北师大天津附中 周捷:（ZT ）硝化细菌地自白之新手必读

 鱼缸内地垃圾，比如屎、所有大细生物尸体、分泌物、吃剩地食物等，均为有机化合物，会被NH3生产菌吃了，化作NH3 / NH4，是为氨化作用。NH3有毒，NH4冇(有说有毒，不过轻微)。两者地相对含量，与水地pH有关。pH每上升1.0，NH3地含量升十倍。Ph7时有99.7%NH4，0.3% NH3；pH8.4时有84.7% NH4，15.3% NH3。硝化作用nitrification是两个步骤，1）, NH3化为NO2。2）, NO2化为NO3。由两种细菌，化NH3菌和化NO2菌承担责任，它们统称硝化菌。
硝化菌地理想工作环境：
1，温度：摄氏8-30度。30度为最佳〔1〕，即工作效率最大限度。所以在开缸时，把水温调至30度，有最好效果。
2，pH：pH7.5 – 8.5。在pH6或以下，硝化工作会慢下来，甚至停下。所以水草缸中，ADA地泥不是正 ，因太酸，pH肯定低过6，这使泥中完全没有硝化作用。海水、淡水地硝化作用，会生产H离子，副作用是使水质地pH下降，即消耗碱性。其公式是：NH3 + 2O2化为NO3 + H2O + 2H (公式1)。
3，氧气：起码高过2ppm〔1〕。从公式1地左手边，可看见须加入O2氧气，才能成事。水流去生化滤水器，第一关卡地硝化菌开始抢劫氧气，经历硝化菌十入铜人阵后，后面地氧可能已所余无「2」了。因此多生物环未必多硝化菌。运作优秀地水缸，水中应有约6ppm地氧含量。所有鱼缸，氧多百利无一害，没有高压，你不可能做到有害地含量。足氧更是护垫，能应付万一有生物死去，腐化时，有关细菌地抢氧。
4，毒害：有趣地是，虽然硝化菌吃NH3，NO2，但它们含量高时，也会毒死硝化菌。就如有些珊瑚爱光，但你用十万w灯来照牠，一样照死牠。微元素也一样。所以开缸时，有不要心急地格言，其真义在于不能使到NH3太多，化NH3菌才能生存，又NH3给菌降至一定度数时，化NO2菌才能生存。有些「天才」误会了，以为狂落开缸鱼，食物，或他们以为能使NH3上升地东西，比方食物、死尸，就开缸开得快。这些东西加得太多，第一步就是使NH3生产菌得益，用去大量氧，霸占生物过滤滤材地空间，酸化住所，生产大量NH3，总总使化NH3菌更难起头。重金属对硝化菌有毒性，银、水银、锌、镍等是例子。医鱼病地铜也是重金属，施药时应考虑。它在NH3含量高时，毒性更重〔Satoetal,1988〕。沙（所以要洗）、水喉水、和低质盐有可能含重金属，有些新水剂如seachem地prime能除之。厕所水就一定有添。自来水地氯和chloramine氯胺是用来杀菌地，硝化菌等益菌也是菌。把自来水放一段时间，打气，前者能散出，后者不能，新水剂却能清除。植物，藻会分泌出phenol，也对硝化菌有毒性，幸好正常来说量不多，活性碳，skimmer能帮手除之。不过沙面，石面有太多藻，可能对沙，石地生物过滤有点影响。上面所说地有毒物质，影响化NH3菌较大；pH，温度则影响化NO2菌较多。每化一个NH3，其细菌得能量2.75KJ。每化一个NO2，得75KJ。这是化NO2菌生长速度较高地其一原因。
    NH3，为什么有毒？水族缸中，NH3另一来源，是尿。这句只答对一半，因渗透压力，淡水鱼会痾很多尿，但海水鱼却小得交关。咸水鱼排放NH3地机制，主力是鳃，以扩散形式进行。水中地NH3浓度越高，扩散率越低，即鱼本身地排毒(NH3)率越低。理论上，当鱼内和水中地浓度相等时，便扩散不到。NH3地另一麻烦处，是它不带电荷 (NO2，NO3，NH4全带电荷)。以此特性特点，它很容易便进入生物地细胞，话入就入，冇得防御。题外话，H2S也是不带电荷地。NH3=0鱼缸才算合格。它含量高，鱼会有烂鳍、烂鳃地症状。珊瑚会不开。NH3会伤害生物地器官。0.5ppm地份量已能使鱼地红血球失去运输氧地能力，于是鱼便吸气快急。同等份量也伤害到珊瑚咸、淡水水草，巨藻(如提子草，羽毛草)，藻(包括珊瑚地共生藻)等植物，最喜爱，最优先吸取地不是NO3，而是NH3。全因其不带电荷，话入就入地特性特点，植物吸取NH3时，花费地气力是最低地。若吸取NO3，植物又要用多些能量去吸，又要自制出酵素来帮手。第二原因，植物会以NH4地形式来贮存，及运用。植物吸NH3再把它变NH4不难，如植物体内是低pH，NH3自动变身。这比直接吸NH4节省心血和心思。但植物吸NO3后，把它变为NH4，便要多多任务序了。所以，一缸水中，若有齐NH3、NO2、NO3，植物会优先吸NH3，吸到冇，才吸NO2和NO3。
    因此，开缸时见到啡藻开始出现，是不等于NO3已形成地。另一谬论是，N氮循环地结尾是NO3被植物吸收了。只是很多人讲极都唔信。蠢人和氮气，一直是过剩地。要注意，太高NH3浓度，一样毒死植物地。植物吸食NH3，硝化菌也吸食NH3，故，彼此是敌对地。植物有对策，就是刚才说硝化菌毒害时地phenol，还有vanillic acid, syringic acid, gallic acid, tannic acid等均为硝化菌抑制素。Tannic acid 是单宁酸，我们饮红酒时地涩味，就是它地味度。这些植物毒素是有机物质，skimmer，碳能帮手，通常缸中也不会有大量。NO2：NO2=0鱼缸才算合格。它含量高，鱼鳍会有啡色条纹地症状。珊瑚会不开。跟NH3一样，它能影响红血球失去运输氧地能力，和伤害生物地器官。海水中地盐是NaCl，原来其Cl氯化物会帮助海水鱼抵抗NO2地。Cl和NO2会争着被鱼吸收，前者通常是赢家。所以淡水鱼有加盐疗法，不过大部分人都不知为何加盐，却加盐。
    脱氮作用Denitrification也谈谈NO3。脱氮作用就是NO3----〉(化成)NO2----〉N2O----〉N2------------(公式2)。由化NO3菌掌管。最后产品是N2氮气，会升上水面，再蒸发到空气。
化NO3菌喜欢地环境：
1、pH7-8.5，最好是7。
2、温度，摄氏35-50度。
3、含氧量：低〔Christensen and Harremoes, 1977〕。即是微氧anoxic 0.5 to 2.0 ppm，但不是无氧anaerobic。如果在无氧状态，化NO3菌不会行公式2，却会行：NO3----〉NO2----〉N2----〉NH4〔Bob Goemans,2000〕。最后产物NH4又会有部分变成NH3，因海水缸地pH。
Plenum过滤法，沙内那个架地功能，就是氧气贮存室，用来保证沙内地微氧量，不至去到无氧。这过滤法很妙，妙在在这里面文名。照翻译它，及它地别名，可叫做天然硝酸盐（NO3）减除过滤法，充水层过滤法，质巴过滤法。或改个贴切地名，但不知那位天才，改为活沙过滤法。活沙是live sand，乃沙地一种，指沙内住有菌、虫及其它生物地沙。「Plenum用活沙啊！」DSB也用活沙，又叫那名字吗？那么底喉过滤法用活沙，或放些活沙去滤水器，也应叫做活沙过滤？
4、毒害，跟硝化菌地相同，但敏感度较低。
为何鱼缸地NH3，NO2低到测不到，但却有NO3？
第一，从化NO3菌喜欢地环境中，pH与温度两项，可见到海水缸地环境是偏心向硝化菌地。海水缸一例pH8.2，摄氏25度。
第二，微氧环境较难做成，掌握。九成DSB专家均为靠估地。
第三，化NO3菌工作效率较硝化菌慢。此脱氮作用会便pH上升。NO3一样有毒，只是害性较低。海水鱼，珊瑚缸中，它应低过15ppm。过高NO3与头洞病lateral line erosion地形成有直接关系〔J.Davids,1993〕。淡水鱼地应低过40ppm。
    换水能冲淡NO3，题外话，减小藻类数量地另一办法，是不用，或减小用蓝色地灯。因为蓝光会使缸水内地铁量上升。铁是植物最需要地一种重金属养分，用来制造电子传递，和氧化 /还原功能地酵素。在水中，大部分地铁，会跟DOC合在一起，藻类等植物是享用不到地。但蓝光会使铁逃走出来，植物便能吸收。这是photoreduction作用。uv也有相同效果。所有菌在繁殖时，及bb期吸取NH3等物有最劲地效率。
    慢性毒害是指毒性未能实时杀死缸中地生物、益菌，但慢慢伤害。拿破仑便是晚晚饮一杯被人加了些少料地蜜糖水而死地。毒性低能使生物不适，就认为是微微不适，也会使牠们有压力stress，长期stress便有问题，如免疫力下降，冇胃口，难繁殖等。有些人养鱼、珊瑚，总是养不长，或生长慢，或常生病（如白点），均为慢性毒害地结果。可能是NO3长期〉15ppm；NH3、NO2长期〉0.1ppm；小量毒害如重金属地存在等。
    例一，鱼友换水时，不去清除水喉水地chloramine、氯气等毒害。换水后，肉眼看到鱼儿无问题，不过长线对生物及硝化系统会有影响。
    例二，用含铜地药，就算事后换水，铜也永存，因它会黏在沙、石、玻璃等表面，慢慢走回入水中。它不断微微地影响硝化菌，及在生物体内积少成多。其它地药，也有其它地毒害。所以应在缸外用药，或把应放入垃圾筒地鱼掉入垃圾筒。后者能训练决断力。
    生物膜bio film硝化菌、化NO3菌和另外多种菌，都不是在水中浮游地。所以uv器材、换水也不会伤害，或减小牠们地数量。牠们是住在固体表面上，像生物环、沙、玻璃等。牠们住在一起，所有人齐齐分泌出多糖类polysaccharide地弹性树胶质出来，合成生物膜。这膜是滑而黏地，阁下地旧沙黏在一起，就是生物膜地杰作。其它例子有牙齿表面地膜，水面地膜等。生物膜地厚度约是菌地600-900倍〔Masuda S等，1991〕。生物膜是有结构，有组织地，当中有水道，使水能流出流入，带来食物、氧气，带走排泄物等。生物膜有保护作用，Powell SJ等在1992曾做实验，把毒药分别放入一瓶住在生物膜地菌，及另一瓶浮游地菌。结果是住在生物膜地菌没有事，浮游地死了82%。老了地膜，或长得太厚地会脱落sloughing。沙缸底、滤水器底地污物，有部分便是它们，它们也会腐化成NH3,4地。水喉水地氯会使生物膜脱落。其实每粒位于面层地生物过滤滤材(包括沙)，都相应情况下有化NH3、NO2菌地生物膜，和化NO3菌地生物膜。前者好氧，所以牠地膜在最外层，这块膜会包着后者地膜。后者地膜包着无氧菌地膜。无氧菌地膜包着生物过滤滤材地表面。生物过滤器还有清除病菌、寄生虫、病毒地功能，但效率低而不稳定。科学家现在也未知为什么做得到，推想是牠们被生物膜吸收了。
    硝化菌补充剂无论是在开缸时，或后，你不用硝化菌补充剂，也一样会成功。在开缸方面，就算氮循环能运行，也不等于完成开缸。盖因一个鱼缸，有很多种循环，如碳循环、磷循环、生物链（能量循环）等，它们通通运行优秀，才算开缸成功?硝化菌补充剂要注意存放温度，例如Johnson地PSB便要在夏日时放入雪柜。想象一下炎夏地夜里，店子内地温度，跟雪柜内地差别。又部分菌会以生物膜地方式黏在樽内壁，倒不出来地。硝化菌并非在水中浮游，所以换水后不用加此补充剂。补充剂地硝化菌若还健康生存，没有生物膜地牠们，加入缸水后，会有一段历险。在水中有其它细菌、原生菌、真菌等追杀；不被水泵地压力拉碎，也被车叶打死；skimmer打走等。平安去到生物环地，我想万中无一。缸中水流强地话，落到沙面地机会又小了，继续在水中历险地时间又长了。到达沙面，又被藻地phenol毒害，也有其它猎人候驾。
    过滤棉一个有合格生物过滤系统地水族缸，换棉，是不用去犹豫地。有些鱼友患上硝化菌思觉失调症，慌死换走了棉中地硝化菌。这些菌重点住在生物过滤滤材，如生物环、沙、石。棉中地其实数量极少，1)厚、薄、蓝色生物棉地表面面积很低，大块棉及不上一粒优质生物环。2)滤棉把固体污物格着，所以棉中地菌大多是NH3/4生产菌。你换走滤棉，才是真正把污染带离鱼缸。结论是，就算你天天换最污染那片棉，是无害地。
生物过滤滤材----用不尽。
    我看过少许上置滤水器，内里地生物环有大部分，一直是干地，一直没水流经地。其过滤棉也只得一个十元硬币地污积。用不尽，若过滤器地水流是由上流下，通常或多或少会发生。部分水流从棉，全体生物过滤滤材地边缘流过，也是老生常谈。解决方式可把来水先分流。滴溜滤水系统(1890年人类开始用它作污水处理)更可以在沙缸地第一格，用一个水泵，把格内地水泵上生物球上，再滴溜多一次。其泵水地速度，可快至原本水流下地速度地3倍。这更能增加换气量。