化学书上氨经过硝化细菌变成硝酸盐
硝化细菌全解析
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发布时间：2006-9-8 来源： 浏览：392
一、硝化细菌是什么？
硝化细菌 ( 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...全部
硝化细菌全解析
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发布时间：2006-9-8 来源： 浏览：392
一、硝化细菌是什么？
硝化细菌 ( 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。
二、硝化细菌对水产养殖的重要性为何？
任何水产养殖池都会自产有机废物，它们绝大部份属于养殖生物的排泄物，除非立刻将这些有机废物由水中完全移除，否则水中自生之异营性细菌将很快地加以摄取利用，并排泄出氨于水中。
水中的的氨有两个不同的形式：一是氨 ( nh3 )，另一是铵 ( nh4+ )。氨有毒，而铵无毒。两者在水中相对百分率由水中之 ph 值来决定，若水中 ph 值越高，则水中所含有毒氨的百分率也越高，但在酸性的水中，有毒的氨几乎不存在。
养殖池中如果没有硝化细菌存在，必然会面临氨含量激增的危险，不论您采取何种方法都不能彻底解决这个问题。因为氨是剧毒物，只要水质偏向碱性，一部份的铵就会自然地转化成氨，当水中的氨浓度达到养殖生物的致死浓度时，造成重大意外损失也就不足为奇。
但如果水中含有足够数量的硝化细菌为您不断地清除水中的铵，则整个池水的生态平衡系统的稳定性将可获得确保，并使养殖生物安全地成长于饲养环境中。
问题是一般的养殖池中常缺乏足够的硝化细菌，尤其是在初期养殖水中硝化系统尚未完全建立时更是如此，理由是一般养殖池中的生态环境，常缺乏硝化细菌繁殖之基本生活条件，无形中限制了它们数量及处理铵污染之能力及效率，而使铵被逐渐累积下来，这对碱性化水质及海水养殖的情况将具有极大的潜在危险性。
复因硝化系统之建立需要相当时日，故放养初期的危险性更高。
总之，在一个封闭的养殖环境中，水族生态平衡系统之建立，主要是靠连显微镜下亦不易观察到之无数的微生物。这些微生物可以迅速处理池水自产的污染，其中尤以消除足让鱼虾等水产养殖生物致命的氨及亚硝酸最具关键性地位。
因此，为使水产养殖成功，就有赖硝化细菌介入水族生态平衡系统中扮演清道夫的重要角色，否则要想获得成功的养殖经验几乎是不可能的。由此可知，硝化细菌对水产养殖的关系是何等重要。
三、何以硝化细菌是水产养殖的关键细菌？
硝化细菌只不过是微生物循环系统中的一个环节而已，何以笔者只强调硝化细菌的重要性，而不谈其它净水细菌对水质净化的贡献，是不是其它净水细菌较不重要？非也！
在池水生态循环系统中，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虾等水产生物无法生存其中。
因此，它们常被视为是池水自净作用的先锋部队，其重要性并不亚于硝化细菌。
所幸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，因此业者用不着采取特别措施，它们便可以在池水中自生及迅速繁殖。
反观硝化细菌就不是如此，它的繁殖速率很慢，即使在理想的条件下，至少也要费时 24 ~ 36 小时才能增殖一倍。主要的原因在于硝化细菌需在体内制造有机物，若无这些有机物它们就无法生长及繁殖，而制造有机物则需要相当长之时间，不像其它异营性细菌可自有机废物中直接摄取所需要的有机物。
另一个重要的原因是硝化细菌是一种自营性的细菌，这种细菌的特征是不喜欢有机物，如果有一大堆有机物的话，反而会抑制它们的生长与繁殖。因此它们无法像其它异营性细菌一般可直接寄生在池底的有机废物之上，而必须避开这些有机废物，这无形中会限制硝化细菌的居住环境，若水中适合硝化细菌居住环境不是很多时，它们的数量将很难增加。
就除铵的效率而言，要消除几个 ppm 的铵，至少要有上百万个硝化细菌才能达到目的，所以硝化细菌除铵的效率并不高。再加上硝化细菌的繁殖速率很慢，以及池水中可居住的环境又少，无法自生足量的硝化细菌，以致硝化细菌就自然成了水产养殖的关键细菌了。
四、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。
五、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。
六、渔友对硝化细菌制剂的使用知多少？
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。
选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
在水族造景中常常用到两种细菌，一种是硝化细菌，另一种则是光合细菌。
一、引进细菌的作用
将一些净化水质的细菌引进水族箱，是一件简单而有效的净化水质的方法，对于目前盛行的家庭饲养观赏鱼等生物提供了极其方便的水质管理方式，颇受水族爱好者喜爱。
但在使用这类产品时，也必须注意若干问题，以免降低了预期效果。
一般而言，只有在使用环境和使用对象符合细菌的生理、生态特性时，才能发挥其净水作用。否则，很难获得预期效果。为了能让这些有益的细菌细菌充分发挥净水作用，在使用上，通常必须注意下列问题：
1。
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。
2。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。
3。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。
4。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。
5。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。
6。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。
二、硝化细菌的特性和用途
硝化细菌，俗称：a菌、硝化菌。
适用于各种海、淡水的水质处理辅助。
水族箱中如果没有硝化细菌的存在，必然会面临氨含量的激增的危险，不论您采用何种方法或任何水族用品用品都不能彻底解决这个问题。当水中的氨浓度达到水族生物致命浓度时，对于任何一种水族生物而言，结果可能都是一样的--那就是死亡，这时您一定会心疚不已。
但如果水中含有足够数量的硝化细菌为您不断地解除水中的氨，则整个水族生态平衡系统的稳定性将获得确保，并使水族生物安全地生活于水族箱中。
硝化细菌是一种好氧细菌，能在有氧气的水中或砂砾中生长，并在氮循环水质净化过程中扮演着重要的角色。
它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌以及螺旋型细菌，属于绝对自营性微生物的一类，包括两个完全不同代谢群：
1。亚硝酸菌属（nitrosomonas）：在水中生态系统中将氨消除（经氧化作用）并生成亚硝酸的细菌类；亚硝酸菌属细菌，一般被称为“氨的氧化者”，因其所维生的食物来源是氨，氨和氧化合所生成的化学能足以使其生存。
2。硝酸菌属（nitrobacter）：可将亚硝酸分子氧化再转化为硝酸分子的细菌类。硝酸菌属细菌，一般被称为“亚硝酸的氧化者”，因其所维生的食物来源是亚硝酸（但也不一定是亚硝酸，其它有机物亦有可能），它和氧化合可产生硝酸，所生成的化学能足以使其生存。
因这些硝化细菌能将水中的有毒的化学物质（氨和亚硝酸）加以分解去除，故有净化水质的功能。不过需要注意：硝化细菌在水质ph中性、弱碱性的环境下发挥效果最佳，在酸性水质中发挥效果最差。
水族市场出售的活性人造硝化细菌为一种雾状溶液，含有高浓度活生生的硝化菌。
在显微镜下观察，每一滴溶液中所含的活菌数目多得难以计数。
硝化菌加入水族箱后，只要水质中的氨的浓度足够，它们就可在砂床以及过滤系统中生长繁衍，并发挥它们净化水质的生物功能，先将高毒性的氨氧化为低毒性的亚硝酸盐，又将亚硝酸盐再次氧化为更低毒性的硝酸盐。
硝酸盐为水草的最佳氮肥，可作为水草的营养源。如此一来，水族生物便可以生活在一个无氨污染的环境中，水草也因获得这些氮肥而能顺利生长。
硝化菌是一种好氧性细菌，必需在有氧气的状态下才能生存，如果将它们密封于瓶中储藏，它们是不可能长久生存的。
此外，储藏瓶中的食物（有机氮化合物）有限，因此也不能长久供应它们生存上的需求。一般情况下，硝化菌仅仅只能够在瓶中储藏3个月左右就会相继死亡，所以在购买的时候要特别注意产品的有效性是否过期。
另外，在使用前摇晃均匀，并注意不要与消毒性药剂或抗生素一起使用，使用后冷藏可延长有效使用期。
三、光合细菌的特性和用途
光合细菌，俗称：b菌、光合成红菌。适用于各种海水的水质处理辅助。
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。
在水族箱中由于高密度养殖，投饵不当造成的饵料过剩堆积、水族生物的排泄物等等，往往会造成底砂床有机物堆积过多，而使底砂床受到严重的污染。经底砂床上的微生物将有机质分解，会释放出一些对水族生物有毒的物质，例如：氨、亚硝酸及硫化氢等等。
当这些分解产物的浓度增加时，就会导致水族生物中毒死亡。
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，底质中的水质藉以得到净化，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。
同时需要注意：硝化细菌和光合细菌并不适合同时在同一水族箱中使用。
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