Азот користь або шкода для акваріумної води азотні сполуки в акваріумній воді аміак в акваріумі
І. Г. Хомченко, А. В. Трифонов, Б. Н. Разуваєв. "Сучасний акваріум та хімія". м. Москва, "Нова хвиля".
АЗОТ — КОРИСТЬ АБО ШКОДА?
Азот - один з основних елементів, необхідних для тварин та рослин. Він входить до складу білків, що є частиною рослинних та тваринних клітин. Деякі сполуки азоту у великій концентрації шкідливі для живих організмів, можуть спричинити хвороби та загибель риб.
Азот утворює просту речовину - газоподібний азот, молекули якого складаються з двох атомів N 2 . Цей газ без кольору та запаху є основним компонентом атмосферного повітря, де об'ємна частка N 2 дорівнює 78%. Газоподібний азот трохи розчинний у воді (l 00г H 2 O - 1,5 мл N 2 при 20 ° C). Цей газ хімічно і біологічно інертний: він практично не вступає в хімічні реакції ні на повітрі, ні в розчині і не відіграє суттєвої ролі у хімічних та біохімічних процесах, що протікають в акваріумі. Азот - компонент багатьох сполук, що відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності водних мешканців. Так, він входить у тваринні та рослинні білки. Білки - органічні полімерні речовини, склад яких можна зобразити так:
де R1, R2, R3 - залишки різних органічних амінокислот.
Без азоту неможливе зростання рослин. Поряд з фосфором та калієм, він необхідний у великих кількостях. Рослини можуть поглинати азот у вигляді простих неорганічних сполук (аміак, нітрити, нітрати) і перетворювати на складніші органічні (амінокислоти, білки). Тварини, у тому числі й риби, поглинають азот лише у вигляді органічних речовин (головним чином білків) рослинного походження або з тканин інших тварин.
В результаті розкладання екскрементів риб та інших акваріумних тварин,залишків корму та рослин, загиблих організмів утворюється неорганічна сполука азоту - аміак NH 3 - газ з характерним різким запахом, добре розчинний у воді. Так, при температурі 20°C 1 л води можна розчинити до 700 л аміаку.
Аміак у великих концентраціях – дуже токсична речовина. Він унеможливлює процес дихання. Риби відчувають концентрацію аміаку у воді 0,2 мг/л, а концентрація 1 мг/л більшість акваріумних риб смертельна. www.adh.ru
Аміак має здатність взаємодіяти з іонами водню H + , що знаходяться у воді, йди з молекулами води, утворюючи іони амонію NH 4 + ;
NH 3 + H 2 O = NH 4 + + ВІН ‾
Мал. 11. Співвідношення між аміаком та іонами амонію у воді різної кислотності при температурі 20 про С
Іони амонію значно менш токсичні, ніж аміак. Для запобігання отруєнню риб аміаком необхідно підкислювати воду (якщо це допустимо для мешканців) і підтримувати pH в інтервалі від 6 до 7. Для такого підкислення часто використовують кислоти (оцтову, соляну, фосфорну) або торф'яний настій і відвар. Використовувати кислоти слід дуже обережно, постійно контролюючи значення pH. По-перше, треба враховувати, що можна підвищити кислотність дуже різко, що згубно для риб та багатьох рослин. По-друге, кислота може почати реагувати з ґрунтом, що містить вапняк, та з розчинними у воді гідрокарбонатами кальцію та магнію. При цьому виділяється вуглекислий газ, який у великих концентраціях також є токсичним для риб.
Слід зазначити, що аміак та іони амонію не є кінцевими продуктами розкладання азотовмісних речовин. Молекули NH 3 та іони NH 4 + можуть окислюватися, причому окислення протікає у два етапи. Спочатку утворюються нітрит-іони NO 2 :
NH 3 + 3/2O 2 = NO 2 ‾ + H + + H 2 O
NH 4 + + 3/2O 2 = NO 2 ‾ + 2H + + H 2 O
Нітрит-іони, що утворилися, окислюються далі до нітрат-іонів NO 3 ‾:
NO 2 ‾ + 1/2O 2 = NO 3 ‾
Процеси окислення аміаку та іонів амонію можуть відбуватися під впливом хімічних окислювачів (наприклад, розчиненого у воді кисню), Однак такі реакції протікають повільно. Значно швидше окислювально-відновлювальні реакції протікають під дією бактерій, що існують в акваріумі. Бактерії роду Nitrosomonas здійснюють процес NH 3 (NH 4 + ) → NO 2 ‾, а бактерії роду Nitrobacter – процес NO 2 ‾ → NO 3 ‾.
Особливо швидко перетворення аміаку до нітрат-іонів відбувається при використанні акваріумних фільтрів. У найпростіших їх вода прокачується через шар гравію чи синтетичного матеріалу (поролон, мочалка з полімерних волокон). Багато хто вважає, що ці пристрої лише механічно фільтрують воду, звільняючи її від завислих твердих частинок, проте це не так. У фільтрі, через підвищену концентрацію кисню накопичуються і швидко розмножуються бактерії пологів Nitrisomonas і Nilrobacter, які сприяють перетворенню аміаку та іонів амонію на нітрити та нітрати.
Нітрити та нітрати також надають токсичну дію на живі організми. Особливо висока токсичність нітритів. Вона навіть вища, ніж у аміаку: більшість прісноводних риб гине при концентрації іонів NO 2 0,5 мг/л. Тривале перебування риб у воді з концентрацією нітрит-іонів більше 0,1 мг/л може призвести до смерті. Однак, як правило, нітрити не накопичуються у великих концентраціях у воді через їхнє окислення до нітратів.
Незважаючи на малу токсичність нітратів, ними не можна зловживати. Помічено, що у воді, багатій на нітрати, риби (особливо мальки) ростуть повільніше, важчерозмножуються, раніше втрачають здатність до розмноження. Таким чином, бажано, щоб концентрація нітратів в акваріумній воді не перевищувала 20 мг/л. Надмірна кількість нітратів можна зменшити, або застосовуючи фільтри з адсорбентами (активованим вугіллям та ін), або регулярно проводячи часткову заміну води. Порівняння токсичності аміаку, нітратів та нітритів наведено на рис. 12.
Мал. 12. Порівняльна характеристика токсичності сполук азоту.
Усі процеси, пов'язані з сполуками азоту, які у акваріумі, можна як схеми, зображеної на рис. 13.