Zitat von Anton GabrielVortrag/Workshop anlässlich desAlles anzeigen
ersten internationalen Forumtreffens
vom 27. 29. August 2004 in
Himberg bei Wien unter der Leitung
des Teams vom Biotopforum
http://www.biotopforum.at unter
besonderer Würdigung der Hauptorganisatorin
und Forenleiterin Maria Petutschnig (Petute)
Nitrifikation im Aquarium von Ing. Anton Gabriel
1.) Einführung: worum geht es überhaupt?
2.) Wer misst Ammonium/Nitrit/Nitrat und warum und wann?
3.) Bedeutung für den Aquarianer
4.) Der Beginn: Abfall Ammonium/Ammoniak Nitrit Nitrat wie entstehen die Stoffe?
5.) Ammonium/Ammoniak
6.) Nitrit/Salpetrige Säure
7.) Nitrat
8.) Verlauf beim Einfahren eines Aquariums
9.) Wieso ist mehr Nitrit als Ammonium und mehr Nitrat als Nitrit > Ausflug in die Chemie; Bedeutung des Molekulargewichtes auf die Giftigkeit der einzelnen Stoffe
10.) Grenzwerte Zusammenfassung Tabelle - Besonderheiten
11.) Messmöglichkeiten Firmen - Eigenbau
12.) Beeinflussung der Werte, Wasserwechsel und technische Möglichkeiten
13.) Welche Wasserinhaltsstoffe außer Nitrat kennen wir? Die Besonderheit des Wasserwechsels und des Leitwertes
14.) Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
15.) Diskussion und Ende
1.) Einführung: worum geht es überhaupt?Nitrifikation was kann man sich darunter vorstellen?
Was wollen wir in unserem Vortrag und Workshop miteinander erarbeiten?
Viele Abfallstoffe im Aquarium enthalten Stickstoff und praktisch alle stickstoffhältigen Produkte wie: Ausscheidungen der Fische, Futterreste, Pflanzenteile usw. werden etwa in derselben Art im Aquarium zum Endprodukt Nitrat umgebaut. Der grundsätzliche Weg über Ammonium /Ammoniak über Nitrit zu Nitrat ist ja meist bekannt und manche der Zwischenprodukte sind schädlich bis giftig für unsere Fische.
Wir werden erfahren, dass der Umbau von Ammonium/Ammoniak vom ph-Wert abhängig ist, dass ein zu hoher Ammoniakwert die Nitrifikation stoppen kann und zu Ammoniakanhäufung führen kann, dass Nitrit immer gemeinsam mit salpetriger Säure vorliegt und auch diese Aufteilung vom pH-Wert abhängt und ab einem gewissen zu hohen Wert der salpetrigen Säure wieder die Nitrifikation stagnieren kann und dass die Nitrifikation auch stark von der Wasserumwälzung abhängt. Wir werden erfahren dass es manchmal Sinn macht während der Einlaufphase Wasser zu wechseln und dass die Nitrifikation auch in der Gegenrichtung laufen kann durch die Denitrifikation.
Wir werden die Beeinflussbarkeit und die Grenzwerte und die Gefährlichkeit der Stoffe kennen lernen. Wir werden über die Messverfahren und über die Genauigkeit der Messungen sprechen und wir werden Einiges auch an Praxis und Demonstrationen sehen. Und wir werden auch einige Firmenprodukte vorstellen, welche von Firmen speziell für unser internationales Forumtreffen zum Thema Nitrifikation zur Verfügung gestellt wurden.
Am Ende unseres Themas soll jeder Aquarianer die Bedeutung und eventuelle Gefährlichkeit von Ammonium, Ammoniak, Nitrit und Nitrat kennen, wie man die Werte beeinflussen kann und wann und wie man die Werte messen kann bzw. sollte.
Bild 1: gut bepflanzter Aquariumausschnitt
2.) Wer misst Ammonium/Nitrit/Nitrat und wann?
Kurze Diskussionsrunde mit den Teilnehmern
3.) Bedeutung für den AquarianerAmmoniak ist giftig und kann unsere Fische töten. Nitrit ist giftig und kann unsere Pflanzen und Fische vernichten. Ammonium und Nitrat sind in einem gewissen Ausmaß für die Pflanzen günstig. Nitrat ist im Übermaß algenfördernd. Nitrat im Trinkwasser ist ab 10 mg/l für Kleinkinder sehr schädlich in den natürlichen Gewässern unserer Fische kommt kaum Nitrat vor das sollte uns vielleicht auch bei hohen Nitratwerten im Aquarium zu denken geben.
Von den üblicherweise im Aquarium vorkommenden gefährlichen Stoffen ist Ammoniak und Nitrit mit Abstand am häufigsten anzutreffen und es lohnt sich also für jeden Aquarianer die Zusammenhänge und die Gefährlichkeit beurteilen zu können.
Nitrifikation im Aquarium von Ing. Anton Gabriel
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Zitat von Anton Gabriel4.) Der Beginn: Abfall Ammonium/Ammoniak Nitrit Nitrat wie entstehen die Stoffe?Alles anzeigen
Hier kommt die Kurzversion der Nitrifikation zur Vorstellung wie sie fast jeder Aquarianer etwa kennt:
Verschiedene Abfallstoffe im Aquarium wie Futterreste, Kot, Urin, Pflanzenreste usw. werden durch verschiedene Bakterien und durch die Abgabe durch die Kiemen der Fische in Ammonium/Ammoniak umgebaut. Das Verhältnis Ammonium Ammoniak ist vom pH-Wert abhängig; höherer pH-Wert bedeutet mehr Ammoniakanteil und Ammoniak ist für die Fische giftig.
Durch andere Bakterien wird Ammoniak zum giftigen Nitrit umgebaut. Wieder andere Bakterien bauen Nitrit zum verhältnismäßig ungefährlichen Nitrat um.
Da sich die Bakterien in einem neu eingerichteten Aquarium erst vermehren müssen um diese grandiose Leistung zu vollbringen und sich außerdem unterschiedlich rasch vermehren kommt es zu Beginn zu einem nicht direkt steuerbaren Anstieg von Ammonium/Ammoniak sowie Nitrit. Deshalb besetzen wir unsere Aquarien erst mit Fischen bis praktisch kein Ammonium oder Nitrit mehr nachweisbar ist.
Dass diese Nitrifikation auch richtig anläuft bedarf es einmal der Bakterien (z.B. durch Zugabe etwas Mulm/Schlamm aus einem anderen bereits länger laufenden Aquariums) und eines geeigneten Filtermediums wo sich die Bakterien gut ansiedeln und vermehren können denn im freien Wasser sind die nitrifizierenden Bakterien fast nicht vorhanden sie leben und vermehren sich idealer auf festem Substrat (billigst: Filterschaumstoff) und eine ausreichende Durchströmung des Filtermediums
In den nächsten Kapiteln wird dann die Nitrifikation besprochen wie sie vielleicht nicht Jeder kennt.
5.) Ammonium/AmmoniakNH3= Ammoniak NH4= Ammonium
Es sind bis jetzt keine Mikroorganismen bekannt, welche organische Stoffe direkt in Nitrat umbauen können. Die erste Stufe der Nitrifikation beginnt also immer beim Ammonium/Ammoniak.
Obwohl es im Aquarium auch manche Mikroorganismen und Cyanobakterien (Blaualgen) gibt, die gasförmigen Stickstoff von der Wasseroberfläche in geringem Ausmaß direkt aufnehmen können und so weiterverarbeiten können geschieht im Aquarium praktisch der komplette Umbau von stickstoffhältigen Stoffen aus Futterresten und Abfallprodukten etc. über die Umwandlung zu Ammonium bzw. Ammoniak.
Jedenfalls werden die nicht von den Fischen und niederen Tieren verbrauchten Futterreste und Abfälle in Ammoniak (NH3) bzw. Ammonium (NH4) oder anderen organischen Stickstoffverbindungen umgewandelt. Eine besondere Bakteriengruppe (Eiweiß abbauende) sind für die Mineralisation in NH3/NH4 zuständig und kommen sowohl im Süßwasser als auch im Salzwasser vor. Diese Bakterien vermehren sich rasch und schon ein bis zwei Tage nach einer Neueinrichtung ist Ammonium/Ammoniak messbar.
Das Verhältnis von ungiftigem Ammonium und giftigem Ammoniak ist vom pH-Wert (und geringfügig von der Temperatur) abhängig:
Bild2
Die Bakterienstämme die für den Umbau von Eiweißstoffen etc. zu Ammonium/Ammoniak zuständig sind vermehren sich rasch und sind bei aquaristischen Verhältnissen und im Aquarium normal anfallenden Schadstoffen (auch Nitrit) sehr widerstandsfähig und produktiv. Der Umbau zu Ammonium/Ammoniak funktioniert immer sehr flott im Aquarium.
Im Aquarium gibt es auch andere Produzenten von Ammonium/Ammoniak: nämlich die Fische selber. Die Fische entsorgen ihre aufgenommenen und nicht verwerteten Stickstoffanteile des Futters hauptsächlich über die Kiemen.
Trockenfutter hat einen Eiweißanteil von etwa 50 Prozent, Mückenlarven etwa 10 Prozent und diese Eiweißstoffe enthalten wieder etwa 15 bis 18 Prozent Stickstoff. Etwa 90 Prozent der von den Fischen gefressenen Eiweißstoffe und damit des Stickstoffs wird wieder ausgeschieden. Beispiel: wenn man in einem 200-Liter Aquarium 1 Gramm Trockenfutter verfüttert (etwa ein Teelöffel) so werden daraus etwa 1 mg/l Ammonium/Ammoniak!
Die Grenzwerte:Beim Einfahren eines Aquariums kann man bis zu 5 und mehr mg/l Ammonium/Ammoniak messen in ganz speziellen Fällen sogar bedeutend mehr.
Im eingefahrenen Aquarium sollte Ammonium/Ammoniak nicht nachweisbar sein; nach starker Fütterung kann man je nach Wirksamkeit der Filterung bis zu 0,1 mg/l messen.
Gefährlich ist ja nur der Ammoniak, während Ammonium auch bei mehreren mg/l für die Fische kein Problem darstellt und für die Pflanzen sogar einen guten Dünger darstellt, ist Ammoniak schon ab 0,02 mg/l bedenklich und ab der zehnfachen Menge ab 0,2 mg/l gefährlich für die Fische. Manche Fische (besonders Lebendgebärende) vertragen vorübergehend bis 2 mg/l. Da der Ammoniakanteil vom pH-Wert abhängig ist und in den üblichen Testreagenzien immer gemeinsam mit Ammonium gemessen wird ist es vielleicht sinnvoller den maximalen Ammoniumwert bei bestimmtem pH-Wert anzugeben. Beachten sollte man aber, dass der pH-Wert sich im Aquarium im Tagesverlauf auch bis zu 1 Stufe verändern kann. Die Kurven gelten für 25 Grad C.
Bild 3
Beispiel: bei pH 7,8 und Ammonium 8 ist Ammoniak bei gefährlichen 0,3 mg/l
Bild4
Beispiel: bei pH 7,5 und Ammonium 0,5 ist der Ammoniak bei unbedenklichen 0,01 mg/l
Ab einem Ammoniakgehalt von 0,1 mg/l werden die nitraterzeugenden Bakterienstämme gehemmt, sodass ab diesem Wert ein Teilwasserwechsel durchaus sinnvoll erscheint.
Ammonium ist ein guter Pflanzendünger. Bei den heute üblichen sehr guten Filteranlagen (Mattenfilter, Topffilter) wird im eingefahrenen Aquarium Ammonium sehr rasch zu Nitrit und Nitrat umgebaut (kompletter Umbau oft bei einem oder zwei Durchläufen durch den Filter) und so müssen die Pflanzen unter mehr Energieaufwand auf Nitrit aber meist Nitrat zurückgreifen und wachsen etwas schlechter als mit Ammonium.
An sich ist das Kapitel Ammonium/Ammoniak damit abgeschlossen; aber aus den Besonderheiten des Umbaus von Ammoniak zu Nitrit ergeben sich noch einige Wechselwirkungen zu Ammoniak/Ammonium, sodass das anschließende Kapitel über Nitrit im engen Zusammenhang mit diesem Kapitel zu sehen ist!
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Zitat von Anton Gabriel6.) Nitrit/Salpetrige SäureAlles anzeigen
NHO2= salpetrige Säure NO2= Nitrit
Dieser im eingefahrenen Aquarium so effektive Weg der Nitrifizierung erfolgt vom Ammoniak (NH3) über einige Zwischenprodukte (Hydroxylamin NH2OH, Nitroxyl NO, Distickstoffoxyd N2O) zu Nitrit (NO2) und dann zu Nitrat (NO3).
An der Umbildung von Ammoniak zu Nitrit sind Bakterienstämme beteiligt, deren bekanntester Vertreter Nitrosomonas steht für eine Gruppe von mindestens bereits 16 bekannten Bakterienarten.
Bei den Bakterien welche dann Nitrit zu Nitrat oxidieren ist die bekannteste Art Nitrobacter als einer von mindestens bereits bekannten 7 Bakterienarten.
Allen diesen nitrifizierenden Bakterien gemeinsam ist die niedrige Vermehrungsrate. Während andere Bakterien (auch Jene, welche Eiweiße zu Ammonium/Ammoniak umwandeln) sich in etwa 2 Stunden in der Anzahl verdoppeln tun das die Nitrifizierer zu Nitrit und Nitrat erst innerhalb jeweils 12 Stunden! Das erklärt teilweise, warum der Umbau zu Nitrit und Nitrat viel langsamer beginnt und sich dadurch beim Einfahren eines Aquariums Ammonium/Ammoniak und Nitrit sich gefährlich anhäufen kann.
Ähnliches kann im eingefahrenen Aquarium geschehen wenn die Belastung durch eine Vermehrung der Fische und/oder der Futtermenge zu rasch geschieht (die Bakterien brauchen zur Anpassung/Vermehrung mindestens einige Tage).
Genauso wie Ammonium/Ammoniak liegt salpetrige Säure und Nitrit abhängig vom pH-Wert (und etwas von der Temperatur) im Aquarium vor; wobei salpetrige Säure etwas giftwirksamer auf die Fische wirkt als Nitrit (beide sind sehr giftig für die fische und in höherer Konzentration auch für niedere Tiere und dann sogar für Pflanzen). Je niedriger der pH-Wert desto mehr salpetrige Säure liegt vor.
Bild5
Der Anteil an salpetriger Säure ist verhältnismäßig gering und erst bei pH-Werten deutlich unter 7 merkbar es liegt also normalerweise hauptsächlich Nitrit vor.
Jetzt kommen einige relativ wichtige und wahrscheinlich durchwegs neue Punkte.
Das erste Zwischenprodukt auf dem Weg zur Umwandlung von Ammoniak zu Nitrit ist Hydroxylamin (NH2OH) und schon wenige mg/l hemmen die Enzyme der Bakteriengruppe Nitrosomonas also Jene welche Ammoniak in Nitrit umwandeln sollen. Wenn also der Ammonium/Ammoniakanteil beim Einfahren eines Aquariums sehr hoch steigen sollte und der Nitritwert nicht und nicht ansteigen will, dann kann das die Ursache sein und ein Teilwasserwechsel von 50 Prozent in der Einlaufphase kann diese sogar beschleunigen oder sogar erst ermöglichen.
Der optimale pH-Bereich für die Nitrifikation liegt im leicht alkalischen Bereich zwischen 7,5 und 8 die Mikroorganismen können sich im Aquarium auch an niedrigere pH-Werte anpassen, wenn sie genug Zeit dazu haben.
Bei der Umsetzung von Ammoniak zu Nitrit wird etwas Säure abgegeben.
Die geringfügige Säurebildung bewirkt auch, dass etwa pro 20 mg umgewandeltes Nitrat etwa 1 Grad Karbonathärte abgebaut werden (Vorsicht bei sehr weichem Wasser mit starker Belastung durch Fische und/oder starker Fütterung >>> der pH-Wert kann rapide fallen).
Die Bakterien Nitrosomonas das sind jene Bakterien welche Ammoniak zu Nitrit weiterverarbeiten sollen können nur in Gegenwart von Ammoniak wachsen. Das bedeutet, weil Ammoniak im stark sauren pH-Bereich nur geringfügig vorkommt, dass stark saures Aquariumwasser (pH deutlich unter 6) den Umbau von Ammoniak zu Nitrit stark hemmt und sich Ammonium anhäufen kann (bis viele Milligramm pro Liter). Hier kann dann ein Wasserwechsel mit z.B. basischem Leitungswasser große Mengen Ammoniak freisetzen.
Immer wieder begegnen uns also gewisse Besonderheiten bei sauren und weichen Wässern hier ist also öfters Messen von Ammonium und Nitrit ratsam nicht nur in der Einlaufphase.
Bild 6
Interessant ist auch, dass bei einem (im Aquarium nicht vorkommenden) hohen pH-Wert von etwa 11 aufgrund des hohen Ammoniakgehaltes dieser selber wieder hemmend auf die Bakterienaktivität wirkt!
Grenzwerte: Beim Einfahren eines Aquariums können mehrere Milligramm pro Liter Nitrit auftreten unter Berücksichtigung des pH-Wertes kann wegen des Anstiegs der salpetrigen Säure und deren schlechten Einfluss auf die nitrifizierenden Bakterien auch hier ein Wasserwechsel während der Einlaufphase ab etwa 10 mg/l Nitrit sehr sinnvoll sein. Im eingefahrenen Aquarium soll Nitrit nicht nachweisbar sein 0,2 mg/l sind bedenklich ab 0,5 mg/l kann es für viele Fische gefährlich werden nur ganz wenige Fische vertragen kurzfristig 2 mg/l jedenfalls bestehen bedeutende Probleme in der Nitrifikation wenn Nitrit über einige Tage gering oder kurzfristig in höherem Maß nachweisbar ist.
7.) NitratNO3= Nitrat
Bei starker Fütterung können in einem Aquarium bis etwa 0,1 Prozent des Fischgewichtes an Stickstoffverbindungen anfallen. Beispiel: wenn etwa 50 Prozent davon zum Endprodukt Nitrat gelangen wären das bei einem durchschnittlich stark mit Fischen besetztem Aquarium (etwa 1 Zentimeter Fisch pro Liter) etwa 5 mg/Liter Nitrat pro Tag.
(200 Literaquarium etwa 1000 Gramm Fisch ergibt etwa 1000 mg Nitrat ergibt etwa 5 mg/l Nitrat pro Tag)
Theoretischer Nitratverlauf in einem stärker besetzten Aquarium:
Bild 7
Die Bakterien welche dann Nitrit zu Nitrat oxidieren ist die bekannteste Art Nitrobacter (als einer von mindestens bereits bekannten 7 Bakterienarten) entstehen noch etwas langsamer als die Bakterien für die Umwandlung von Ammoniak zu Nitrit und sind außerdem noch etwas empfindlicher als die vorgenannten Nitrosomonas. Sobald eine Bedingung etwas aus dem Idealbereich oder gewöhnten Bereich abweicht schaffen es die nitritoxidierenden Bakterien oft nicht mehr den von den ammoniumoxidierenden Kollegen anfallende Nitrit zu verbrauchen.
Übersteigt die Konzentration von Salpetriger Säure den Wert ab 0,2 (bis etwa 2,8) mg/l so wird die Bakteriengruppe der Nitrobacter (Nitrit zu Nitrat Oxidierer) stark gehemmt. Das kann wieder leichter bei saurem pH-Wert auftreten (siehe Nitrit).
Ab einer Ammoniakkonzentration von 0,1 (bis 1,0) mg/l (Ammoniak NH3 nicht Ammonium NH4) werden die Nitraterzeuger weiter gehemmt.
Interessanterweise stören diese Bedingungen die erste Bakteriengruppe in der Kette >>> Jene die aus Eiweißstoffen etc. Ammonium/Ammoniak erzeugen nicht, sodass Ammonium/Ammoniak immer ansteigt wenn er nicht weiterverarbeitet wird.
Es ist also durchaus sinnvoll die Werte beim Einfahren und danach insbesondere auch bei saurem Aquariumwasser zu beobachten und aus vorgenannten Gründen gegebenenfalls Maßnahmen zu ergreifen (meist Wasserwechsel).
Grenzwerte:An sich gilt Nitrat für Fische auch in höheren Mengen (bis über 200mg/l) als ungiftig. Ob es bei hohem Nitratgehalt im Fischkörper wie beim Menschen zur Nitritentwicklung und dadurch zu Vergiftungen kommen kann ist ungewiss. Weiters ist nicht genau bekannt, warum es bei der Aufzucht von Jungfischen zu Mangelerscheinungen und Verkrüppelungen bei wenig Wasserwechsel kommt bislang wird meist dem Nitratwert die Schuld gegeben es könnte allerdings eines der vielen Zwischenprodukte der Nitrifizierung oder auch Phenol sein.
Da in den Originalgewässern der meisten unserer Fische kaum Nitrat im Wasser vorkommt neige ich eher der Ansicht, dass der Nitratgehalt im Aquarium nie klein genug sein kann. Persönlich setze ich meine Obergrenze bei 20 Milligramm pro Liter an- auch wenn ich Aquarien kenne, wo auch bei 100 mg/l die Fische an sich keinerlei Mangelerscheinungen oder Unwohlsein zeigen.
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Zitat von Anton Gabriel8.) Verlauf beim Einfahren eines AquariumsAlles anzeigen
Der durchschnittliche Verlauf beim Einfahren eines Süßwasseraquariums mit leicht basischem pH-Wert und Animpfung mit etwas Altwasser oder Filterschlamm eines alten Aquariums:
Bild 8
Hier ist berücksichtigt, dass Ammonium und auch Nitrat von den Pflanzen mit aufgenommen werden.
Bei dieser Grafik ist auch ganz wichtig die Giftigkeit der Stoffe zu berücksichtigen! Z.B.: bei pH 7 liegt statt der etwa 2 Milligramm Ammonium nur etwa 0,01 mg Ammoniak vor (ungefährlich). Aber das Nitrit ist mit 10 mg/Liter vollständig giftig! Nitrat wieder harmlos. Das begründet, warum in den meisten Aquarien wenn, dann meist Nitritvergiftungen auftreten.
9.) Wieso ist mehr Nitrit als Ammonium und mehr Nitrat als Nitrit > Ausflug in die Chemie; Bedeutung des Molekulargewichtes auf die Giftigkeit der einzelnen StoffeIn der vorigen Grafik fällt auf, dass viel mehr Nitrit als Ammonium und viel mehr Nitrat als Nitrit anfällt. Das hat einerseits mit dem langsamen Bakterienwachstum beim Einfahren zu tun (besonders beim Nitrit) und andererseits mit einer einfachen Rechnung zu tun, welche mit dem Molekulargewicht zu tun hat:
Aus einer Menge von 17 Gramm Ammoniak (willkürlich gewählt, weil es etwa dem Molekulargewicht von Ammoniak in Gramm entspricht) entstehen im Aquarium 46 Gramm Nitrit und gar 62 Gramm Nitrat! Also 2,7 mal mehr Nitrit als Ammoniak und gar 3,6 mal mehr Nitrat als Ammoniak!
Das ist bedingt durch die Aufnahme von Sauerstoff durch die Nitrifikation:
Bild 9
NH3 >>> NO2 >>> NO3
10.) Grenzwerte Zusammenfassung Tabelle BesonderheitenBild 10
Die Nitrifikation funktioniert auch nur bei einem Sauerstoffgehalt ab 2 mg/l und es wird pro Milligramm Ammoniak bei der Umwandlung zu Nitrat 4,6 mg Sauerstoff verbraucht. Jeder wirksame Aquariumfilter verbraucht also große Mengen an Sauerstoff! Wie im Kapitel Nitrat besprochen wird in einem gut besetzten und stark gefütterten Aquarium etwa 5 mg/l Nitrat pro Tag umgebaut werden, dazu werden etwa 23 mg/l Sauerstoff verbraucht!
Für die gute Entwicklung der nitrifizierenden Bakterien ist auch das Vorhandensein von Mineralien und Spurenelementen wichtig wie z.B.: CO2, Phosphat, Natrium, Magnesium, Calcium, Eisen, Molybdän und Kupfer.
Wichtig für eine rasche Mineralisation ist auch ein guter Durchfluss des Aquariumwassers im Filtermedium (rasche und möglichst vollständiger Durchfluss des Aquariumwassers). Weiters stören helles Licht (Filter sollte dunkler stehen) und alle Arten von Oxidationsmittel (sehr hoher Sauerstoffgehalt, Wasserstoffsuperoxyd-Oxydatoren, Kaliumpermanganat, div. Medikamente, Ozon, UV-Licht etc.).
Weiters wird wie schon erwähnt etwa pro 20 mg/l umgewandeltes Nitrat etwa ein Karbonathärtegrad verbraucht (Achtung bei weichen Wässern).
Aufgrund der vielfältigen Beeinflussung der Nitrifikation sollte man plötzliche Veränderungen im Aquarium vermeiden: Temperatur, pH-Wert und insbesondere die Futtermenge bzw. der Fischbesatz sollte nur langsam verändert werden (z.B.: auch der Fütterungsbeginn nach dem Urlaub ohne Fütterung) um den Bakterien die Möglichkeit zur Anpassung zu geben. Bei stärkeren Veränderungen jedenfalls auch wieder Ammonium/Ammoniak und
Nitrit/Salpetrige Säure kontrollieren.
11.) Messmöglichkeiten Firmen - EigenbauDie Messmöglichkeiten bei den Bestandteilen der Nitrifikationskette beschränken sich in der Regel auf Ammonium/Ammoniak, Nitrit und Nitrat.
Nach der Genauigkeit der möglichen Messungen besteht die Auswahl in folgender Reihe (von ungenauer zu höherer Genauigkeit):
1.) Streifentest >>> meist nur für einen ganz groben Überblick und wenig empfindlich. Für Nitrit und Nitrat.
2.) Tropfentests mit Farbskala oder durchscheinender Farbscheibe >>> Genauigkeit ist meist bis zu der Stufung 1 3 10 möglich und akzeptabel, die Empfindlichkeit ist meist gut. Für Ammonium/Ammoniak und Nitrit sowie Nitrat.
3.) Tropfentests und Fotometer >>> die Genauigkeit und Empfindlichkeit ist für Amateurzwecke oft das maximal erreichbare >>> Eigenbau möglich. Für Ammonium/Ammoniak und Nitrit sowie Nitrat.
Bild 11: Eigenbaufotometer:
4.) Elektronisches Messgerät mit ionensensitiver Elektrode >>> höchste Genauigkeit und Empfindlichkeit bei sehr hohem Preis und laufenden Kosten. Für Ammonium/Ammoniak und Nitrit sowie Nitrat.
Bild 12: elektronisches Nitratmessgerät
Ammonium- und Nitrittest sollten mindestens eine Empfindlichkeit von 0,1 bis 0,3 mg/l haben, der Nitrattest für Süßwasser mindestens etwa 5 mg/l messen können.
Der Eigenbau vom Ammonium/Ammoniaktest ist für den Amateur nicht rentabel, da das Messverfahren entweder giftige nicht erhältliche Chemikalien beinhaltet bzw. eine Reihe von Chemikalien erfordert.
Der Eigenbau von Nitrit/Nitrattests ist verhältnismäßig einfach; beim Nitrattest wird Nitrat mit Zinkstaub und Säure zu Nitrit reduziert und eigentlich Nitrit gemessen.
Beispiele von Firmenprodukten (welche zu unserem Workshop von den Firmen zur Verfügung gestellt wurden:
Bild 13 Artikel der Fa. Tetra:
Firma Tetra Messreagenzien:
1.) Ammonium/Ammoniaktest, 25 Messungen, Abstufung 0,25 1,5 3 5 mg/l für Süß- und Salzwasser.
2.) Nitrit, 45 Messungen, Abstufung <0,3 0,3 0,8 1,6 - >3,3 mg/l für Süß- und Salzwasser.
3.) Nitrat, 45 Messungen, Abstufung 0 12,5 25 50 100 mg/l für Süß- und Salzwasser.
Weitere Produkte als Beispiele:
1.) Firma Tetra: Nitrat Minus soll den Nitratwert auf unter 40 bis 50 mg/l senken durch Einarbeitung von Perlen in den Bodengrund zur Unterstützung der denitrifizierenden Bakterien im Bodengrund. Annahme: Enzyme.
2.) Firma Tetra: Easy Balance soll Phosphat und Nitrat reduzieren und das Aquariumwasser 6 Monate stabilisieren (pH, kH etc.) sowie Spurenelemente ergänzen. Gleichzeitig gute Durchlüftung und Filterreinigung. Annahme: Eisensalze (gemessen) fällen Phosphat und landet im Filter, Enzyme unterstützen die Denitrifikation, Bikarbonate ergänzen den Karbonatabfall bei der Nitrifikation und eventuelle Vitamine und Spurenelemente ersetzen erforderliche Stoffe durch verlängerte Wasserwechselintervalle. Rat: als Ergänzung bei hohem Phosphatgehalt oder bei Trübungen sicher sinnvoll ob man 6 Monate ein stabiles Aquariumwasser damit kann ist die Frage aberes gibt ja auch gut laufende Altwasseraquarien (grundsätzlich nicht mein Idealfall)
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Zitat von Anton Gabriel12.) Beeinflussung der Werte, Wasserwechsel und technische MöglichkeitenAlles anzeigen
Ammonium/Ammoniak sowie Nitrit und Nitrat sind am raschesten und effektivsten durch entsprechend radikalen Wasserwechsel reduzierbar.
Auch Naturzeolithe reduzieren den Ammoniumwert nachhaltig.
Gefährliche Ammoniakwerte sind auch durch die Einhaltung eines pH-Wertes um 7 vermeidbar, weil der Ammoniakanteil hier sehr gering ist und gleichzeitig genug um die Nitrifikation nicht zum Erliegen zu bringen.
Nitrat kann im Idealfall bei starker Bepflanzung und mäßigem Fischbesatz fast vollständig von den Pflanzen aufgebraucht werden.
Zuweilen erhält man im Zoohandel auch Produkte die angeblich den Besatz von Fischen praktisch sofort zulassen sollen weil sie Einfahrphase überbrücken sollen fast alle dieser Produkte enthalten keine Bakterienkulturen sondern nur Enzyme eine deutliche Verkürzung kann man beim Einfahren eines Aquariums so nicht erreichen überbrückt wird die Einfahrphase so nie.
Nitrat kann wenn es der Maßgebende Faktor der Wasserverschmutzung ist (das heißt NUR wegen Nitrat immer Wasser gewechselt werden muss bzw. im Leitungswasser schon zu hohe Nitratmengen vorhanden sind bzw. nicht durch Osmose oder Ionenaustauscher das Wasser künstlich aufbereitet wird) auch durch Denitrifikationsfilter sehr effizient verringert werden.
Grundsätzlich funktioniert jeder Filter als Nitratfilter wenn man den Wasserdurchfluss extrem drosselt, sodass am Filterausgang maximal 1 mg/l Sauerstoff bleiben.
Bild 14
Aufgrund der technischen Besonderheiten will ich hier nur den Schwefelnitratfilter angeben, der verhältnismäßig einfach und verlässlich arbeitet. Wie bei allen Nitratfiltern wird das Aquariumwasser extrem langsam durch den Filter geleitet (in diesem Fall befüllt mit im Wasser unlöslichen Schwefelkugeln als Nährstoff für die Bakterien) wo verschiedene Bakterienstämme wegen des rasch auftretenden Sauerstoffmangels den Sauerstoff für ihren Stoffwechsel erst aus dem Nitrat entnehmen und dieses zu Nitrit umwandeln (NO3 > NO2) und schließlich zu atomaren Stickstoff (Gas) welches entweicht. Die in Spuren dabei entstehenden Säurespuren werden meist gleich im Filter mit etwas Kalkbruch (Korallenbruch) wieder neutralisiert.
Mit so einem Nitratfilter konnten wir in einem stark mit Fischen besetztem 200-Literaquarium den Nitratwert innerhalb von 6 Wochen von 122 mg/l auf 19 mg/l senken! (Gleichzeitig stieg der Leitwert 725 auf 940 Mikrosiemens pro Zentimeter). Nach nur 3 Wochen ohne Nitratfilter stieg der Wert wieder auf 45 mg/l (alles bei regelmäßigem Wasserwechsel).
In einem stark besetzten 600-Literaquarium konnte der Nitratanstieg vorläufig gestoppt werden und wird in Zukunft sinken.
Die Denitrifikation über einen hohen eher feinen und wenig durchlässigen und somit sauerstoffarmen Bodengrund ist eher ein Lotteriespiel. Ist der Durchfluss zu gering so kann es zur Entstehung von hochgiftigem Schwefelwasserstoff kommen, ist der Durchfluss etwas zu hoch entsteht hauptsächlich giftiges Nitrit. Hier tendiere ich eher den Bodengrund nicht zu hoch und relativ gut mit Sauerstoff zu versorgen, weil das die eher sichere Methode ist. Ganz verhindern wird man so schwarze Stellen im Bodengrund wohl nicht ganz können (zeigen zu wenig belüftete Zonen mit schädlichen Schwefelprodukten beinhaltenden Bereichen an).
13.) Welche Wasserinhaltsstoffe ausser Nitrat kennen wir? Die Besonderheit des Wasserwechsels und des LeitwertesKurze Diskussionsrunde mit den Teilnehmern mit dem Ziel herauszuarbeiten, dass nicht der Nitratwert der maßgebende Wert für den Wasserwechsel darstellt sondern weit besser geeignet der Leitwert dafür geeignet ist, weil er alle Salze mitmisst wie eben Nitrate, Kalium und Chloride etc., welche z.B.: in der Härte nicht mit gemessen werden.
14.) Zusammenfassung und SchlussfolgerungenWir haben kennen gelernt, dass die Nitrifikation über Ammonium/Ammoniak Nitrit/Salpetrige Säure Nitrat von vielerlei Faktoren abhängig ist vom pH-Wert, von der Durchflussmenge, vom Futterangebot und Fischbesatz und die Bakterien welche diese Leistung verbringen zuweilen recht sensible Geschöpfe sind welche zwar in Millionen vertreten aber doch oft sehr sorgsam behandelt werden wollen. Wir wissen jetzt auch, dass auch ein lange eingerichtetes Aquarium nicht vollkommen vom Auftreten von Ammoniak oder Nitrit bewahrt ist, besonders wenn wir Veränderungen zu rasch vornehmen und wir haben auch erfahren, dass das Einfahren eines Aquariums nicht immer vollkommen selbstständig funktioniert und zuweilen auch beim Einfahren ein Wasserwechsel notwendig sein kann. Wir haben die Besonderheiten von saurem Aquariumwasser kennen gelernt und einige Methoden der Messung und Beeinflussung der Werte durchgegangen.
Schließlich sollten wir etwas mehr sensibilisiert sein, dass die Fischgifte Ammoniak und Nitrit (und salpetrige Säure) öfter auftreten können als wir bisher vielleicht vermuteten und so unsere Pfleglinge vielleicht noch bessere Bedingungen bieten und noch weniger Unfällen aussetzten Müssen.
Ing. Anton Gabriel