький рівень аміаку - жовтий, вищий - оранжевий, а ще вищий - коричневий. Загальна реакція:
NH3 + 2 [HgI4] 2- + 3OH - → HgO · Hg (NH2) I + 7I - + 2H2O
Основним занепокоєнням методу Неслера є токсичність та небезпечний характер відходів, що утворюються в результаті його використання (він містить ртуть).
Набори для тестування на саліцилати
Реакція аміаку з гіпохлоритом утворює монохлорамін, який потім реагує із саліцилатом у присутності нітрофериціаніду натрію, утворюючи 5-аміносаліцилат. Цей комплекс від жовтого до зеленого до темно-зеленого залежно від рівня присутнього аміаку.
Відомі помилкові спрацьовування
Розрізнення цих методів може бути важливим, оскільки певні комбінації продуктів, що зв’язують аміак, та методів випробувань можуть призвести до хибних результатів аміаку (або очевидна присутність аміаку, коли він зв’язаний, або колір, не передбачений набором для тестування). Наприклад, набір типу Несслера не може правильно прочитати аміак, якщо акваріуміст використовує Amquel, Seachem Prime або супутні засоби для зв’язування аміаку. В результаті часто буває не масштабний коричневий колір.
Отже, особливо важливо, щоб акваріумісти розуміли, як працює тестовий набір, який вони використовують, виробники кожного тесту є найкращим місцем для пошуку цієї інформації.
Токсичність аміаку
Аміак дуже токсичний для морської риби. Механізми токсичності складні і становлять активну область подальших досліджень дослідників. Його наслідки включають пошкодження зябер, що призводить до поганого газообміну, регуляції іонів та регулювання рН крові. Інші ефекти включають запобігання доставці кисню до тканин, порушуючи обмін речовин та токсичність для нервової системи, що спричиняє гіперактивність, судоми та смерть. Аміак також може бути дуже токсичним для багатьох інших організмів, що знаходяться в рифових акваріумах.
Дані про токсичність
Токсичність можна виміряти та повідомити кількома способами. Поширеним способом вимірювання гострої токсичності є вимірювання рівня концентрації, необхідної для знищення половини організмів протягом певного періоду часу. Зазвичай використовується період 96 годин (чотири дні). Такі дані називаються 96 год LC 50 (LC означає летальну концентрацію, 50 означає 50% вбитих).
Вплив рН на токсичність
Іншим ускладненням токсичності аміаку є відносна кількість вільного аміаку та іонів амонію. Хоча іон амонію може бути токсичним для морських риб, він, ймовірно, менш токсичний, ніж вільний аміак, і дані про токсичність часто повідомляються лише для концентрації вільного аміаку. Однак акваріумістам слід пам’ятати, що такі дані можуть бути невідповідними, якщо рН використовується в тесті або ситуація, до якої вони стосуються. Випробування зазвичай суттєво відрізняються від нормального рН морської води (наприклад, у транспортній сумці, яка може мати рН набагато нижче рН 8,2 і де токсичність насправді може бути від амонію, а не від низької концентрації вільного аміаку). Однак багато наукових робіт повідомляють про токсичність аміаку в проміле (або мг/л) NH3-N. Це також можна повідомити лише у проміле NH3.
Як видно з статті про управління рН:
Існує залежність між рівнем аміаку та рН. Якщо ви скептично ставитесь до важливості підтримки стабільного рівня pH у вашому акваріумі, знайдіть час, щоб прочитати, як аміак стає ще більш токсичним в акваріумі при більш високих рівнях pH. Навіть найменша кількість аміаку (всього 0,6 проміле) може бути фатальним для риби, але токсичність аміаку стає ще більш небезпечною, коли рівень рН перевищує 8,5. Зверніться до таблиці нижче: