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2015年4月26日 ⁄ sky 鱼缸环境-生态鱼缸-水族生态 ⁄ 评论数 0+ ⁄ 被围观 +

浅谈对硝化系统与pH值关系、氨化作用对pH的影响、硝化作用对pH的影响及硝化系统对pH的影响。

一、硝化系统与pH值关系

水族缸中的“氮循环”会直接影响pH的变化。氮循环是指有机氮化合物在自然界中的物质循环过程,它由微生物的固氮作用、氨化作用、硝化作用及脱氮作用所构成,惟在水族缸中,通常仅发生氨化作用及硝化作用,所以氮循环并不具完整性,必有中间产物遗留于水中,并对pH造成不同程度的影响。

在一般的养鱼缸中,氮循环主要由“相关细菌”来执行物质的转化反应,进而影响pH。例如,氨化作用可由“氨化细菌”将有机氮化合物转化为氨(NH3),氨溶于水中常导致水质呈现碱性。硝化作用可由“硝化细菌”将氨转化为硝酸(HNO3),硝酸溶于水中常导致水质呈现酸性。

基本上,无论原水质的酸碱度如何,氨化作用与硝化作用的相对强度,都可以影响最后水质的pH。本文拟针对这问题作深入探讨,希望您了解其中的来龙去脉之后,有助于未来对pH的调控。

二、氨化作用对pH的影响

氨化作用由氨化细菌来执行,可将有机氮化合物转化为氨。有机氮化合物主要来自鱼体或饲料残饵所衍生的污染源,大部分这类污染源多被汇集在过滤器的物理滤材中,它们大多是氨化细菌的“食物”,当氨化细菌消费这些食物之后,会立即把氨直接排泄于水体中。

氨是一种弱碱性化学物质,溶解于纯水中会导致pH上升。由于自然水体具有缓冲作用系统,所以少量的氨溶解其中,可能仍无法改变自然水的pH,但会削减对OH-缓冲容量。当氨的产量不断增多时,缓冲作用系统逐渐失去缓冲OH-的功能,最终会导致pH上升。

氨的产量会受到氨化作用强度的直接影响,即当氨化作用强度越强时,氨的产量也会相对增加。氨化作用强度又与有机氮化合物的性质及浓度、溶氧量、温度,以及氨化细菌数量等有关。例如,当蛋白质的含量较多、高溶氧量,或温度适当时,会有较激烈的氨化作用,导致氨的产量大幅增加。因此,pH也会受到这些环境因子的间接影响而有升高之趋势。

三、硝化作用对pH的影响

硝化作用由硝化细菌来执行,能将氨分两阶段最终转化为硝酸。含氮化合物是否能有效转化为硝酸,还是仅转化为氨,主要取决于硝化细菌是否存在。如果有硝化细菌存在,它可以把氨氧化为亚硝酸(中间产物),以致硝酸(最终产物),从而获得维生及繁殖的能源。

硝酸是一种强酸性化学物质,溶解于纯水中会导致pH下降。由于自然水体的缓冲作用系统也能适度抵消硝酸对pH的影响,所以少量的硝酸溶解其中,可能仍无法改变自然水的pH,但会削减对H+缓冲容量。当硝酸的产量不断增多时,缓冲作用系统逐渐失去缓冲H+的功能,最终会导致pH下降。

硝酸的产量会受到硝化作用强度的直接影响,即当硝化作用强度越强时,硝酸的产量也会因而增加。硝化作用强度又与氨的浓度、pH、溶氧量、温度,以及硝化细菌数量等有关。例如,当氨的产量较多、高溶氧量,或温度和pH适当时,通常会有较激烈的硝化作用,导致硝酸的产量大幅增加。因此,pH也会受到这些环境因子的间接影响而有降低之趋势。

四、硝化系统对pH的影响

由于氨化细菌无所不在,不仅可以在水族缸自生,而且繁殖速率相当快速,所以不需要我们特别去处理,即能自动进行氨化作用。反观硝化细菌就显得有些不同,虽然它也可以在水族缸自生,但是繁殖速率极为缓慢,同时必须要有适当的环境,才能慢慢地繁殖出足够的数量,并藉以进行有效率的硝化作用。

由此判定,在水族缸经常存在强而有力的氨化作用,却不一定出现强而有力的硝化作用。如果您鱼缸的pH有逐渐升高或偏高的迹象时,显示可能只有氨化作用正旺盛在进行,且氨含量一直在攀升之中,也就是说有机污染源转化为氨之后,并未进一步有效的转化为硝酸,使pH得以回降。由此观之,硝化作用效率实际上是影响pH的主要关键所在,而硝化作用效率则是由硝化系统健全与否来决定的。

影响硝化作用效率的相关因子之组合体系,称为硝化系统。健全的硝化系统系由足够数量的硝化细菌,以及执行硝化作用的适当条件建构而成。主要的作用条件,包括合适的温度(20~30℃)及pH(7.5~8.2)、足够的溶氧(至少2 ppm以上)及不受有机污染且可供的硝化细菌附着的的作用表面(如生物滤材)等。

不健全的硝化系统,氨化作用的强度通常高于硝化作用,因此氨生产的速度势必高于被氧化的速度,难免有氨残留于水中,当其累积量多时,足以导致pH上升。健全的硝化系统则是能繁殖出足够数量的硝化细菌,及时把来自氨化作用所生产的氨氧化掉。虽然在硝化作用过程中所产生的硝酸,量多时,可能因pH降低而抑制硝化作用之进行,可是不断由氨化作用所生产的氨,又把酸度给中和掉,让硝化作用又可恢复而能持续进行。因此,最后的演变总是:所有的氨都可能被硝化细菌氧化为硝酸,使水质变酸,但通常又被限制于酸度不低于pH6.0的弱酸性状态之下。

五、结论

硝化系统在纯淡水养鱼缸中,对pH的影响是极端明显的,凡是具有健全硝化系统的缸子,它的水质应该都是呈酸性的。如果不是这样的话,显示缸中的硝化系统可能仍处于不健全的状态。但就水草缸而言,因为水草直接吸收氨/铵为氮肥,可能中断或减少硝化作用之氨源,使硝酸无从生产或产量有限,所以经常无法透过硝化系统左右其酸碱度。

 
 
 
 
 
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