Токсичность азотных соединений

Сам по себе газообразный азот, молекулы которого состоят из двух атомов N₂, химически и биологически инертен и практически безвреден. А вот азотные соединения, накапливающиеся в аквариуме, способны нанести вред его обитателям. Схематически изменение концентраций соединений азота в аквариуме в процессе нитрификации и изображено на графике.

Изменение концентраций соединений азота в аквариуме

Согласно "Перечню рыбохозяйственных нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение" (М.: Изд. ВНИРО, 1999), ПДК азотных соединений для рыб:
аммиак — 0,05 мг/л;
аммоний — 0,5 мг/л;
нитрит — 0,08 мг/л (значение нитритно-азотной концентрации);
нитрат — 40 мг/л.

Хотя практика показывает, что аквариумные рыбы кратковременно способны переносить значительно более высокие дозы нитрогенов, эти значения не следует превышать.

Аммиак является сильно токсичным соединением. Он легко попадает в кровь и внутренние органы рыбы, накапливается там и потом выводится очень долго, вплоть до недель, т.е. рыба единожды отравившаяся аммиаком может через какое-то время погибнуть, причем без всяких внешних признаков. Отравления аммиаком также делает рыб подверженными стрессу и ослабляет их сопротивляемость болезням. Летальный уровень неионизированного аммиака составляет примерно 0,2–0,5 мг/л для различных видов рыб. Ионы аммония тоже токсичны, но в меньшей степени. Токсичность аммиака уменьшается в соленой воде. Соотношение концентраций NH₃ и NH₄⁺ в воде также зависит от ее кислотности и температуры: в кислой и холодной воде аммиак практически отсутствует, в щелочной и теплой среде его концентрация возрастает. Поэтому в аквариумной литературе советуют подкислять воду для предотвращения отравления рыб. Понижение pH действительно приводит к снижению токсичности аммиака, однако при этом активность нитрифицирующих бактерий, перерабатывающих аммиак падает. А при pH ниже 5, их жизнедеятельность практически прекращается.

Проблема усугубляется тем, что имеющиеся в нашем распоряжение тесты показывают общую концентрацию аммонийных соединений, не отделяя аммиак от аммония. Их процентное соотношение можно определить, используя специальные таблицы, исходя из показателей pH и температуры воды. Но лучше всего устроить фильтрацию так, чтобы тест показывал нулевое значение.

Существующее однако мнение, что при значениях рН=7 и менее риск вероятность аммиачного отравления является практически нулевым. В подтверждение чего указывается, что в "доцихлидную" эпоху, когда аквариумисты содержали преимущественно тропических "кисловодных" рыб, случаи отравлений аммиаком были очень редки, и эта проблема возникла только с наступлением "моды" на африканских цихлид, требующих щелочной воды. На мой взгляд, это неверная аргументация, т.к она не принимает во внимание тот существенный момент, что в прежние времена все аквариумы, в т.ч. выростные, в обязательном порядке содержали растения, которые и выполняли роль естественного биофильтра и аэратора, причем довольно успешно. Тем более, как выше указано, ионы аммония тоже не безвредны и при накапливании могут вызвать длительное отравление.

Отдельной проблемой является наличие аммонийных соединений (далее по тексту мы будем называть их обобщенно "аммиак") в водопроводной воде — в период осенних дождей и весеннего паводка концентрация может достигать 0,5–1 мг/л. Более детально это рассмотрено в статье "Проблема подменной воды. Хлор. Аммиак". Причем здесь аммиак опасен даже не столько своей абсолютной концентрацией, сколько резким скачком его содержания в аквариуме при обильной подмене воды.

Нитрит также ядовит. Длительное пребывание рыб в воде с нитритно-азотной концентрацией более 0,1 мг/л (или общей нитритно-ионовой концентрацией более 0,33 мг/л) нежелательно, летальными могут оказаться дозы от 1 мг/л.

Примечание: существуют две измерительные шкалы содержания нитрита: общей нитритно-ионовой концентрации (NO₂^-), т.е. содержание азота и кислорода; и нитритно-азотной концентрации (NO₂^–N), т.е. содержание только азота в нитрит-ионе. Коэффициент соотношения этих показателей равен 3,3, то есть, зная одно значение, можно вычислить другое. В книгах обычно указывается показатель нитритно-азотной концентрации, а вот в аквариумных тестах — как правило общей нитритно-ионовой.

Хочу еще раз подчеркнуть — в нормально функционирующем аквариуме содержание аммиака и нитрита должно быть нулевым.

Нитраты - значительно менее токсичны, чем аммиак и нитриты. Безопасной для большинства видов рыб считается концентрация ионов NO₃^- до 50 мг/л. Хотя известны случаи аквариумов с содержанием нитрата до 400 мг/л (!!!), что ни в коем случае не должно рассматриваться как рекомендация к действию. В тоже время, существуют виды цихлид, например, у дикарей Uaru fernandezyepezi самочувствие ухудшается уже при концентрации 10-20 мг/л. Однако даже если мы не видим очевидных признаков отравления или ухудшения самочувствия, рыба внешне здорова и нерестится, в долговременном аспекте нитраты являются одной из главных причин гексамитоза и др. заболеваний у проблемных видов и возрастных рыб и оказывают воздействие даже более вредное, чем неправильное кормление, хотя негативный их эффект проявляется не сразу. Даже в относительно небольших и формально "безопасных" концентрациях нитраты незаметно, но верно укорачивают срок жизни нашим питомцам. Также есть основания предположить наличие токсичного "кумулятивного эффекта" при сочетании с нитратов с нитритным или аммонийным фоном (при недостаточной биофильтрации). Поэтому и для сравнительно неприхотливых видов, лучше установить такой режим подмен воды, чтобы концентрация NO₃^- была минимальной. Следует также избегать резких изменений концентрации нитратов не только в большую сторону, но и в меньшую, в частности, при пересадке рыб в другую емкость или при больших подменах воды.

Примечание: Наиболее велики концентрации нитратов в так называемой "старой" воде. В прежние времена аквариумистика строилась на принципе, что "старая" вода более всего подходит для аквариума и обладает лечащим действием. Современное цихлидоводство практикует регулярные подмены воды или протоку. Однако не перевелись еще те, кто воду либо вообще не подменивает, либо делает это очень редко. И что более всего непостижимо, рыба у них даже живет, хотя казалось бы при таких концентрациях NO₃^- должна была давно отправиться в мир иной, предварительно переболев всеми известными болезнями. Естественно, безнаказанно такое проходит только в отношении самых неприхотливых видов цихлид: астронотусов, некоторых цихлазом, хемихромисов, зебр и т.п. Тем не менее это приводит к мысли, что "лечебные свойства старой воды" действительно существуют. Одно из возможных объяснений заключается в том, что нитраты отрицательно влияют не только на рыб, но и подавляют патогенные организмы. И если рыбы худо-бедно как-то адоптируются к токсичной среде, хотя конечно долголетия это им не прибавляет, то бактерии и паразиты в ней гибнут. Выше мы отметили, что негативное воздействие нитрата в аквариуме чаще всего проявляется не как явное отравление, а в виде увеличения заболеваемости. И с этой точки зрения вполне возможно, что концентрации NO₃^- в пределах 70–150 мг/л, образующиеся из-за недостаточно частых и(или) больших подмен воды, являются даже более опасными (чтобы снизить иммунитет рыб — уже достаточно, чтобы подавить болезнетворные организмы — нет), чем когда без подмен воды нитраты зашкаливают далеко за 200 мг/л. Изложенное не может являться практическим руководством, но позволяет более широко обозреть рассматриваемую проблему.

Симптомы отравления рыб азотными соединениями достаточно хорошо описаны в литературе. В частности, об этом можно прочесть в статье "Состав аквариумной воды: основные проблемы", размещенной на веб-сайте vitawater.ru. Оттуда же можно узнать, как с помощью специальных препаратов, как фирменных, так и "народных" (соль, марганцовка, метиленовая синь) улучшить самочувствие рыбок. Однако если изначально сделать все по уму: оснастить аквариум хорошим фильтрационным оборудованием и обеспечить должный режим обслуживания, т.е. устранить причину "заболевания", не будет нужды бороться с его симптомами.

Виды фильтрации

Основное назначение аквариумных фильтров — очистка воды, удаление из нее нежелательных составляющих (органических и минеральных частиц, молекул, ионов, микроорганизмов). Фильтрацию можно разделить на три основных вида:

— механическая;
— биологическая;
— химическая.

Механическая фильтрация — улавливание взвешенных в воде частиц. При механической фильтрации поток воды проходит через какой-либо мелкопористый материал, на котором задерживаются сравнительно крупные частички грязи и аквариумного мусора. В качестве фильтрующего субстрата обычно применяются синтетические губки и мочалки, специальный поролон, синтепон и т.д.

Теоретически, эффективность очистки возрастает при уменьшении размера частиц фильтрующего материала или диаметра проходных каналов. Однако это уменьшение возможно лишь до определенных пределов, поскольку при этом начинает возрастать сопротивление потоку жидкости и снижается производительность фильтра. Считается, что лучше применять фильтрующие элементы с различной величиной проходных каналов. Вода, последовательно минуя слои со все уменьшающимися каналами, будет равномерно очищаться во всем объеме фильтра. Во внешних и в некоторых видах внутренних фильтров используется многослойный фильтрующий элемент (керамические кольца — крупнопористые и мелкопористые губки — синтепон). При работе механического фильтра в нем происходит накопление отфильтрованного материала, поэтому необходимо регулярно проводить промывку фильтрующего элемента.

К механической фильтрации можно и отнести и регулярную чистку дна сифоном (сифонка грунта) при подменах воды.

Биологическая фильтрация — многостадийный, многоступенчатый процесс, осуществляемый аммонифицирующими и нитрифицирующими, по разложению органики и преобразованию сильнотоксичных аммиака, аммония и нитрита в малотоксичный нитрат (а при полном цикле — в газообразные азот). Этот процесс может протекать естественным образом непосредственно в аквариуме, но для получения хорошего результата требует специального устройства — биофильтра.

Биологическая и механическая фильтрация тесно между собой связаны. Во-первых, потому, что один и тот же фильтр может выполнять роль и механического, и биологического. Во-вторых, тем, что задача очистки аквариума от органических нечистот решается одновременно как в биологически, посредством нитрификации, так и механически, т.е непосредственно удалением грязи из аквариума. И таким образом сильная механическая фильтрация ослабляет нагрузку, ложащуюся на биофильтр, и наоборот.

Химическая фильтрация, под которой в аквариумной практике понимают прежде всего сорбцию, является специфичным видом. С помощью химических фильтров из аквариумной (или вновь заливаемой) воды удаляются вредные органические и неорганические вещества, а также могут изменяться параметры воды и вноситься в нее полезные вещества. В зависимости от характера сорбции различают адсорбенты — тела, поглощающие вещество на своей (обычно сильно развитой) поверхности, и химические поглотители, которые связывают поглощаемое вещество, вступая с ним в химическое взаимодействие. Отдельную группу составляют ионообменные сорбенты, поглощающие из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа. Химическая фильтрация наиболее распространена и популярна с помощью активированного угля в качестве адсорбента. Применяется и ряд других химических наполнителей. Это минералы из группы цеолитов, синтетические ионообменные смолы, а также торф. Цеолиты и ионообменные смолы поглощают аммиак, нитраты, фосфаты и др. и вместо них выделяют безвредные ионы натрия, хлора, сульфата и т.д. Торф слегка подкисляет воду и вносит в нее различные биологически активные вещества. К химической фильтрации можно отнести и пеноотделительные колонки, которые удаляют органические молекулы из воды прежде, чем они будут разложены с выделением аммиака. Озонаторы тоже в какой-то степени выполняют химическую фильтрацию путем окисления органики.

Кроме фильтрации, в аквариумной практике применяется также стерилизация воды как метод ее очистки. Способами стерилизации являются озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Поиск по сайту: