龙巅

对硝化系统说的真细.找到的贴与大家分享,看完后就对养水明白了

2011-04-23 21:44:02

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这段日子里发现不少鱼友越来越重视硝化细菌了,这是一个好的现象。可不少鱼友对硝化细菌的认识产生了一定的误解,有的人认为硝化细菌能够分解粪便;有的认为可以净化水质,中和水中的悬浮物,这些认识是不准确的,或者可以说是错误的。那么下面我就谈谈我对硝化细菌的认识,有不正确的地方希望大家给我指正出来。
    1、首先先说说分解有机物,这个粗重的体力劳动可不是娇贵的硝化细菌能完成的,他是靠其它净水细菌完成的。在水生态循环系统中,若无其它异营性细菌存在,水中将到处充斥未被细菌分解的有机物,此种自我污染的水族环境一样使鱼儿无法生存其中。因此,它们常被视为是水质自净作用的先锋部队,其重要性并不亚于硝化细菌。这类细菌普遍存在于各种不同环境,它们几乎无所不在,而繁殖速度相当惊人,大部份的异营性净水细菌,在理想的环境只需几十秒钟即可自行增殖一倍,一般只需二十几分钟即能增殖一倍。但要是裸缸饲养,我们就要借助物理循环,把水中的剩饵或粪便吸出。
    2、关于净化水质,中和水中悬浮物的问题。鱼友中不少人去买硝化细菌,按照说明每星期按时添加,这样做对吗?回答是完全正确加100分。可我要告诉大家的是,你们的做法没错,可你们对硝化细菌的认识产生的错误。因为我们买的这种每星期添加的所谓的硝化细菌其实是光合细菌。 光合细菌,俗称:b菌。光合细菌是一种水中微生物,因具有光合色素,包括细菌叶绿素和类胡萝卜素等,而呈现淡粉红色,光合细菌能在厌氧和光照的条件下,利用化合物中的氢并进行不产生氧的光合作用。 光合细菌可以在某种污染环境下生存,并担负着重要的净化水质的角色。但只有在生存环境和污染物质符合其生理、生态特性时,才会发挥其作用,否则很难获得预期。例如在无光或者有氧环境下,光合细菌就很难发挥效果。 水族箱中若存在光合细菌,它将那些有机质或硫化氢等物质加以吸收利用,而使耗氧的异营性微生物因缺乏营养而转为弱势,因而降低发生有毒分解产物的机会,同时,底质中的水质借以得到净化,而促使养殖的水族生物的健康成长。 目前,水族市场出售的光合细菌,主要是光能异营型红螺菌科(rhodospirilaceae),特别是其中的红假单细胞属(rhodopseudomonas)的种类。这种光合细菌在不同的环境条件下,能以不同的代谢方式,有效地净化水质。需要注意:光合细菌在水质ph8.2-8.6的环境下发挥效果最佳,因而比较适合在海水水族箱中使用。所以这中光合细菌只能起到短暂的效果,因为我们鱼缸里没有他生活的理想环境。除非我们制作一个无氧过滤区还要有照明。
    现在步入正题,谈谈大家即熟悉又陌生的硝化细菌 1、说到硝化细菌,我们又要老生常谈了,想要了解硝化细菌就要首先明白什么叫氮循环,那么我下面花个草图,希望对大家有所帮助 此主题相关图片如下:
    第一步: 鱼类的排泄物和未吃过的食物将会转变为氨(俗称阿摩尼亚);那是因为在这些东西里需要氧的细菌会令蛋白质分裂。而氨是有毒的。
    第二步: 生存于氧气中的硝化细菌,能把氨会转变为亚硝酸盐(NO2);亚硝酸盐虽然含较少的毒素,但仍对鱼类有致命的毒害。
     第三步: 亚硝酸盐及后又被第二种硝化细菌转变为硝酸盐(NO3);而这硝酸盐几乎是无毒的,但突然或长期暴露在高浓度的硝酸盐里是有害的。但幸运地,硝酸盐的浓度是可以靠更换鱼缸的水来降低。
    第四步: 硝酸盐及后会被不依附氧气而生存的细菌(厌氧性细菌)变为氮气而升华,这就是一个完整的「氮化合物循环」。

    2、什么叫做硝化细菌 硝化细菌 ,俗称A菌( nitrifying ) 是一种好气性细菌,能在有氧的水中或砂层中生长,并在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌或螺旋菌。属于自营性细菌的一类,包括两种完全不同代谢群:亚硝酸菌属 ( nitrosomonas ) 及硝酸菌属 ( nitrobacter )。 亚硝酸菌属细菌一般被称为「铵之氧化者」,因其所维生的唯一食物来源是铵,铵和氧化合所生成的化学能足以使其生存。
    什么是铵?这须要解释一下。其实铵是一种氨气 ( nh3 ) 溶于水中所生成的阳离子 ( nh4+ ),因为它在化学上的行为就好象是一种金属离子,故命名为「铵」。气体的氨具有刺鼻的臭味,而离子态的铵则无特别的气味,故很容易加以辨认。 在有空气存在时,铵可被亚硝酸菌属细菌吸收利用。它们将其氢原子氧化成水,用氧取代之,所以铵变成水及溶于水中的氧化氮,后者化学家称为「亚硝酸」,其反应式如下: 藉由氧将铵氧化为亚硝酸 ( no2- ) 可以产生能量,亚硝酸菌可利用该能量从二氧化碳或碱度 ( 如 co32- 或 hco3- ) 中制造有机物,所以这类细菌根本不需要有机物就能生存及繁衍。 硝酸菌属细菌一般被称为「亚硝酸之氧化者」,因其所维生的主要食物来源是亚硝酸,亚硝酸和氧化合所生成的化学能足以使其生存,而且生成硝酸为氮循环的终产物,其反应式如下: 硝酸菌可利用此反应所产生之能量,用于合成自己所需之有机物,故这类细菌同样不需要摄取有机物也能生存及增殖。 铵被硝化细菌氧化成亚硝酸,随后又被氧化成硝酸的反应被化学家称为「硝化反应」。这个反应系由两种不同的细菌所进行的,须密切配合,才不致使反应的中间物 no2- 滞留累积于水中。
   
    3、如何提高足量的硝化细菌? 在养殖池中存在的有毒物质主要是氨及亚硝酸,这两种有毒的物质可由硝化细菌所消耗,并生成无毒性的硝酸,硝酸又是藻类的最佳氮肥,能被藻类所吸收及同化。因此,在养殖池中绝对不可缺少硝化细菌,如果硝化细菌缺乏,水中的氨含量将急速增加,使池水内的鱼虾有致死的危险。许多人通常不了解这个问题的重要性,以致于常遭遇到养殖失败的命运。这说明如果您不去了解这个问题的症结所在,并谋求改善的话,既使是有经验的业者,都可能会败在硝化细菌不足的危害之下。 从池水的生态观点来说,我们是无法防止氨的产生的,但是却可以设法提高硝化细菌的数量来消耗池水中大量的氨。因为硝化细菌是消耗氨的克星,只要这类细菌的数量足够,它们就会很自然地消耗掉每天自产的氨,使氨不会在水中被大量的累积下来,成为水产养殖的隐形杀手。 至于我们应如何做才能提高硝化细菌的数量呢?
    从理论的角度而论,为硝化细菌塑造一个理想的繁殖场所是最根本的解决办法。怎么说呢?原来硝化细菌在繁衍过程中,有附着于固定物外表的倾向,若能在池水中安置若干多表面积的固定物供其附着,它就能迅速地附着在这些固定物的表面上,并开始增殖。 然而,要在池水中安置固定物通常是不可行的,理由是这种方式可能会阻碍鱼类的活动及不利于捞补。比较可行的处理方式是在过滤系统中安置「生化培养球」,这种产品是专门为硝化细菌提供一个繁衍场所而设计的,它通常是由黑色的塑料骨架所制成,大小约为 3 ~ 5 公分直径的空心球体,并有很大的表面积可供硝化细菌附着。它的原理是让硝化细菌成为「有壳蜗牛」,增加硝化细菌的生活空间,因此可让硝化细菌依附在这种人造的球体上进行硝化活动,使滤水中的氨及亚硝酸被硝化细菌所消耗。 添加硝化细菌制剂也是另一种可行的方法,尤其是在做水质检测发现水中氨浓度偏高时,采用这种方法最有效率。但这种方法只是治标方法,不是治本方法,因为这些制剂在水中被活化成为活菌之后,它们仍然多属「无壳蜗牛」,在池水中无法增殖,甚至因环境不适而逐渐死亡,故必须定期添加才能发挥预期效果。
   
    4、如何正确使用生化培养球? 生化培养球又称为生化过滤球,它是一种藉由生物化学的方法来除掉氨的一种特殊滤材,不过它并不是依靠滤材本身的作用将氨除去,而是藉由生活于滤材表面的硝化细菌来将氨给氧化掉,使之转化为无毒性的硝酸,以减少有毒物质的堆积,为养殖生物创造一个优良的生长环境。 生化培养球具有广大的表面积,且交错网孔构造可在表面达到完全通气效果,更由于生化培养球若彼此互相接获连接在一起,可在过滤系统中形成一个巨大的活动空间让硝化细菌居住及生活,并有利于硝化细菌大量的繁衍。 这种产品在使用时,最好与机械式过滤系统结合成一体,不宜单独使用,即可在机械式过滤系统的滤程后面,加设一个「生化培养球箱」,内置生化培养球,仅让滤水由上自动滴流而下,然后再经由滴流过程中的硝化作用,来达到最完美的生物自净作用。 如果将生化培养球单独使用,可能无法达到预期的效果,因为若直接把池水引入「生化培养球箱」,水中难免会夹带不少有机废物,由于它们不受硝化细菌所欢迎,若让这些有机废物附着于生化培养球上,则硝化细菌就很难在其表面着床生长。因此应将池水中的有机杂质先行滤除之后,再将滤水引入箱中,才是正确的使用方法。

    5、硝化细菌制剂的使用 硝化细菌制剂是一种用于控制养殖池水自生氨浓度的处理剂,不仅使用相当方便,而且能发挥立竿见影的效果,故越来越受渔友的欢迎。使用时可直接将该剂散布于池中,不久即能发挥除铵的功效。 市售硝化细菌制剂可分为活菌及休眠菌两种,渔友可依自己的需要选购使用。前者是利用细菌的活体制成,在显微镜的观察下,可看到它们的活动情形。后者是利用休眠菌制成,在显微镜的观察中,则无法看到它们具有活动能力。 选择活菌的好处是除铵效果迅速,最适用于氨浓度过高的紧急情况。但是因活菌对氧气的要求十分严格,尤其是硝酸菌属的细菌只能在有充份氧气存在下才能生存,正因为如此,要将活菌保存并制成产品,常有保存上的困难,所以在购买这类产品时,要特别注意它的有效使用期限,如果使用过期产品,就除铵的观点而言,也是没有什么效率的。 择休眠菌的优点是能耐久藏,较不用担心失效的问题,但是因为由休眠菌变成活菌所需的活化时间可能需要数天之久,所以无法使用于紧急状况之处理,仅适用于日常的水质管理。一般言之,休眠菌的保存期限约为 1 ~ 2 年,使用时仍需注意商品所标明的使用期限,以免过期失效。另外,此种产品仅亚硝酸菌属之细菌能被制成制剂,故使用后可能会有多余的中间物 no2- 滞留累积于水中,使亚硝酸的浓度有暂时性突然提高的现象,惟对水质不会有明显之影响

    6、硝化细菌的注意事项 水中有有机污染源,净水细菌是靠水中有机污染而存活的,如果因为水中没有污染源存在,它们就无法长期生存。因此,在新水阶段就加入细菌是否有效,是值得研讨的。 勿与消毒杀菌药剂同时使用 为了避免净水细菌被杀灭,切记勿与消毒杀菌药剂同时使用,如果必须使用杀菌药剂或治疗鱼病的药剂,需等药物使用至少一星期以上再进行使用净水细菌。 要注意调整适合细菌生长的温度 在净水细菌的使用过程中,能有效地控制在最适宜的水温条件下,当然其发挥的效果也是最理想的。例如:光合细菌在23-29℃的范围内均能正常生长繁殖,当水温低于23℃时,它们的生长逐渐停滞,因此低于23℃的水族箱使用这类细菌效果较差。 要注意调整适合细菌生长的ph值 在净水细菌的使用过程中,必须注意水质酸碱度ph的变化。例如:淡水硝化细菌在ph值等于中性时的效果最佳,在酸性水质中效果最差,因此若能将水族箱中的水质调整至中性或弱碱性,它的净水效果会好一些。而光合细菌在ph值8.2-8.6的水质中最具效果,所以它比较适合用于海水水族箱中的使用。 要注意细菌之间的共容性 若要同时放养不同的净水细菌应该注意细菌之间的共容性。例如:硝化细菌和光合细菌并不适合同时放养在同一水族箱内,因为它们净化水质的过程互有抑制作用,可能会降低其净化效果。 要为细菌提供足够的可居住空间 如果只让细菌生活于水族箱中可能无法满足其繁衍上的需要,这会严重限止细菌的数量使其无法增加。因此,我们应该配合生化过滤系统为细菌细菌再创造更多的可居住空间供它们繁衍,以期待它们加速降低有害物质以及加强它们分解能力。 终于说完了,累死我了,希望对广大鱼友有帮助。学知识的请一直看完,对你有帮助!!

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jianhai666

沙发 2011/04/23

有关硝化细菌的问答


    1. 在上一次的对话中,您曾提到另有一类属于有机营养的硝化细菌则具备分解鱼类的粪便之能力,我对这种说法感到有些疑惑,难道硝化细菌也有无机营养与有机营养之分,它们的差别为何?
    答:事实上,有极少数「有机营养菌」也具有氧化氨以获取能量的能力,这类细菌被称为「有机营养硝化细菌」,不过它们主要靠分解有机物维生,不是靠氨的代谢作用。加上这类细菌在进行氨的代谢作用时,其效率表现显得微不足道,无法与无机营养硝化细菌相提并论,因此通常不被视为真正的硝化细菌,即真正的硝化细菌一般仅指「无机营养菌」而言。因此在学术上为防止混淆起见,微生物学家有必要特别强调「真正的硝化细菌」是什么。所谓真正的硝化细菌是指:以利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源,以及能利用CO2作为主要碳源的「无机营养菌」(Watson et al.,1989)。因为「有机营养菌」不具备利用CO2之能力,而且代谢氨之能力远不如一般硝化细菌,所以不能视为真正的硝化细菌。

    2. 我现在才了解原来硝化细菌又有「有机营养硝化细菌」及「无机营养硝化细菌」之分,在水族缸中是否这两类硝化细菌均存在,以及它们如何分工,如果「无机营养硝化细菌」不存在,是否「有机营养硝化细菌」可以取代除氨的作用?
    答:「有机营养硝化细菌」及「无机营养硝化细菌」有可能同时自生于水族缸中,因为有许多细菌无所不在,可以从各种不同管道进入水族缸。不过,「有机营养硝化细菌」主要靠分解有机物维生,此种谋生方式远较利用氧化氨以获取能量容易得多,再加上水族缸中通常到处充斥鱼粪便,因此它们宁愿过着「有机营养性」生活,而不进行氨的代谢作用,换言之,即使「无机营养硝化细菌」不存在,它们亦不会以取代其除氨功能,真正在水族缸中发挥除氨功能的硝化细菌非「无机营养硝化细菌」莫属。
   
    3. 在完全无机的环境中,「有机营养硝化细菌」缺乏有机来源,为了生存,会与「无机营养硝化细菌」竞争氨源吗?
    答:虽然「有机营养硝化细菌」也具有代谢氨能力,不过它们基本上的维生方式,主要靠有机物氧化所获得化学能,而不是靠氨氧化获所得化学能。只有在特殊情况下,例如,缺少有机资源,但有丰富的氨来源,以及在酸性环境下(无机营养硝化细菌无法作用),则可以改变维生方式依靠氧化氨获得化学能来生存。由此观之,在正常情况下,「有机营养硝化细菌」应无能力与「无机营养硝化细菌」竞争氨源。

    4. 某些市售硝化细菌产品,强调同时具有分解水族缸中有机物及氨之能力,它们是否为「有机营养硝化细菌」制剂,依上述谈话,使用此类产品应该不会有好的除氨效果,对吗?
    答:一般而言,只有「有机营养硝化细菌」才同时具有分解水族缸中有机物及氨之能力,但此种细菌分解有机物之效率既不如一般「有机营养菌」来得高,代谢氨之作用也远较真正的硝化细菌为弱,由此看来,如果想透过这种制剂来达到除氨的目的,可以预期其效果将十分有限。因此,为加速达到除氨的目的,最好选用「无机营养硝化细菌」制剂才有明显效果。

    5. 曾经在水族馆看到消化细菌产品,消化细菌又是什么细菌,两者是否为相同的细菌,据说这种产品中的细菌,具有迅速分解水族缸中有机物,真有这么神奇吗?
    答:消化细菌与硝化细菌同音,很多人误以为它们是相同细菌,其实两者完全不同。它是一种枯草菌( Bacillus licheniformis ),因最早发现于禾本科植物的枯茎叶上而有此谓称。它是陆上环境中普遍存在的一种好气有机营养菌,但是在淡水及海水的底泥中均能检出此种细菌之存在,分布相当广泛。枯草菌无毒,能分泌出活性强的蛋白质分解酵素,用以快速地分解水中之有机氮化物,亦能分解其它有机物,在水质净化上能担任重要的分解角色。当它的制剂被商品化后,据悉对鱼类的排泄物具有迅速分解效率,因此坊间乃以消化细菌谓称之。

    6. 硝化细菌所需要的有机物都要靠自己产制,这不是很麻烦且浪费时间吗?为何它们不能分解水族缸中既成的有机物,以获得它们所需要的有机资源?
    答:一般「有机营养菌」在利用一般大分子有机物(如脂肪、蛋白质及核酸等)之前,通常会制造这些物质的分解酵素排出体外,将其分解成可溶性且为小分子成分,使之能通过细胞膜再加以利用。因为这些酵素在菌体外作用,故称为胞外?(exoenzyme)。硝化细菌不能分泌胞外?,而且存在于膜壁空间(periplasm)的?类通常也不具备分解一般大分子有机物之特征,因此无法分解水族缸中既成的有机物(如鱼粪便),因此它们所需要的有机资源都要靠自己产制,以致于它们的生长及繁衍速度,远较一般「有机营养菌」慢许多。

    7. 原来硝化细菌不能分解水族缸中既成的有机物(如鱼粪便)的主要原因,是由于它不能分泌「胞外?」,以致无法将一般大分子有机物分解成可通过细胞膜的小分子有机物之故,这是否表示凡可通过细胞膜的小分子有机物,硝化细菌就可能加以利用?
    答:这种猜测相当合理,但却不一定是对的。因为硝化细菌除了缺乏分解一般有机物之能力外,许多可溶性且为小分子有机物,即使透过主动或被动运输之作用进入细胞内也无法利用,其主要原因为其柠檬酸循环(citric acid cycle)中缺乏α-酮基戊二酸脱氢?(α- ketoglutarate dehydrogenase)之故。此种缺陷使有机物不能经由柠檬酸循环转变为细胞物质而加以利用。

    8. 硝化细菌利用有机物的关键因素是什么?
    答:硝化细菌利用有机物的关键因素,须视有机物能否扩散穿过其细胞膜,以及它是否具有α-酮基戊二酸脱氢?而定。一般而言,低于12个碳的有机物分子可能因被动或主动吸收进入其细胞内。通常直链简单有机分子较支链简单有机分子更能够经由其细胞膜进入细胞内,因此被利用的机会相对增加。至于有机分子的溶解度则由亲水基和疏水基决定的,当亲水基占优势时,其溶解度就大,被利用的机会也相对增加。但若缺乏α-酮基戊二酸脱氢?,则被利用的机会则大为减少。

    9. 不同种类的硝化细菌对有机物的感受性是否相同,以及它们对可利用的有机物是否具有趋向性?当环境中存在这类有机物时,它们维生的方式是否会因而改为有机营养生活?
    答:所有硝化细菌对有机物的感受性并不一定相同。一般而言,若依硝化细菌对有机物的感受性不同,可分为以下两种:专性硝化细菌 (obligate nitrifier) 及兼性硝化细菌(facultative nitrifier)。前者系指完全不能利用有机物或仅能利用极少数简单有机物的硝化细菌;后者则指能利用较多种类有机物的硝化细菌(Watson et al.,1989)。但是无论是专性或兼性硝化细菌,它们对可利用的有机物并无特殊偏好,因此通常不改其无机营养生活的本性。例如,若环境中存在有丰富葡萄糖成分,它们也许可以加以利用,但绝不因此放弃任何从氨氧化以获得化学能之机会。

    10. 对有机物感受性较佳的硝化细菌,是否因获得可利用的有机物,而加快其生长及繁衍速率?        
    答:大部分对有机物感受性较佳的硝化细菌若改为有机营养生活,其生长及繁衍速率常快于无机营养生活,至于究竟快多少,还得视有机物的种类不同而异。不过也有少数例外,例如,维氏硝酸杆菌(Nitrobacter winogradskyi)的世代交替时间不因进行有机营养生活而缩短,反而更长。它若进行无机营养生活,平均每隔8 ~ 14小时增殖一倍,但是,如改为有机营养生活,平均每隔70 ~ 100小时才增殖一倍。

郭贳喆

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jianhai666

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