Азотный цикл, нитрификация

Не съеденный корм и выделенные с экскрементами не потребленные рыбой белки — это основные поставщики органических соединений в воде, в которой начинается цикл биологических превращений, осуществляемых различными микроорганизмами. На первом этапе этого цикла сложные азотсодержащие органические соединения утилизируются до простых неорганических — так называемая минерализация. Азот — один из основных элементов, необходимых для животных и растений. Он входит в животные и растительные белки. В результате разложения экскрементов рыб, остатков корма и растений, погибших организмов образуется аммиак NH₃ (ammonia). Аммиак обладает способностью взаимодействовать с ионами водорода H⁺, находящимися в воде, или с молекулами воды, образуя ионы аммония NH₄⁺ (ammonium):

NH₃ + H⁺ = NH₄⁺

NH₃ + H₂O = NH₄⁺ + ОН^-

Далее в результате окисления NH₃ и ионы NH₄⁺ преобразуется в нитрит-ионы (с буквой "и") NO₃^-.

2NH₃ + 3O₂ = 2NO₂^- + 2H⁺ + 2H₂O,

либо 2NH₄⁺ + 3O₂ = 2NO₂^- + 4H⁺ + 2H₂O,

а затем в нитрат-ионы (с буквой "а") NO₃^-.

2NO₂^- + O₂ = 2NO₃^-.

Процессы окисления аммиака и ионов аммония до нитрит-ионов, а затем до нитрат-ионов называются нитрификацией. Эти процессы протекают в аэробной (т.е. богатой кислородом) среде под действием бактерий-нитрификаторов, существующих в аквариуме. Практический смысл нитрификации заключается в переводе соединений азота из очень токсичных форм (аммиак, нитрит) в малотоксичную (нитрат). Нитраты — тоже вредны, однако не настолько, как предыдущие соединения азота. Но на этом цикл азота не прекращается. Существует и обратный — восстановительный процесс, называемый денитрификацией, который мы, в большинстве своем, на настоящий момент не используем. Потому в аквариумной практике азотный цикл чаще всего рассматривается в только в аспекте нитрификации. В этом аспекте современная аквариумистика фактически построена на принципе "пролонгированной протоки", т.е. нитрат выводится из аквариума посредством замены загрязненной воды на свежую. Также существенную роль играют живые растения, поглощающие нитраты. В цихлидом аквариуме, где растительности мало или она вовсе отсутствует, биологическое равновесие биосистемы и здоровье рыб во многом зависит от технического оснащения и регулярности обслуживания. Хорошая аэрация и фильтрация является обязательным условием нормального функционирования такой системы, а поддержание концентрации нитратов на безопасном уровне осуществляется посредством интенсивных вливаний свежей воды. Несмотря на существование ряда альтернативных решений (включая биологические методы денитрификации, о которых будет рассказано в третьей части статьи), ведра и шланги являются неотъемлемым аквариумным инвентарем.