氮循环

介绍氮循环的基本原理，以及如何利用氮循环保证水族生态环境的稳定

“物质既不会被创造，也不会被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式。”——拉瓦锡

对于一个新建的水族箱来说，头几个星期至关重要，因为这是其水体生态建立的过程。在把鱼放入水族箱之前，我们一定首先为它们准备好居住环境。建立起良好的氮循环，是其中一个重要的工作。

鱼的废物、吃剩的食物，以及其他累积的有机物不会自己消失，它们会被微生物分解，产生有毒的物质。不过大自然是聪明的，一些生物会把这些分解物转变成能被其它生物利用的新物质。这些分解物中最主要的是氮基物质，这个逐渐分解的过程称为氮循环。能够造成这种变化的是一种微生物—硝化细菌（nitrifying bacteria），在自然界中它会分解氮化合物。在水族箱刚建好时会有少量的硝化细菌存在（可能来自水或底砂等，也有专门的硝化细菌出售），这就是后期培养的基础。在头几个星期里，我们要让这种细菌大量繁殖直到它们能够分解处理水中的废物，就是我们常说的“养水”。只有在水养好后，才能将鱼放到缸中。这个过程大概需要2－6个星期。

氮（N）对生物来说是非常重要的化学元素，因为它可以形成生物必不可少的两种有机物：蛋白质和核酸。自然界的氮主要以氮气（N2）的形式存在于空气中，虽然空气中氮气的含量很多，但大多数生物无法直接利用它，只有一些特殊的菌类，主要是蓝、绿藻类（cyanobacteria），能够吸收N2，用以合成氮基化合物。这个过程叫氮固定。藻类被其他生物吃掉，这些生物又再被生物链中更高级别的生物吃掉，最后氮化合物在整个生态系统中传播开来。

当这些氮化合物被释放（生物死亡，或通过其脱落物、排泄物）时，它们被细菌分解，分解的主要产物之一是氨（NH3）。氨在水中与水结合，形成氢氧化铵（NH4OH）。这是毒性比较大的物质，能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能，当水体中氨浓度超过0.2ppm时就会造成鱼类急性死亡。高浓度的氢氧化铵（即氨水）是强烈的腐蚀剂。氨对鱼来说是非常危险的物质，它的毒性随温度，PH值和水中的盐分而不同。由于氨水呈碱性，在越呈酸性（PH<7）的水中，氢氧化铵就越被压制，反之在越呈碱性（PH>7）的水中，它的毒性就越大。氨可以被亚硝化细菌分解,转变成亚硝酸（NO2-），这个过程成为亚硝化：

2NH3+3O2--->2HNO2+2H2O+热 

HNO2（亚硝酸）也溶于水，释放亚硝酸根离子（NO2-）。高浓度的亚硝酸盐对植物和动物也是有害的，但幸好它会被硝化细菌继续分解成硝酸盐（NO3-），这个过程成为硝化：

2HNO2+O2--->2HNO3+热  

这样，含氮的有机物最后被分解成毒性较弱的形式。水族箱中的氮通过这个过程慢慢的分解为无害的硝酸盐。但硝酸盐又是植物的营养剂，会导致藻类的大量生长。我们可以通过定期换水来降低硝酸盐的浓度，更好的办法是在缸中种植植物，它们会吸收硝酸盐做为营养物质，而且，植物也会吸收氨，因此非常有助于降低水中有毒物质的危害。

硝化细菌可以生长在缸内任何地方，但最适合繁殖的是光线不强，水流缓慢，溶氧丰富的地方。充足的氧气对氮循环非常重要，因为亚硝化细菌、硝化细菌都是好氧菌，从上面公式可以看出，亚硝化和硝化过程都需要大量的氧。如果水中缺氧，硝酸盐会被厌氧细菌转化回亚硝酸盐和氨，这个过程叫反硝化。

这样，一个完整的氮循环的模式就是：

生物（有机物）——>氨——>亚硝酸盐——>硝酸盐——>生物（有机物）

可见，水体中的氮主要以固态和游离两种形式存在。固态的氮在动、植物体内以有机物形式存在，游离态的氮在水中以氨、亚硝酸盐、硝酸盐的形式存在。随着缸外投食以及藻类光合作用，缸内氮元素的含量会逐步增加，我们需要控制的，主要是尽量让这些氮元素固化在生物体内（如水草和鱼体的增长），降低游离氮中氨和亚硝酸盐的浓度，而把硝酸盐控制在一个既有利于植物生长，又不会造成藻类大量繁殖的程度之内。

知道了氮循环的原理,我们就知道如何着手建一个新缸, 为我们的鱼提供一个健康的环境。硝化细菌的繁殖不需要人为干涉，只是在开始时需要一点有机物的来源。缸建好后加水，打开过滤装置，我们需要提供一些氨来开始氮循环。一般自来水本身已经包含氨，但最好再加些东西促进一下。再次建议在缸中种植一些植物，因为它们的新陈代谢和脱落的叶片会提供氨，而且植物也会降低水中有毒的亚硝酸盐，吸收和硝酸盐，形成氮的固化。也可以放一些薄片鱼食、几小片鱼片或虾片，或者其它含有机物的东西来刺激循环开始。另一个比较好的方法是加一些其他老缸的底砂或水，因为它们已经有现成的硝化细菌存在，不过要确保取水的缸是健康无病的。在初期可以先放几条小鱼，如斑马、火炬等，虽然这么做不“仁道”——因为现在还没建立好适合鱼生活的舒适环境。在经过一段时间的“养缸”后，用工具、试剂测量缸中各项指标（PH、氨、亚硝酸盐、硝酸盐）的值。当亚硝酸盐浓度在上升后逐渐降为接近于零的值时，说明缸中的氮循环已经建立并稳定，缸就可以放鱼了。需要注意的是鱼的数量要缓慢增加，因为硝化细菌的繁殖周期较长，在20小时左右，要让菌群逐渐适应水中生物的数量，保持循环的平衡。