Organik maddenin ayrışması sırasında toprakta, gübrede ve suda oluşan amonyak, hızla nitro ve ardından nitrik asite oksitlenir. Bu işleme nitrifikasyon denir.

19. yüzyılın ortalarına kadar, daha doğrusu L. Pasteur'ün çalışmalarından önce, nitrat oluşumu olgusu, amonyak oksidasyonunun atmosferik oksijenle kimyasal reaksiyonu olarak açıklanmış ve toprağın kimyasal bir rol oynadığı varsayılmıştı. katalizör. L. Pasteur nitrat oluşumunun mikrobiyolojik bir süreç olduğunu öne sürdü. Bu varsayımın ilk deneysel kanıtı 1879'da T. Schlesing ve A. Münz tarafından elde edildi. Bu araştırmacılar atık suyu uzun bir kum ve CaCO3 kolonundan geçirdiler. Filtreleme sırasında amonyak yavaş yavaş ortadan kayboldu ve nitratlar ortaya çıktı. Kolonun ısıtılması veya antiseptik eklenmesi amonyağın oksidasyonunu durdurdu.

Ancak ne adı geçen araştırmacılar ne de nitrifikasyon çalışmalarına devam eden mikrobiyologlar nitrifikasyon patojenlerinin kültürlerini izole edemediler. Sadece 1890-1892'de. S. N. Vinogradsky, özel bir teknik kullanarak saf nitrifikasyon kültürlerini izole etti. S. N. Vinogradsky, nitrifikasyon bakterilerinin organik maddeler içeren sıradan besin ortamlarında çoğalmadığı varsayımını yaptı. Bu oldukça doğruydu ve seleflerinin başarısızlıklarını açıklıyordu. Nitrifikasyon maddelerinin, çevredeki organik bileşiklerin varlığına karşı çok duyarlı olan kemolitoototroflar olduğu ortaya çıktı. Bu mikroorganizmalar mineral besin ortamı kullanılarak izole edildi.

S. N. Vinogradsky nitrifikasyonun iki grubu olduğunu tespit etti - bir grup amonyağı nitröz asite oksitler (NH4+→NO2-) - nitrifikasyonun ilk aşaması, diğeri nitröz asidi nitrik asite oksitler (NO2-→NO3-) - ikinci aşama nitrifikasyon.

Her iki grubun bakterileri şu anda Nitrobacteriaceae familyasında sınıflandırılmaktadır. Bunlar tek hücreli gram negatif bakterilerdir. Nitrifikasyon bakterileri arasında çubuk şeklinde, elipsoidal, küresel, kıvrımlı ve loblu, pleomorfik gibi çok farklı morfolojilere sahip türler vardır. Farklı Nitrobacteriaceae türlerinin hücre boyutları, genişliği 0,3 ila 1 µm ve uzunluğu 1 ila 6,5 ​​µm arasında değişir. Polar, subpolar ve peritrichial flagelasyona sahip hareketli ve hareketsiz formlar vardır. Tomurcuklanarak çoğalan Nitrobacter hariç, esas olarak bölünerek çoğalırlar. Hemen hemen tüm nitrifikasyon maddeleri, farklı türlerin hücrelerinde şekil ve konum bakımından önemli ölçüde değişen, iyi gelişmiş bir intrasitoplazmik membran sistemine sahiptir. Bu zarlar fotosentetik mor bakterilerinkine benzer.

Nitrifikasyonun ilk aşamasının bakterileri beş cinsle temsil edilir: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus ve Nitrosovibrio. Bugüne kadar ayrıntılı olarak incelenen tek mikroorganizma Nitrosomonas europaea'dır.

Nitrosomonaslar 0,8 - 1X1-2 mikron ölçülerinde kısa oval çubuklardır. Sıvı kültürde Nitrosomonaslar bir dizi gelişim aşamasından geçer. İki ana olanı, hareketli bir form ve hareketsiz bir zooglea ile temsil edilir. Hareketli formda bir subpolar flagellum veya bir flagella demeti bulunur. Nitrosomonas'a ek olarak, nitrifikasyonun ilk aşamasına neden olan diğer bakteri cinslerinin temsilcileri de tanımlanmıştır.

Nitrifikasyonun ikinci aşaması Nitrobacter, Nitrospira ve Nitrococcus cinslerinin temsilcileri tarafından gerçekleştirilir. En fazla sayıda çalışma Nitrobacter winogradskii ile gerçekleştirilmiştir ancak diğer türler de tanımlanmıştır (Nitrobacter agilis, vb.).

Nitrobacter uzun, kama veya armut şeklindedir ve daha dar ucu genellikle gaga benzeri bir şekle kıvrılır. G. A. Zavarzin'in araştırmasına göre, Nitrobacter üremesi tomurcuklanma yoluyla gerçekleşir ve yanal bir flagelluma sahip olduğu için yavru hücre genellikle hareketlidir. Gelişim döngüsündeki hareketli ve hareketsiz aşamaların değişimi bilinmektedir. Nitrifikasyonun ikinci aşamasına neden olan diğer bakteriler de tanımlanmıştır.

Nitrifikasyon bakterileri genellikle amonyak veya nitritler (oksitlenebilir substratlar) ve karbondioksit (ana karbon kaynağı) içeren basit mineral ortamlarda kültürlenir. Bu organizmalar nitrojen kaynağı olarak amonyak, hidroksilamin ve nitritleri kullanır.

Nitrifikasyon bakterileri pH 6-8,6'da gelişir, optimum pH 7,5-8'dir. 6'nın altındaki ve 9,2'nin üzerindeki pH değerlerinde bu bakteriler gelişmez. Nitrifikasyon maddelerinin geliştirilmesi için en uygun sıcaklık 25-30°C'dir. Farklı Nitrosomonas europaea suşlarının sıcaklıkla ilişkisi üzerine yapılan bir çalışma, bazılarının 26°C veya yaklaşık 40°C'de optimum gelişime sahip olduğunu, diğerlerinin ise 4°C'de oldukça hızlı büyüyebildiğini gösterdi.

Nitrifikasyon maddeleri zorunlu aeroblardır. Oksijenin yardımıyla amonyağı nitröz asite (nitrifikasyonun ilk aşaması) oksitlerler:

NH4++11/22О2→NO2-+H2O+2H+

Ve sonra nitröz asitten nitrik asite (nitrifikasyonun ikinci aşaması):

NO2-+1/2O2→NO3-

Nitrifikasyon işleminin birkaç aşamada gerçekleştiğine inanılmaktadır. Amonyak oksidasyonunun ilk ürünü hidroksillerdir ve bu daha sonra nitroksite (NOH) veya peroksonitrite (ONOOH) dönüştürülür ve bu da daha sonra nitrit veya nitrit ve nitrata dönüştürülür.

Nitroksil, hidroksilamin gibi, görünüşe göre hiponitrite dimerleşebilir veya nitrifikasyon işleminin bir yan ürünü olan nitröz oksit N2O'ya dönüşebilir.

İlk reaksiyona (amonyumdan hidroksilamin oluşumu) ek olarak, sonraki tüm dönüşümlere, mikrobiyal hücrelerin CO2'yi bağlaması ve diğer biyosentetik işlemler için gerekli olan ATP formundaki yüksek enerjili bağların sentezi eşlik eder.

Nitrifikasyon maddeleri tarafından CO2'nin sabitlenmesi, indirgeyici pentoz fosfat döngüsü veya Calvin döngüsü yoluyla gerçekleşir. Karbondioksitin sabitlenmesinin bir sonucu olarak, yalnızca karbonhidratlar oluşmaz, aynı zamanda bakteriler için önemli olan diğer bileşikler de oluşur - proteinler, nükleik asitler, yağlar vb.

Yakın zamana kadar var olan fikirlere göre nitrifikasyon bakterileri zorunlu kemolitoototroflar olarak sınıflandırılıyordu.

Artık nitrifikasyon bakterilerinin bazı organik maddeleri kullanma yeteneğini gösteren veriler elde edildi. Böylece, maya otolizatı, piridoksin, glutamik asit ve serinden elde edilen nitritin varlığında Nitrobacter'in büyümesi üzerinde uyarıcı bir etki kaydedildi. Bu nedenle nitrifikasyon bakterilerinin ototrofik beslenmeden heterotrofik beslenmeye geçiş yeteneğine sahip olduğu varsayılmaktadır. Nitrifikasyon bakterileri, geleneksel besin ortamlarında hala büyüyemez, çünkü bu tür ortamlarda bulunan büyük miktardaki kolayca sindirilebilir organik maddeler, bunların gelişimini geciktirir.

Bu bakterilerin laboratuvar koşullarında organik maddeye karşı olumsuz tutumu, doğal ortamlarıyla çelişiyor gibi görünmektedir. Nitrifikasyon bakterilerinin örneğin çernozemlerde, gübrede, kompostlarda, yani çok fazla organik maddenin bulunduğu yerlerde iyi geliştiği bilinmektedir.

Bununla birlikte, topraktaki kolayca oksitlenebilen karbon miktarını, nitrifikasyon maddelerinin mahsullerde muhafaza ettiği organik madde konsantrasyonlarıyla karşılaştırırsak, bu çelişki kolayca ortadan kaldırılır.Böylece, topraktaki organik madde esas olarak hümik maddelerle temsil edilir; Çernozemdeki toplam karbonun %71-91'i ve sindirilebilir suda çözünebilen organik madde, toplam karbonun %0,1'inden fazlasını oluşturmaz. Sonuç olarak nitrifikasyon yapanlar toprakta büyük miktarlarda kolayca sindirilebilen organik maddeyle karşılaşmazlar.

Nitrifikasyon sürecinin aşamalı doğası, sözde metabiyozun, yani bir mikroorganizmanın hayati aktivitesinin israfı üzerine birbiri ardına gelişmesi durumunda mikropların bu tür trofik ilişkilerinin tipik bir örneğidir. Gösterildiği gibi, amonifiye edici bakterilerin atık ürünü olan amonyak, Nitrosomonas tarafından kullanılır ve en son oluşan nitritler, Nitrobacter için yaşam kaynağı görevi görür.

Nitrifikasyonun tarım için önemi ile ilgili soru ortaya çıkıyor. Nitrat birikimi farklı topraklarda farklı oranlarda meydana gelir. Ancak bu süreç doğrudan toprağın verimliliğine bağlıdır. Toprak ne kadar zengin olursa, o kadar fazla nitrik asit birikebilir. Nitrifikasyon kapasitesine bağlı olarak toprakta bitkilerin kullanabileceği azotun belirlenmesine yönelik bir yöntem vardır. Bu nedenle nitrifikasyonun yoğunluğu toprağın tarımsal özelliklerini karakterize etmek için kullanılabilir.

Aynı zamanda nitrifikasyon sırasında yalnızca bir bitki besin maddesinin (amonyak) başka bir forma (nitrik asit) dönüşümü gerçekleşir. Ancak nitratların bazı istenmeyen özellikleri vardır. Amonyum iyonu toprak tarafından emilirken, nitrik asit tuzları kolaylıkla yıkanarak dışarı atılır. Ayrıca nitratlar, toprağın nitrojen rezervlerini de tüketen denitrifikasyon yoluyla N2'ye indirgenebilir. Bütün bunlar nitratların bitkiler tarafından kullanım oranını önemli ölçüde azaltır. Bir bitki organizmasında nitrik asit tuzlarının sentez için kullanıldığında indirgenmesi gerekir, bu da enerji gerektirir. Amonyum doğrudan kullanılır. Bu bağlamda, bakteri nitrifikasyonun aktivitesini baskılayan ve diğer organizmalara zararsız olan spesifik inhibitörlerin kullanılmasıyla nitrifikasyon işleminin yoğunluğunun yapay olarak azaltılmasına yönelik yaklaşımlar hakkında soru gündeme gelmektedir.

Bazı heterotrofik mikroorganizmaların nitrifikasyon yapabildiğine dikkat edilmelidir. Heterotrofik nitrifikasyon maddeleri arasında Pseudomonas, Arthrobacter, Corynebacterium, Nocardia cinsinden bakteriler ve Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium cinsinden bazı mantarlar bulunur. Arthrobacter sp. Amonyağı organik substratların varlığında oksitleyerek hidroksilamini ve ardından nitrit ve nitratı oluşturur.

Bazı bakteriler, amidler, aminler, hidroksamik asitler, nitro bileşikleri (alifatik ve aromatik), oksimler vb. gibi nitrojen içeren organik maddelerin nitrifikasyonuna neden olabilir.

Heterotrofik nitrifikasyon doğal koşullarda (toprak, rezervuarlar ve diğer substratlar) meydana gelir. Özellikle atipik koşullarda (örneğin, alkali toprakta yüksek miktarda organik C - ve N - bileşiği vb. olduğunda) baskın bir önem kazanabilir. Heterotrofik mikroorganizmalar bu atipik koşullar altında yalnızca nitrojen oksidasyonuna katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda toksik maddelerin oluşumuna ve birikmesine de neden olabilir; kanserojen ve mutajenik etkileri olan maddelerin yanı sıra kemoterapötik etkileri olan bileşikler. Bu bileşiklerin bir kısmı nispeten düşük konsantrasyonlarda bile insanlara ve hayvanlara zararlı olduğundan, doğal koşullarda oluşumları dikkatle araştırılmalıdır.

NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER

amonyak ve amonyum tuzlarını nitrik asit tuzlarına dönüştürür - nitratlar: nitrozobakteriler, nitrobakteriler. Topraklarda ve su kütlelerinde dağıtılır.

TSB. Modern açıklayıcı sözlük, TSB. 2003

Ayrıca sözlüklerde, ansiklopedilerde ve referans kitaplarında Rusçadaki yorumlara, eşanlamlılara, kelimelerin anlamlarına ve NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLERİN ne olduğuna bakın:

• NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER
  amonyak ve amonyum tuzlarını nitrik asit tuzlarına dönüştürür - nitratlar: nitrozobakteriler, nitrobakteriler. Topraklarda dağıtılır ve ...
• NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER
  amonyak ve amonyum tuzlarını nitratlara dönüştüren bakteriler; aerobik, gram negatif, hareketli (kamçığa sahip); toprak ve su kütlelerinde yaşar. ...
• BAKTERİLER Ansiklopedi Biyoloji'de:
  , oluşturulmuş bir çekirdeğin yokluğuyla karakterize edilen mikroskobik, genellikle tek hücreli organizmalar (bkz. prokaryotlar). Her yere dağıtılır: toprakta, suda, havada, ...
• BAKTERİLER Büyük Ansiklopedik Sözlük'te:
  (Yunanca bakteriden - çubuk) mikroskobik, ağırlıklı olarak tek hücreli organizmalardan oluşan bir grup. Onlar “nükleer öncesi” formlara (prokaryotlara) aittirler. Modern sınıflandırmanın temeli...
• BAKTERİLER Büyük Sovyet Ansiklopedisi, TSB'de:
  (Yunan bakterisi - çubuk), çok sayıda deoksiribonükleik asit (DNA) içeren, hücre duvarına sahip, çoğunlukla tek hücreli, mikroskobik organizmalardan oluşan büyük bir grup (tip), ...
• BAKTERİLER
• BAKTERİLER Modern Ansiklopedik Sözlük'te:
  (Yunanca bakteriyon - çubuk kelimesinden gelir), mikroskobik ağırlıklı tek hücreli organizmalardan oluşan bir grup. Bir hücre duvarına sahiptirler ancak açıkça tanımlanmış bir çekirdeğe sahip değildirler. Çoğaltılıyor...
• BAKTERİLER Ansiklopedik Sözlük'te:
  [eski Yunancadan (pal (och) ka)] yalnızca mikroskop altında görülebilen alt tek hücreli bitki organizmaları. Doğada yaygın olarak bulunur (çürümeye, fermantasyona neden olur...)
• nitrifikasyon
  NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER, amonyak ve amonyum tuzlarını nitrojen tuzlarına dönüştürür - nitratlar: nitrozobakteriler, nitrobakteriler. Topraklarda dağıtılır ve ...
• BAKTERİLER Büyük Rus Ansiklopedik Sözlüğünde:
  BAKTERİLER (Yunanca bakt;rion - çubuk kelimesinden gelir), esas olarak mikroskobik gruptur. Tek hücreli organizmalar. Onlar “nükleer öncesi” formlara (prokaryotlara) aittirler. Bağlı olarak …
• BAKTERİLER
• BAKTERİLER Collier'in Sözlüğünde:
  bir zarla çevrili bir hücre çekirdeğinin bulunmaması ile karakterize edilen büyük bir tek hücreli mikroorganizma grubu. Ancak bakterinin genetik materyali (deoksiribonükleik asit veya DNA) ...
• BAKTERİLER Yeni Yabancı Kelimeler Sözlüğünde:
  ((gr. bakteria pal(och)ka) hücre duvarı olan, ancak oluşmuş bir çekirdeği olmayan, mikroskopik, ağırlıklı olarak tek hücreli organizmalardan oluşan grup (tip) (rolü ...
• BAKTERİLER Yabancı İfadeler Sözlüğünde:
  [grup (tip) mikroskobik, ağırlıklı olarak. Hücre duvarı olan, ancak oluşturulmuş bir çekirdeği olmayan tek hücreli organizmalar (rolünü bir deoksiribonükleik asit molekülü oynar...
• BAKTERİLER Efremova'nın Rus Dilinin Yeni Açıklayıcı Sözlüğünde:
  pl. Tek hücreli...
• BAKTERİLER Lopatin'in Rus Dili Sözlüğünde:
  bakteri, -y, birimler. -'eria, ...
• BAKTERİLER Rus Dilinin Tam Yazım Sözlüğünde:
  bakteriler, birimler -eria...
• BAKTERİLER Yazım Sözlüğünde:
  bakteri, -y, birimler. -'eria, ...
• BAKTERİLER Modern Açıklayıcı Sözlük, TSB'de:
  (Yunanca bakteriyon - çubuktan), mikroskobik, ağırlıklı olarak tek hücreli organizmalardan oluşan bir grup. Onlar “nükleer öncesi” formlara (prokaryotlara) aittirler. Modern sınıflandırmanın temeli...
• BAKTERİLER Ephraim'in Açıklayıcı Sözlüğünde:
  bakteri pl. Tek hücreli...
• BAKTERİLER Efremova'nın Yeni Rus Dili Sözlüğünde:
  pl. Tek hücreli...
• BAKTERİLER Rus Dilinin Büyük Modern Açıklayıcı Sözlüğünde:
  pl. Tek hücreli...
• BAKTERİLER: BAKTERİLER VE HASTALIKLAR Collier'in Sözlüğünde.
• MİKROORGANİZMA NİTRİKASYONU Tıbbi açıdan:
  (nitrifikasyon bakterileri ile eşanlamlı) amonyak ve amonyum tuzlarının nitritlere ve nitritlerin nitratlara oksidasyonuna neden olan aerobik toprak bakterileri ...
• BAKTERİ NİTRFİKASYONU Tıbbi açıdan:
  Bakınız Mikroorganizmalar...
• KROMOJENİK BAKTERİLER
  çeşitli boyalar veya pigmentler oluşturarak bunların doğada ve yapay kültürlerde birikmesi sonucu farklı renklerde renklenmesi...
• KÜKÜRT BAKTERİLERİ Brockhaus ve Euphron'un Ansiklopedik Sözlüğünde.
• PARLAK BAKTERİLER Brockhaus ve Euphron'un Ansiklopedik Sözlüğünde:
  (fotojenik) - bakteriler arasında dikkate değer fizyolojik gruplardan biri. Balık, kerevit ve denizlerin ölü sakinlerinin parlamasının, hatta fosforesansının nedenidirler...
• KROMOJENİK BAKTERİLER
  ? çeşitli boyalar veya pigmentler oluşturarak bunların doğada ve yapay kültürlerde birikmesi sonucu renklenir ...
• KÜKÜRT BAKTERİLERİ* Brockhaus ve Efron Ansiklopedisinde.
• PARLAK BAKTERİLER Brockhaus ve Efron Ansiklopedisinde:
  (fotojenik)? bakteriler arasında dikkate değer fizyolojik gruplardan biridir. Onlar? Denizlerin ölü sakinlerinin parlamasının, diğer bir deyişle fosforlu olmasının nedeni...
• BAKTERİLER: BAKTERİLERİN YAPISI VE YAŞAM AKTİVİTELERİ Collier'in Sözlüğünde:
  BAKTERİYE makalesine Bakteriler, çok hücreli bitki ve hayvanların hücrelerinden çok daha küçüktür. Kalınlıkları genellikle 0,5-2,0 mikron, uzunlukları ise ...
• KEMOSENTEZLEYİCİ BAKTERİLER Ansiklopedi Biyoloji'de:
  , kimyasal reaksiyonların enerjisini (solunum sırasında inorganik maddelerin oksidasyonu) karbon - karbondioksit kaynağı olarak kullanır. Nitrifikasyon bakterisi bulundu...
• VINOGRADSKY SERGEY NIKOLAEVICH Kısa Biyografik Ansiklopedi'de:
  Vinogradsky, Sergei Nikolaevich - ünlü botanikçi, bakteriyolog. 1856'da doğdu. Kiev, St. Petersburg, Strasbourg ve Zürih üniversitelerinde eğitim gördü. ...
• KEMOSENTEZ Büyük Sovyet Ansiklopedisi, TSB'de:
  (kemo... ve sentezden), daha doğrusu - kemolitoototrofi, tek karbon kaynağı olarak CO2'yi özümseyebilen bazı bakterilerin beslenme özelliği olan bir tür...
• METABOLİZMA Büyük Sovyet Ansiklopedisi, TSB'de:
  Maddeler veya metabolizma, yaşamın temelini oluşturan canlı sistemlerde maddelerin ve enerjinin dönüşümünün doğal düzenidir.
• MİKROORGANİZMALAR Büyük Sovyet Ansiklopedisi, TSB'de:
  mikroplar, çoğunlukla tek hücreli canlılardan oluşan, yalnızca mikroskop altında görülebilen ve bitki ve hayvanlardan daha basit organize olan büyük bir grup. M'ye...
• AEROBLAR Büyük Sovyet Ansiklopedisi, TSB'de:
  aerobik organizmalar (aero... ve Yunan biyolarından - yaşam), aerobik solunum tipine sahip organizmalar, yani. yaşayabilen ve ...

Bu sitenin oluşturulmasından önce eski zamanlarda tasarlanan bu malzemenin benim için gerçek bir tuzak olduğu ortaya çıktı. İnternet forumlarındaki aktif konumum her seferinde çok fazla kelime yazmamı gerektiriyordu; bilgileri daha sonra kolayca başvurabilmek için derlemek ve sistematize etmek istedim. Aslında bu, tuhaf tropikal balıklar ve uzak biyotoplar hakkında yazmak yerine, boruların ve süngerlerin loş dünyasına yeni bir düzeyde dalma anlamına geliyordu. Ve sonunda hiçbir şey yazmayı bıraktım. Eğer Sergei Anikshtein beni çalışmayı az çok okunabilir bir duruma getirmeye ve cesaretimi toplayıp yayınlamaya teşvik etmeseydi, materyal muhtemelen bilgisayarımda kalacaktı. Metin, bir takım yeni paragrafların eklenmesine rağmen oldukça kabadır. Yıllar sonra bile bazı noktalar bana tartışmalı geliyor veya en azından ek doğrulama gerektiriyor. Ancak akvaryum çiftçiliği tek bir doğru görüşün olabileceği ve olması gereken bir alan değildir ve bazen karşıt kararlar da işimizde aynı derecede iyi sonuçlara yol açabilir. Her halükarda sunulan materyalin bu konuları anlamak isteyen akvaryumcular için iyi bir başlangıç ​​noktası olacağını düşünüyorum. Ancak burada en önemli şey aşırı tekno-fetişizme düşmemek çünkü dünyada kimyasal reaksiyonlardan, filtrelerden ve pompalardan çok daha ilginç ve eğlenceli çok daha fazlası var.

* * *

Modern akvaryum çiftçiliğinde filtreler en önemli yaşam destek araçlarından biridir. Akvaryum, içinde sürekli olarak organik kalıntıların biriktiği kapalı bir biyolojik alandır: balıklar, suyu kirleten salgılar üretir; artı yenmemiş yiyecekler, bitkilerin ölü kısımları vb. Doğal rezervuarlarda, bir kısmı minerallere işlenip bitkiler tarafından asimile edildiği ve diğer kısmı su akışlarıyla birlikte gerçekleştirildiği için sudaki atık konsantrasyonu oldukça stabildir. Bir akvaryumda balık stokunun yoğunluğu doğal olanı önemli ölçüde aşmaktadır, bu nedenle metabolik ürünler ve bunların inorganik türevleri, akvaryum sakinleri üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir.

Bir akvaryumdaki fazla mineral ve organik kalıntıları uzaklaştırmanın ve içindeki balıklar için kabul edilebilir yaşam koşulları oluşturmanın ana yolları filtreleme, temizleme, su değişiklikleri ve emici kimyanın kullanılmasıdır.

Akvaryum uzmanının filtre sistemleri, pompalar, sifonlar ve emicileri kullanma becerisinin yanı sıra belirli miktarda teorik bilgiye de sahip olması gerekir. Modern akvaryum biliminin ayrılmaz bir parçası “nitrojen döngüsü” olarak adlandırılır. Eski kitapları açarsanız, orada biyofiltreler veya nitrojen döngüsü hakkında tek bir kelime bulamazsınız. İlki o zamanlar mevcut değildi, ikincisi ise kendi kendine ilerledi; "eski tarz" akvaryumcular, lansmandan birkaç hafta sonra kendiliğinden oluşan belirli bir "biyolojik denge" hakkında konuşurken bunu yalnızca belirsiz bir şekilde tahmin ettiler. Kural olarak, canlı bitkilerin toksik amonyum bileşiklerini oldukça enerjik bir şekilde emdiği ve küçük artık dozlarda mevcutsa, o zaman esas olarak formda olduğu, "characinka" veya "canlı taşıyıcı" nın yaşadığı, nötr veya asitlendirilmiş suyla yoğun şekilde büyümüş akvaryumlar vardı. nispeten güvenli amonyum iyonları NH 4 +. Üstelik çok sayıda bitki ve az sayıda balığın bulunduğu "Hollanda akvaryumlarına" yapay olarak nitratlar eklendi!

1970'lerden bu yana akvaryum hobisini etkisi altına alan çiklit çılgınlığı, akvaryumcuların biyofiltrasyon konusunda daha bilgili olmasını gerektirdi. Her ne kadar bundan önce bu segment zaten büyük ölçüde deniz akvaryumcuları tarafından yönetiliyordu. Toksik nitrojen sorunuyla ilk karşılaşan onlar oldu ve uygun su arıtma sistemleri geliştirmeye başladılar. “Denizciler” ve çiklit bakıcılarının ardından diğer akvaryumcular da bu soruna değindi ve akvaryum filtrelerinin üretimi, akvaryum endüstrisinin bütün bir dalı haline geldi.

Bu materyal kişisel pratik deneyimi ve çeşitli kaynaklardan derlenen bilgileri özetlemekte ve sistematik hale getirmektedir. Onların listesi sonunda verilmiştir. Su forumlarındaki yayınları ve açıklamaları bu materyali derlememde bana yardımcı olan herkese teşekkür etmek isterim.

Azot döngüsü, nitrifikasyon

Balıklar tarafından tüketilmeyen, dışkıyla atılan yenilmemiş gıdalar ve proteinler, çeşitli mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilen biyolojik dönüşüm döngüsünün başladığı sudaki organik bileşiklerin ana tedarikçileridir. Bu döngünün ilk aşamasında, karmaşık nitrojen içeren organik bileşikler, mineralizasyon adı verilen basit inorganik bileşiklere dönüştürülür. Azot hayvanlar ve bitkiler için gerekli olan ana elementlerden biridir. Hayvansal ve bitkisel proteinlerde bulunur. Balık dışkısının, yiyecek ve bitki artıklarının ve ölü organizmaların ayrışması sonucu amonyak NH3 (amonyak) oluşur. Amonyak, suda bulunan hidrojen iyonları H + ile veya su molekülleri ile etkileşime girerek amonyum iyonları NH4 + (amonyum) oluşturabilir:

NH3 + H + = NH4 +

2NH3 + 3O2 = 2NO2 - + 2H + + 2H2O,

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

ve daha sonra nitrat iyonlarına (“a” harfli) NO 3 - .

2NO 2 - + O 2 = 2NO 3 -.

Amonyak ve amonyum iyonlarının nitrit iyonlarına ve daha sonra nitrat iyonlarına oksidasyon işlemlerine nitrifikasyon denir. Bu işlemler, akvaryumda bulunan nitrifikasyon bakterilerinin etkisi altında aerobik (yani oksijen açısından zengin) bir ortamda gerçekleşir. Nitrifikasyonun pratik anlamı, nitrojen bileşiklerini çok toksik formlardan (amonyak, nitrit) düşük toksik formlara (nitrat) dönüştürmektir. Nitratlar da zararlıdır ancak önceki nitrojen bileşikleri kadar değildir. Ancak nitrojen döngüsü burada bitmiyor. Bunun tersi de var; denitrifikasyon adı verilen ve şu anda çoğunlukla kullanmadığımız bir geri kazanım süreci. Bu nedenle akvaryum uygulamalarında nitrojen döngüsü çoğunlukla yalnızca nitrifikasyon açısından değerlendirilir. Bu açıdan, modern akvaryum bakımı aslında "uzun süreli akış" ilkesine dayanmaktadır. Nitrat, kirli suyun tatlı su ile değiştirilmesiyle akvaryumdan uzaklaştırılır. Nitratı emen canlı bitkiler de önemli bir rol oynar. Bitki örtüsünün çok az olduğu veya hiç olmadığı çiklit akvaryumunda biyosistemin biyolojik dengesi ve balıkların sağlığı büyük ölçüde teknik donanıma ve düzenli bakıma bağlıdır. İyi havalandırma ve filtreleme, böyle bir sistemin normal işleyişi için bir ön koşuldur ve nitrat konsantrasyonunun güvenli bir seviyede tutulması, yoğun tatlı su infüzyonu yoluyla gerçekleştirilir. Bir takım alternatif çözümlerin varlığına rağmen (makalenin üçüncü bölümünde tartışılacak olan biyolojik denitrifikasyon yöntemleri dahil), kovalar ve hortumlar önemli akvaryum ekipmanlarıdır.

Azot bileşiklerinin toksisitesi

Molekülleri iki N2 atomundan oluşan nitrojen gazının kendisi kimyasal ve biyolojik olarak inerttir ve pratik olarak zararsızdır. Ancak akvaryumda biriken nitrojen bileşikleri sakinlerine zarar verebilir. Nitrifikasyon işlemi sırasında akvaryumdaki nitrojen bileşiklerinin konsantrasyonlarındaki değişim grafikte şematik olarak gösterilmiştir.

“Balıkçılık açısından önem taşıyan su kütlelerindeki su için zararlı maddelerin izin verilen maksimum konsantrasyonları (MAC) ve yaklaşık güvenli maruz kalma seviyesi (SAEL) için balıkçılık standartları listesi” ne göre (M.: Yayınevi VNIRO, 1999), nitrojen bileşiklerinin MPC'si balık için:
amonyak - 0,05 mg/l;
amonyum - 0,5 mg/l;
nitrit - 0,08 mg/l (nitrit-nitrojen konsantrasyon değeri);
nitrat - 40 mg/l.

Uygulama, akvaryum balıklarının kısa vadede önemli ölçüde daha yüksek nitrojen dozlarını tolere edebildiğini gösterse de bu değerlerin aşılmaması gerekir.

Amonyak oldukça toksik bir bileşiktir. Balığın kanına ve iç organlarına kolayca girer, orada birikir ve daha sonra çok uzun bir süre, haftalara kadar atılır. Bir zamanlar amonyakla zehirlenen balık, bir süre sonra herhangi bir dış belirti olmaksızın ölebilir. Amonyak zehirlenmesi ayrıca balıkları strese karşı duyarlı hale getirir ve hastalıklara karşı dirençlerini zayıflatır. İyonize olmayan amonyağın öldürücü seviyesi çeşitli balık türleri için yaklaşık 0,2-0,5 mg/L'dir. Amonyum iyonları da toksiktir ancak daha az oranda. Tuzlu suda amonyak toksisitesi azalır. Sudaki NH3 ve NH4 + konsantrasyonlarının oranı aynı zamanda asitliğine ve sıcaklığına da bağlıdır: asidik ve soğuk suda neredeyse hiç amonyak yoktur, alkali ve sıcak bir ortamda konsantrasyonu artar. Bu nedenle akvaryum literatüründe balık zehirlenmesini önlemek için suyun asitlendirilmesi tavsiye edilir. PH'daki bir düşüş aslında amonyağın toksisitesinde bir azalmaya yol açar, ancak aynı zamanda amonyağı işleyen nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi de azalır. Ve 5'in altındaki pH değerlerinde hayati aktiviteleri neredeyse durur.

Sorun, elimizdeki testlerin, amonyağı amonyumdan ayırmadan, amonyum bileşiklerinin toplam konsantrasyonunu göstermesi gerçeğiyle daha da artmaktadır. Yüzdeleri, pH ve su sıcaklığına dayalı özel tablolar kullanılarak belirlenebilir. Ancak filtrelemeyi test sıfır değeri gösterecek şekilde düzenlemek en iyisidir.

Bununla birlikte, 7 veya daha düşük pH değerlerinde amonyak zehirlenmesi riskinin pratikte sıfır olduğu kanısındayız. Bunu desteklemek için, akvaryumcuların esas olarak tropikal "asit-su" balıklarını beslediği "çiklit öncesi" dönemde, amonyak zehirlenmesi vakalarının çok nadir olduğu ve bu sorunun ancak "moda"nın gelişiyle ortaya çıktığı belirtilmektedir. ” alkali suya ihtiyaç duyan Afrika çiklitleri için. Benim görüşüme göre bu yanlış bir argüman çünkü eski zamanlarda tüm akvaryumların dahil olduğu temel noktayı hesaba katmıyor. Fidanlıklar mutlaka doğal bir biyofiltre ve havalandırıcı görevi gören bitkileri içeriyordu ve oldukça başarılıydı. Üstelik yukarıda da belirtildiği gibi amonyum iyonları da zararsız değildir ve biriktiği takdirde uzun süreli zehirlenmelere neden olabilir.

Ayrı bir sorun, musluk suyunda amonyum bileşiklerinin (bundan sonra metinde genel olarak "amonyak" olarak adlandırılacaktır) bulunmasıdır - sonbahar yağmurları ve ilkbahar selleri döneminde konsantrasyon 0,5-1 mg / l'ye ulaşabilir. Bu, "" makalesinde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Üstelik burada amonyak, mutlak konsantrasyonu nedeniyle değil, bol su değişimi sırasında akvaryumdaki içeriğindeki keskin sıçrama nedeniyle çok tehlikelidir.

Nitrit de zehirlidir. Balıkların nitrit-nitrojen konsantrasyonu 0,1 mg/l'den (veya toplam nitrit-iyon konsantrasyonu 0,33 mg/l'den fazla) olan suda uzun süre kalması istenmez; 1 mg/l'lik dozlar öldürücü olabilir.

Not: Nitrit içeriği için iki ölçüm ölçeği vardır: toplam nitrit iyonu konsantrasyonu (NO 2 -), yani. nitrojen ve oksijen içeriği; ve nitrit-azot konsantrasyonu (NO 2 – N), yani. nitrit iyonunda yalnızca nitrojen içeriği. Bu göstergelerin oranı 3,3'tür, yani bir değeri bilerek diğerini hesaplayabilirsiniz. Kitaplar genellikle nitrit-nitrojen konsantrasyonunu gösterir, ancak akvaryum testlerinde kural olarak toplam nitrit-iyon konsantrasyonu gösterilir.

Normal işleyen bir akvaryumda amonyak ve nitrit içeriğinin sıfır olması gerektiğini bir kez daha vurgulamak istiyorum.

Nitratlar, amonyak ve nitritlerden önemli ölçüde daha az toksiktir. NO3 iyonlarının konsantrasyonu çoğu balık türü için güvenli kabul edilir - 50 mg/l'ye kadar. Nitrat içeriği 400 mg/l'ye (!!!) kadar olan akvaryumlar olmasına rağmen, bu hiçbir durumda bir eylem önerisi olarak değerlendirilmemelidir. Aynı zamanda, örneğin vahşiler arasında çiklit türleri de vardır. Uaru fernandezyepezi 10-20 mg/l'lik bir konsantrasyonda refah zaten kötüleşiyor. Bununla birlikte, zehirlenme veya sağlık durumunda bozulmaya dair belirgin belirtiler görmesek bile, balıklar görünüşte sağlıklıdır ve yumurtlar, uzun vadede nitratlar, sorunlu türlerde ve yaşlı balıklarda heksamitozisin ve diğer hastalıkların ana nedenlerinden biridir ve Olumsuz etkileri hemen ortaya çıkmasa da, yanlış beslenmeden bile daha zararlı bir etkidir. Nispeten küçük ve resmen "güvenli" konsantrasyonlarda bile nitratlar, evcil hayvanlarımızın ömrünü fark edilmeden ama kesinlikle kısaltır. Nitrit veya amonyum kökenli nitratlarla (yetersiz biyofiltrasyonla) birleştirildiğinde toksik bir "kümülatif etkinin" varlığını varsaymak için de nedenler vardır. Bu nedenle, nispeten iddiasız türler için, NO3 konsantrasyonu minimum olacak şekilde bir su değişim rejimi ayarlamak daha iyidir. Özellikle balıkları başka bir kaba aktarırken veya büyük su değişimleri sırasında nitrat konsantrasyonunda ani değişikliklerden yalnızca yukarıya değil aynı zamanda aşağıya doğru da kaçınmalısınız.

Azot bileşikleriyle balık zehirlenmesinin belirtileri literatürde oldukça iyi anlatılmıştır. Özellikle bunu vitawater.ru web sitesinde yayınlanan “Akvaryum suyunun bileşimi: ana problemler” makalesinde okuyabilirsiniz. Buradan hem markalı hem de "halk" özel müstahzarları (tuz, potasyum permanganat, metilen mavisi) kullanarak balığınızın sağlığını nasıl iyileştireceğinizi öğrenebilirsiniz. Bununla birlikte, başlangıçta her şeyi akıllıca yaparsanız: akvaryumu iyi filtreleme ekipmanıyla donatın ve uygun bakımı sağlayın; “hastalığın” nedenini ortadan kaldırırsanız semptomlarıyla uğraşmanıza gerek kalmayacaktır.

Filtreleme türleri

Akvaryum filtrelerinin temel amacı suyu arıtmak ve içindeki istenmeyen bileşenleri (organik ve mineral parçacıklar, moleküller, iyonlar, mikroorganizmalar) uzaklaştırmaktır. Filtrasyon üç ana tipe ayrılabilir:

Mekanik;
- biyolojik;
- kimyasal.

Mekanik filtreleme- Suda asılı kalan parçacıkların yakalanması. Mekanik filtrelemede su akışı, üzerinde nispeten büyük kir parçacıklarının ve akvaryum kalıntılarının tutulduğu bazı ince gözenekli malzemelerden geçer. Filtreleme altlığı olarak genellikle sentetik süngerler ve bezler, özel köpük kauçuk, sentetik dolgu polyesteri vb. kullanılır.

Teorik olarak filtre malzemesinin partikül boyutu veya geçiş kanallarının çapı azaldıkça temizleme verimliliği artar. Ancak bu azalma yalnızca belirli sınırlara kadar mümkündür çünkü bu, sıvı akışına karşı direnci artırmaya başlar ve filtre performansını azaltır. Farklı boyutlarda geçiş kanallarına sahip filtre elemanlarının kullanılmasının daha iyi olduğuna inanılmaktadır. Giderek azalan kanallara sahip katmanlardan art arda geçen su, filtrenin tüm hacmi boyunca eşit şekilde arıtılacaktır. Dış ve bazı iç filtre türleri, çok katmanlı bir filtre elemanı kullanır (seramik halkalar - büyük gözenekli ve ince gözenekli süngerler - dolgu polyesteri). Mekanik bir filtre çalıştığında, filtrelenmiş malzeme içinde birikir, bu nedenle filtre elemanının düzenli olarak yıkanması gerekir.

Mekanik filtreleme ayrıca su değişimleri sırasında tabanın sifon (toprak sifonu) ile düzenli olarak temizlenmesini de içerir.

Biyolojik filtreleme- organik maddeyi ayrıştırmak ve yüksek derecede toksik amonyak, amonyum ve nitriti düşük toksik nitrata (ve tam döngüde nitrojen gazına) dönüştürmek için amonifikasyon ve nitrifikasyon ajanları tarafından gerçekleştirilen çok aşamalı, çok aşamalı bir işlem. Bu işlem doğal olarak doğrudan akvaryumda gerçekleşebilir, ancak iyi bir sonuç elde etmek için özel bir cihaza (biyofiltre) ihtiyaç vardır.

Biyolojik ve mekanik filtrasyon birbiriyle yakından ilişkilidir. Birincisi, aynı filtre hem mekanik hem de biyolojik olarak hizmet edebildiği için. İkincisi, bir akvaryumu organik yabancı maddelerden temizleme görevinin hem biyolojik olarak nitrifikasyon yoluyla hem de mekanik olarak, yani akvaryumdaki kiri doğrudan uzaklaştırarak aynı anda çözülmesidir. Böylece güçlü mekanik filtreleme, biyofiltre üzerindeki yükü hafifletir ve bunun tersi de geçerlidir.

Kimyasal filtreleme Akvaryum uygulamasında öncelikle şu şekilde anlaşılmaktadır: içine çekme, belirli bir türdür. Kimyasal filtreler yardımıyla akvaryum (veya yeni doldurulmuş) suyundan zararlı organik ve inorganik maddeler uzaklaştırıldığı gibi, su parametreleri de değiştirilerek içerisine faydalı maddeler eklenebilmektedir. Emilimin doğasına bağlı olarak, adsorbanlar - bir maddeyi (genellikle oldukça gelişmiş) yüzeylerinde emen gövdeler ve emilen maddeyi bağlayarak onunla kimyasal etkileşime giren kimyasal emiciler arasında bir ayrım yapılır. Ayrı bir grup, bir türdeki iyonları çözeltilerden emen ve eşdeğer miktarda başka türdeki iyonları çözeltiye bırakan iyon değiştirici sorbentlerden oluşur. Kimyasal filtrasyon, aktif karbonun adsorban olarak kullanıldığı en yaygın ve popüler yöntemdir. Bir dizi başka kimyasal dolgu maddesi de kullanılmaktadır. Bunlar zeolit ​​grubundan mineraller, sentetik iyon değişim reçineleri ve turbadır. Zeolitler ve iyon değiştirme reçineleri amonyak, nitrat, fosfat vb. emer ve bunun yerine zararsız sodyum, klor, sülfat vb. iyonlarını serbest bırakır. Turba suyu hafifçe asitlendirir ve içine çeşitli biyolojik olarak aktif maddeler katar. Kimyasal filtrasyon aynı zamanda organik molekülleri amonyak salmak üzere ayrıştırılmadan önce sudan uzaklaştıran skimmer kolonlarını da içerir. Ozonizatörler ayrıca bir dereceye kadar organik maddeleri oksitleyerek kimyasal filtrasyon da gerçekleştirir.

Filtrasyona ek olarak, akvaryum uygulamalarında suyu arıtmanın bir yöntemi olarak su sterilizasyonu da kullanılır. Sterilizasyon yöntemleri ozonlama ve ultraviyole ışınlamadır.

Nitrifikasyon bakterileri

Nitrifikasyon işlemi, oksijenin doğal olarak önemli bir rol oynadığı bir oksidasyon işlemidir. Ancak akvaryumda çok fazla mikroorganizma yer almasaydı bu süreç çok daha yavaş gerçekleşirdi. Bu mikroorganizmalar topluca "aktif çamur" olarak da bilinir.

Ön çalışma, organik maddeyi amonyağa dönüştüren mineralizatörler tarafından yapılır. Mikroskobik suda yaşayanların çoğu bu yeteneğe sahiptir. Bu nedenle prensip olarak tür kümesi her akvaryum için farklı olabilir. Bunlar özellikle bakterilerdir. Achromobacter, Micrococcus, Flavobacterium, Paracoccus vb. Kolonileri aşamalar halinde oluşur. Bazı türler diğerlerinin yerini alıyor. Yeni başlatılan bir akvaryumdaki suyun bulanıklığı ("bakteriyel bulanıklık" olarak adlandırılır), tam olarak bazı mikroorganizmaların, daha sıklıkla siliatların, yavaş yavaş başkalarıyla yer değiştirmesi ve/veya popülasyon boyutunda bir düşüşle hızlı bir şekilde çoğalmasının bir tezahürüdür.

Azot döngüsünün her aşaması kendi bakterileri tarafından gerçekleştirilir. Amonyağı oksitleyen bakteriler Nitrosokok Ve Nitrosomonas NH3 (NH4 +) => NO 2 - ve nitrit oksitleme işlemini gerçekleştirin nitraspira Ve nitrobakter- süreç NO 2 - => NO 3 - .

Akvaryumu faydalı bakterilerle kolonize etme süreci yavaş yavaş gerçekleşir. Başarılı bir şekilde çalışabilmeleri için belirli koşullara ihtiyaç duyarlar: yiyecek (amonyak ve nitritler), oksijen, kabul edilebilir hidrokimya, sıcaklık ve çökecekleri substrat. Araştırmaya göre bakterilerin gelişimi için en uygun koşullar nitraspira spp.: nitrit konsantrasyonu 0,35 mM, pH 7,6–8,0, sıcaklık 39°C. İkincisi, elbette, akvaryumun bu kadar aşırı bir sıcaklığa ısıtılması gerektiği anlamına gelmez; çoğu akvaryum balığı için ölümcüldür. Nitrifikasyon maddeleri 22–28°C'de harika çalışır. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda ve pH'da iyonize olmayan amonyak yüzdesinin arttığı da unutulmamalıdır.

Amonifikasyon ve nitrifikasyon bakterileri için ana ikamet yeri (substrat), etkileyici bir hacme ve çeşitli dolgu maddelerinin geniş yüzey alanına sahip, özellikle dış filtrelerdir. Elbette bu bakteriler de su sütununda yaşıyor, ancak orada çok daha azı var. Prensip olarak herhangi bir yüzey alt tabaka olarak uygundur, ancak yeterince geniş bir alana sahip olması gerekir. Bir akvaryumun çıplak duvarları çalışan bir popülasyon oluşturmak için yeterli değildir. Biyolojik filtresi olmayan akvaryumlarda toprak bir substrat görevi görür, ancak nitrifikasyonun başka bir hayati bileşeni olan oksijende eksiklik vardır. Bu nedenle, nitrifikasyon maddelerinin kolonileştirilmesi için akışlı bir biyofiltre idealdir. Ayrıca "" makalesine bakın.

Nitrifikasyon bakterileri her yerde, hatta klorlu musluk suyunda ve havada (tek tek hücreler veya mikrokoloniler) mevcut olmasına rağmen, yeni başlatılan bir akvaryumda bunlardan felaket derecede az sayıda bulunur. Bakteriler hızla çoğalır; popülasyon 12-32 saat içinde ikiye katlanır. Ancak akvaryumlar ve biyofiltreler üzerinde yapılan çalışmalara göre nitrifikasyonun oluşması 12 ila 22 gün sürüyor.

Başlangıçta akvaryumda nitrit yoktur, yalnızca amonyak ve amonyum vardır ve yalnızca amonyağı oksitleyen bakteriler doğar. Nitrit ortaya çıktıkça nitriti oksitleyen bakteriler devreye girer. Üstelik nitriti oksitleyen bakteri kolonisinin daha titiz olduğuna, büyümesinin daha yavaş olduğuna ve aynı etki altındaki ilk koloniye göre daha fazla zarar görebileceğine inanmak için nedenler var. Mesela biliniyor ki nitraspira aşırı amonyakla bile bastırılabilir. Ve eğer yiyeceklerinin ilk koloni tarafından sağlandığını göz önünde bulundurursanız, nitritlerin yeni bir akvaryumda işlenmesindeki gecikmenin neden bu kadar uzun olabileceği şaşırtıcı değildir. Ve sonra, tam tersine, amonyak tükenir ve amonyak oksitleyen bakteriler açlıktan ölmeye ve popülasyonu azaltmaya başlar, ancak şimdi nitrit oksitleyen bakteriler için çok fazla yiyecek var... Böylece birbirine bağlı ancak dengesiz iki döngü elde ederiz. Biyofiltrasyonun görevi, bu döngüleri senkronize etmek ve geliştirmek ve her iki bakteri grubunun dengesini sağlayarak akvaryum biyokimyasındaki herhangi bir değişikliğe esnek bir şekilde yanıt vermektir.

Biyofiltreyi "devirmek"

Olumsuz koşullar altında, örneğin beslenme veya yeterli oksijen eksikliği gibi bakteriler sözde bakterilere dönüşür. Temel hücre fonksiyonlarını sağlamak için minimum enerji metabolizmasının sürdürüldüğü aktif olmayan durum (“hazırda bekletme”). Uygun koşullar geri geldiğinde bakteri "uyanır". Ancak hareketsiz kalma süresi çok uzun sürerse bakteri hücresinin ölümü ve parçalanması meydana gelir.

Biyofiltredeki nitrifikasyon bakteri kolonileri için özellikle kritik olan, uzun süreli elektrik kesintileri ve substratın ciddi şekilde kirlenmesi ve içinde durgun anaerobik bölgelerin oluşmasıdır. Dahası, tehlikeli olan nitrifikasyon sürecinin kendisinin durması değil, diğer heterotrofik bakterilerin yerlerine yerleşmesi ve anaerobik (oksijensiz) bir ortamda zıt sürecin başlamasıdır - . Ve aynı zamanda, hidrojen sülfür (H2S) ve metan (CH4) gibi toksik bileşiklerin oluşumuyla "yanlış" senaryoları izlemesi veya aşamada durması olasılığı yüksektir. Nitrat'ın nitrite indirgenmesi. Ve suyun geçici olarak bulanıklaşmasıyla bitmesi iyidir, ancak aynı zamanda balıkların büyük ölümüyle de sonuçlanabilir. Filtre performansındaki (su basıncı) düşüş genellikle alt tabakanın kirlendiğini gösterir. Basınç maksimum değerin %30-40'ının altına düşerse, filtre yıkanmalı ve yeniden başlatılmalıdır, aksi takdirde bu, biyolojik olarak "devrilmesine" yol açabilir. Ayrıca filtreyi uzun süre kapatmamalısınız. Çok kirli bir filtre, yalnızca 2-3 saatlik hareketsizlikten sonra akvaryum sakinleri için tehlike oluşturabilir; daha az kirli olanlar, temiz su akışı olmadan birkaç saat, hatta günlerce nispeten kolaylıkla hayatta kalabilirler. Bu, filtre kirliliğinin derecesine ek olarak birçok faktöre bağlıdır. akvaryumun hacmi (büyük akvaryumlarda biyokimya çok daha stabildir) ve balık stokunun yoğunluğu. Ancak tekrar riske atmamak daha iyidir.

"Bakteriyel bulanıklık"

Bu terim genellikle suyun bulanıklığını veya beyazlamasını ifade eder ve buna sıklıkla küf kokusu da eşlik eder. Bu olay, biyofiltrasyonun gelişmemiş veya bozulmuş olduğu akvaryumlar için tipiktir veya aşırı organik maddeden (aşırı besleme veya aşırı kalabalık nedeniyle) kaynaklanır. Aynı zamanda büyük miktarda tatlı su infüzyonu veya "su kimyası" kullanımından da kaynaklanabilir. Suda şiddetli bulanıklık elde etmenin bir başka "kesin" yolu da akvaryuma belirli bir dozda alkol veya votka dökmektir (ancak daha sonra buna daha fazla değineceğiz). “Bakteri” veya diğer adıyla “siliat” bulanıklığı, çoğu heterotrofik olan tek hücreli organizmaların akvaryum suyunda hızlı çoğalmasının ve birbirleriyle rekabetinin bir tezahürüdür. Samvel Kupalyan bu süreçleri yerinde bir şekilde mikroorganizmaların "yıkıcı savaşları" olarak adlandırdı. "Bakteriyel bulanıklık" kendi başına balıklar için tehlikeli değildir, ancak dolaylı olarak akvaryumdaki olumsuz bir durumun işaretidir ve dışarıdan çirkin bir görüntü oluşturur. Ancak suyun bulanıklığı ile akvaryumdaki zararlı madde içeriği arasında doğrudan bir ilişki yoktur. Biyofiltrasyonun yokluğundan veya bozulmasından kaynaklanan, suda çözünmüş toksik nitrojen bileşikleri gözle görülmez. Suyun bulanık hale gelmesi ve amonyak ve nitrit testlerinin bu maddelerin sıfır veya çok düşük konsantrasyonlarını göstermesi mümkündür. Ancak bunun tersi de olabilir: Akvaryumdaki su kristal berraklığındadır ancak nitritler normalin dışındadır.

Yeni başlayan bir akvaryumda, su ikinci veya üçüncü günde çok bulanık hale gelebilir (bir ders kitabı örneği, ancak hiç de zorunlu değil). Sistem uygun şekilde donatılır ve bakımı yapılırsa, birkaç gün sonra "bakteriyel bulanıklık" kendiliğinden kaybolur. Olgun bir akvaryumda bulanıklık meydana geldiğinde, sebep ortadan kaldırıldığında bu durum ortadan kalkar. Ve suyun "sebepsiz yere" bulanıklaştığını fark ederseniz yapmanızı önerdiğim ilk şey havalandırmayı arttırmaktır. Bakteriyel bulanıklığı ortadan kaldırmanın radikal bir yolu olarak genellikle UV sterilizatörü önerilir. Ultraviyole ışınımın içinden geçerken bulanıklık yaratan mikroorganizmalar ölür ve su berraklaşır. Ancak bunun bulanıklığın temel nedenini ortadan kaldırmadığı anlaşılmalıdır.

Biraz tarih

Eski kitapları açarsanız, suyun PH, elektriksel iletkenlik ve sertlik gibi kimyasal göstergeleri ve bunları ölçmenin ustaca yolları hakkında pek çok ilginç ve doğru şey okuyacaksınız, ancak biyofiltreler veya biyofiltreler hakkında tek bir kelime bulamazsınız. nitrojen döngüsü. Birincisi o zamanlar mevcut değildi, ikincisi ise akvaryumun başlatılmasından birkaç hafta sonra kendiliğinden ortaya çıkan belirli bir soyut "biyolojik denge" kavramıyla karakterize ediliyordu. Balıkların tür bileşimi (özellikle "canlı doğuranlar" ve "characinkalar") ve akvaryumlarda çok sayıda canlı bitkinin bulunması, teorik bilgi ve teknik donanımdaki bu boşlukları büyük ölçüde telafi etti. Ülkemizin çiklit yetiştiriciliği alanındaki ciddi geriliğinin bir ölçüde “ulusal akvaryum sektörünün bu özelliklerinden” kaynaklandığını düşünüyorum. Sonuçta çiklit beslemek, filtrelemeye olan talebi artırır. Saygın akvaryumcularımızın daha yeni yayınları, akvaryum filtrelerine olan ihtiyacın farkına varıyor. " Modern akvaryum bilimi bu soruyu olumlu yanıtlıyor," diyor Igor Ivanovich Vanyushin, 1999 yılında "Milyon Arkadaş" dergisinde yayınlanan "Akvaryumda filtreleme gerekli midir?" makalesinde. literatürde plastik şişe ortaya çıktı vb. "Kaç tane filtre tasarımı olduğunu hayal etmek imkansız" diye yazıyor Igor Ivanovich, "dahası, hemen hemen her akvaryumcu gördüklerini değiştirerek veya o sırada kendine ait orijinal bir şey yaratarak katkıda bulunur. su filtrelemeyle ciddi olarak ilgilenmeye başladığında ".

Aynı zamanda nitratları ve diğer zararlı maddeleri ortadan kaldırmak için düzenli su değişimlerinin gerekliliği konusunda bir anlayış vardı. Akvaryumcuların, evcil hayvanlarının açıklanamayan ölümlerinin ve hastalıklarının nedenlerini keşfetmeleri inanılmaz bir içgörü dönemiydi. İlk yerli biyofiltreler 1980'lerde ortaya çıktı ve bazen çok karmaşık tasarımlara sahipti. Avantajlarını büyük ölçüde ortadan kaldıran ev yapımı dış filtrelerin dezavantajları, hacim ve güvenilmezlikti. Bu nedenle, satışta ergonomik ve güvenilir ithal teneke kutu filtrelerin görünmesine rağmen dış filtrelere yönelik tutum hala ihtiyatlıydı. I.I.'nin görüşü Vanyushin (“Milyon Arkadaş” No. 1.2000 dergisindeki “Akvaryum Alıyoruz” makalesi) bu konuda oldukça gösterge niteliğindedir: " Ayrıntılara girmeden tüm filtreler harici ve dahili olarak ayrılabilir. Hangisi daha iyi - ana görevlerini döküntülerden ve zararlı yabancı maddelerden temizleme görevini yaklaşık olarak aynı şekilde yerine getirip getirmediklerine kendiniz karar verin... Dış filtre, akvaryumun iç alanını neredeyse sınırlamaz. İçeriden yalnızca iki tüp geçmektedir - pompalama ve enjeksiyon hatları için geri kalan her şey dışarıdadır. Belki de bu, onun erdemlerinin kapsamıdır. " . Markalı teneke kutulara karşı ciddi bir kontrendikasyon yüksek maliyetleriydi ve Çinliler kalite açısından onlardan çok daha düşüktü. Bu nedenle pek çok amatör akvarist, 1990'lı yılların sonlarında ülkemizde de yaygın olarak kullanılmaya başlanan, şık tasarım ve uygun fiyatı birleştiren, biyofiltrasyon yeteneklerini bariz bir şekilde abartan cam tipi iç filtreleri tercih etmiş ve yerleşik biyofiltreler, profesyonel akvaryum bakımında yaygınlaşmıştır. . Rusya'da biyofiltrasyon teknolojisinin geliştirilmesinde bir başka alternatif ve benzersiz aşama, büyük bir sünger, bir kaldırma borusu ve bir havalandırıcıdan oluşan hava kaldırma adı verilen şeydi. Bu tip filtre artık fidanlık akvaryumlarında başarıyla kullanılmaktadır.

Evgeniy Tsigelnitsky'nin hikayesi: “İlk filtremi asla unutmayacağım - ikiye bölünmüş, çatlak bir kutu, yarım bardak boyutunda, pembe ve beyaz "mermer" plastikten yapılmış (en ucuz sabunluklar bundan yapıldı) gri, kötü kokulu bir vantuz, ince bir şekilde bazı ipliklerle doldurulmuş, bir hafta sonra tamamen sümüğe benzer hale gelmişler.Daha kalın ve daha ince bir çift cam tüpten oluşan basit bir hava asansörü, bunun tepesine bir tel aracılığıyla tutturulmuştur. berbat lastik adaptör Ve "biz akıllıyız" (babamla birlikte) filtresinin içine tıkılan ipliklerin yerini bulaşık bezi aldı. O filtreyi de hatırlıyorum ve bu küçük, sefil aletin her türden ne kadar çok şey topladığını görünce çocuksu şaşkınlığımı hatırlıyorum. Mütevazı, temiz görünümlü üç kovalı akvaryumumda bir hafta içinde kir (tamamen çatırdayan bir kompresör yükledim). İleri düzey insanlar daha sonra kardeş Doğu Almanya'dan hava taşımacılığı kullandılar, ben de uzun bir sızlanmanın ardından bir tane getirdim, büyükbabam onca yolu geldi Ve ben de ilerledim - üç kovadaki gerçek dışı, öldürücü bir GDR süngeri ve bir kova ("okul") çocuğun odasına taşınan mermer bir "sabunluk" ile. Tam iki filtre vardı - vay be! Bu arada, bu sünger neredeyse on beş yıl boyunca akvaryumlarda çalıştı, hizmet etti ve dolaştı. Hala bir yerlerde ortadan kaybolduğuna üzülüyorum... Yani Sovyet döneminde insanlar akvaryumlardaki suyu filtreliyorlardı, ancak filtreleyicilerin çoğunluğu bunu bir kült haline getirmediler ve bu sırada meydana gelen biyokimyasal olayları hiçbir şekilde umursamadılar. ... pisliği topladım - ve tamam…”

Denitrifikasyon ve denitrifikasyon bakterileri

Nitratların gaz halindeki oksitlere ve moleküler nitrojene indirgenmesi işlemine denitrifikasyon denir. Bu nitrojen döngüsünün ikinci kısmıdır. Bu işlem, tatlı su akvaryumu bakımında son derece nadiren kullanılır, ancak yine de kesinlikle dikkate alınmayı hak eder. Suda çözünmüş oksijenin en önemli rolü oynadığı nitrifikasyonun aksine, denitrifikasyon süreçleri oksijenden yoksun veya bilimsel anlamda anaerobik bir ortamda meydana gelir. Denitrifikasyon, nitratın, dışarı çıkan zararsız bir gaz olan nitrojene dönüştürülmesi olarak tanımlanır. Başlangıç ​​ürünü (nitrat) ile son ürün (azot gazı) arasında üç ara ürün vardır: oluşma sırasına göre bunlar nitrit (NO2), nitrik oksit (NO) ve nitröz oksittir (N2O). Yani denitrifikasyon (nitrifikasyon gibi) çok aşamalı bir işlemdir ve ara ürünleri ve özellikle nitrit toksiktir. Denitrifikasyon tamamen gerçekleşmezse balıklar için su kalitesi bu işlem öncesine göre çok daha kötü hale gelir. Bir akvaryumda meydana gelebilecek iki süreç daha vardır. Bunlar nitratın disimilatif ve asimilatif emilimidir. İkisi de tehlikeli çünkü... amonyum üretir. Aslında bu nitrifikasyonun tam tersidir; nitrat nitrite indirgenir, nitrit de daha sonra hidroksilamin'e (NH2OH) ve ardından amonyuma indirgenir.

Tüm bu dönüşümlerden bakteriler sorumludur. Nitrifikasyon ve denitrifikasyon arasındaki önemli bir fark, bu işlemlerde yer alan bakteri türleridir. Nitrifikasyon, ototrofik bakteriler adı verilen bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Bu, büyümek için ihtiyaç duydukları karbonu inorganik maddelerden, özellikle de karbondioksitten elde ettikleri anlamına gelir. Denitrifikasyon bakterileri ( Bacillus, Denitrobacillas, Micrococcus, Pseudomonas vb.) heterotrofiktir, yani sükroz, glikoz, alkoller, organik asitler, amino asitler vb. gibi organik kaynaklardan karbon alırlar (ancak, kükürt bakterilerinin kullanıldığı özel bir tür nitrojen filtresi vardır). Nitratı nitrojene dönüştürün - ototroflar, makalenin 3. bölümüne bakın). Denitrifikasyon bakterilerinin faydalı etkisinin özü, anaerobik koşullar altında olmasıdır; oksijen açısından son derece fakir bir ortamda, solunum için gerekli olan oksijeni nitrattan çekerken onu azaltırlar. Denitrifikasyon bakterileri anaerobik bakterilerdir. Her ne kadar tamamen doğru olmak gerekirse, fakültatif anaerob olan ve ortamdaki oksijen içeriğine bağlı olarak onu hem dışarıdan çekebilen hem de nitratlardan çıkarabilen bakteriler vardır (bu nedenle bu arada, inanılıyor ki denitrifikasyon bakterilerinin anaerobik koşullara adaptasyonu ikincil kökenlidir). Ancak genel olarak Martin Sander'in bu konuda yazdığı gibi, "oksijenin denitrifikasyonu önlediğini varsayabiliriz."

Bu nedenle, başarılı bir denitrifikasyon süreci için üç koşulun karşılanması gerekir: akvaryumda nitratların varlığı, oksijen açısından fakir bir ortam ve organik karbon içeren maddelerin varlığı. Karbon bakteriler tarafından ana besin maddesi olarak kullanılırken, oksijen ihtiyacı nitrat tarafından karşılanır. Daha sonra tartışılacak olan dördüncü koşul, yeterince düşük bir redoks (veya genellikle redoks olarak adlandırıldığı gibi) potansiyelidir.

Klasik formundaki denitrifikasyon reaksiyonu aşağıdaki denklemlerle ifade edilebilir:

birinci aşama 3NO3 - + CH3OH = 3NO2 - + CO2 + 2H2O ve

ikinci aşama 2N02 - + CH3OH = N2 + C02 + H20 + 2OH -.

Denklemlerden de görülebileceği gibi nitratlar hemen nitrojen gazına dönüşmez, önce toksik nitritler oluşur. Azot gazı oluşturularak azotun çevrimden uzaklaştırılması ancak ikinci aşamada gerçekleşir. Bu süreçlerin kontrollü bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak kolay bir iş değildir. Her halükarda bu, amonyağın biyolojik olarak nitrata dönüşümünü sağlamaktan çok daha zordur. Ayrıca denitrifikasyonla ilgili, bu teknolojileri pratikte kullanan akvaryumculardan gelenler de dahil olmak üzere pek çok yanlış anlama vardır. Denitrifikasyon süreci her zaman sorunsuz gerçekleşmez. Nitratların uzaklaştırılmasının faydalı etkisinin yanı sıra, denitrifikasyon işlemleri sırasında diğer son derece zararlı maddeler de oluşabilir - metan (CH4) ve hidrojen sülfür (H2S), çünkü denitrifikasyon bakterileri ile birlikte diğer mikroorganizma türleri, özellikle metan- Archaea'yı oluşturan, anaerobik süreçlerde ve sülfat indirgeyen bakterilerde ve ayrıca anaeroblarda rol oynar. Özellikle nitrat eksikliği veya redoks potansiyeli çok düşük olduğunda bu durum meydana gelir. Daha sonra anaerobik mikroflora, oksijen içeren diğer kimyasal bileşiklerin pahasına oksijen ihtiyacını karşılamaya başlar - hidrojen sülfit ve metanın salınmasıyla her iki gaz da toksiktir. Metan oluşturan bakteriler, karbondioksit (CO2) oksidasyon reaksiyonlarını enerji olarak kullanarak metan sentezleyebilir. Doğal rezervuarlarda metan, alt anaerobik bölgedeki organik maddenin ayrışmasının son ürünlerinden biridir ve oldukça uzmanlaşmış bir katı anaerob grubu olan metan oluşturan arkeler tarafından oluşturulur. Sülfat indirgeyen bakteriler oksijeni sülfatlardan (SO 4 2-) alır. Kükürt giderme adı verilen bu işlem, çürük yumurta kokusuyla bilinen hidrojen sülfürü üretir. Yukarıda ayrıca nitratların hidroksilamin (NH2OH) ve ardından amonyuma ayrıştırıcı ve özümleyici indirgenmesine ilişkin biyoproseslerden bahsedilmektedir. Çeşitli bakterilerin yanı sıra bazı aktinomisetler ve mantarlar da bunu yapma yeteneğine sahiptir. Doğada da meydana gelen tüm bu süreçlerin bir akvaryumda kontrol edilmesinin zor olduğu, yalnızca faydalı süreçleri teşvik ettiği ve zararlı süreçleri önlediği açıktır.

Şimdi oksidasyon-indirgeme potansiyeli hakkında birkaç kelime - kimyasal bir maddenin elektron ekleme (indirgenme) yeteneğinin bir ölçüsü. Değeri sudaki indirgeme ve oksidasyon reaksiyonları arasındaki dengeyi belirler. Başka bir isim redoks potansiyelidir (İngilizce redoks - indirgeme-oksidasyon reaksiyonundan). Bu gösterge, akvaryum suyunun organik maddelerle kirlenme seviyesinin yanı sıra akvaryumun yaşıyla da ilgilidir. Yeni başlayan bir akvaryum genellikle yüksek redoks potansiyeli değerleri ile karakterize edilir, daha sonra akvaryum yaşlandıkça redoks potansiyeli azalır. Akvaryumun düzenli bakımını yaparak, toprağı temizleyerek, su değiştirerek vb. yöntemlerle redoks potansiyelini belli bir seviyede tutabilirsiniz. Yüksek pozitif redoks potansiyeli (normal bir akvaryumda 200 – 400 mV (minivolt)'tur), oksidatif reaksiyonların indirgeme reaksiyonları üzerindeki baskınlığını gösterir. Negatif bir redoks potansiyeli, suda çoğu omurgasız için öldürücü olan oksijen eksikliğini gösterir. Ancak denitrifikasyon işleminin normal seyri için redoks potansiyelinin negatif olması ve yaklaşık -50 ila -250 mV aralığında tutulması gerekir. Bu nedenle, denitrifikasyon reaksiyonu doğrudan akvaryum suyunda gerçekleşemez, ancak örneğin toprakta veya filtrede oluşabilen özel anaerobik bölgeler gerektirir. Redoks potansiyeli -50 mV'den yüksekse (ancak sıfırdan küçükse), denitrifikasyon işlemi büyük olasılıkla nitrit oluşumu aşamasında duracaktır. Ve -300 mV'nin altına düşerse bakteriler sülfatları alır.

Bir sonraki sorun, bu tür bakterilerin ihtiyaç duyduğu yeterli organik karbonun bulunmasıdır. Akvaryumdaki organik maddeler süreci desteklemeye yetmediğinden ilave ilaveler yapılması gerekir. Yukarıdaki denklemlerde metanol organik bir madde olarak görünmektedir ancak pratikte metil alkol zehirdir. Klasik karbon nitrat indirgeyici kavramı laktoz kullanımını içerir. Diğer bir seçenek ise etil alkol veya votkadır. Bu arada, birkaç yıl önce akvaryuma votka ekleyerek denitrifikasyona başlama fikri çok popülerdi. Doğru, pek çok insan bunu yapmaya cesaret edemedi ama aktif olarak tartıştılar. Aslında Dieter Brockmann'ın yazdığı gibi bu teknolojinin denitrifikasyonla, yani nitratların bakteriyel solunum için parçalanmasıyla hiçbir ilgisi yoktur, aksine asimilasyona ve biyokütle üretimine daha yakındır. "Alkolle, nitrifikasyon filtrelerinin aksine, öncelikle aerobik bakterileri ve ancak daha sonra daha az önemli bir rol oynayan anaerobik bakterileri uyarırız. Asimilasyon, nitratların ve fosfatların örneğin algler tarafından asimilasyonu anlamına gelir. İkincisi, her iki maddeyi de elde etmek için kullanır. kendi metabolizmaları ve buna bağlı olarak yaşam desteği ve büyüme için gerekli olan nitrojen ve fosfor.Bundan, alglerin artan büyümesinin akvaryumdaki fosfat ve nitrat konsantrasyonundaki azalmayı etkilediği sonucu çıkar.Daha önce bu etki alg filtrelerinde kullanılıyordu. nitratları azaltmak için. Akvaryuma votka ekleyerek asimilasyonu destekliyoruz, ancak algleri değil bakterileri uyarıyoruz. Onlara kolayca işlenebilir bir gıda kaynağı sağlıyoruz - votkadaki etanol. Biyokütleyi artırarak, fosfat seviyesini ve Akvaryum suyundaki nitratlar azalır Ancak uygulamalar, denitrifikasyonun yalnızca anaerobik bölgeler içeren bir alt tabakada meydana gelebileceğini göstermiştir. Ayrıca kullanılabilirliğine de dikkat etmemiz gerekiyor."

Ve ilerisi. Denitrifikasyon ara ürünlerinin birikmemesi için sistemin dengelenmesi gerekir. Yukarıda belirtildiği gibi nitrat işlenirken ilk olarak nitrit üretilir, toksiktir ve akvaryumda birikmemelidir. Nitrit konsantrasyonunun artması tehlikesi, denitrifikasyon sistemlerinin zayıf noktalarından biridir. Resmi daha da koyulaştırmak için, akvaryumda nitratların yanı sıra fosfatların ve muhtemelen standart akvaryum testleri kullanılarak kontrol edilemeyen birçok farklı madde ve bileşiğin de bulunduğunu hatırlatmamız gerekir; bu nedenle diskus balıkları Nitrat giderici yardımıyla çevrilen bir akvaryum aniden uyuşuk hale gelir ve yumurtlamayı reddeder. Nitratları seçici olarak ortadan kaldırarak yalnızca kapalı döngü sistemi oluşturma görünümüne ulaşıyoruz.

Ancak tüm bunlar, prensipte denitrifikasyonun erişilemez olduğu veya akvaryum hobisi için bir anlam ifade etmediği anlamına gelmez. Nitrat filtreleri deniz akvaryumlarında uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır ve artık tatlı su akvaryumlarında da kullanıma sunulmaktadır. Ancak hepsinden önemlisi, denitrifikasyonun hala umut verici bir araştırma alanı olduğu ve bu konuda son sözün henüz söylenmediği umut ediliyor.

Edebiyat

Anikshtein S. Nitratlar – çok zararlı ve çok faydalı.
Anikshtein S. Havalandırmayı ihmal etmeyin.
Bailey M. Burgess P. Akvaryumcunun Altın Kitabı.
Bersenev A. Biyofiltrenin gizemi.
Brockman D. Nitratlar.
Vanyushin I.I. Akvaryumun filtrelemeye ihtiyacı var mı?
Vanyushin I.I. Akvaryum satın alıyoruz.
Goryushkin S. Bir akvaryum filtreleme sisteminde ters ozmoz.
Goryushkin S. Filtrasyon ve diskus.
Gusev M.V., Mineeva L.A. Mikrobiyoloji.
Dubinovsky M. ve diğerleri Akvaryumdaki su.
Dubinovsky M. ve diğerleri Akvaryumda filtreleme.
Dubinovsky M. Akvaryumun başlatılması.
Deniz akvaryumu bakımına ilişkin çeşitli bilgi materyalleri.
Kubasov A.A. Zeolitler kaynayan taşlardır.
Kovalev V. Akvaryumda bir sorun mu var??? Hadi anlamaya çalışalım!
Kovalev V. Su kalitesinin çok önemli beş parametresi ve bunların kafa karışıklığı yaratmadan nasıl kullanılacağı.
Kovalev V. Akvaryum suyunun bileşimi: ana problemler.
Kuskov V. Biyolojik denge nasıl oluşturulur ve korunur.
Sander M. Bir akvaryumun teknik donanımı.
Serga T. Nitrospira – akvaryumlardaki nitriti oksitleyen bakteriler.
Akvaryumdaki Spiridonov M. Zeolit. Fayda mı, zarar mı?
Telegin A. Açık filtrelerin tasarımı.
Nitrat filtresiyle başarı. Başına. yapay zeka Goryushkina.
Frolov Yu., Yudakov V. Biyolojik filtrasyonun temelleri.
Khahinov V.V. ve diğerleri Hidrobiyolojinin temelleri ile aşırı su sistemlerinin hidrokimyası.
Hovanek T. Denitrifikasyon nedir?
Khomchenko I.G. ve diğerleri Modern akvaryum ve kimya.
Tsigelnitsky E. Fitofiltrasyon.
Sheremetyev I. Akvaryum için sulu filtre.
Elbakyan V. Nitrat dehşeti.
Yudakov V. Akvaryum filtrelemenin kısa temelleri.
Yartsev V. Biyotoplarla ilgili notlar.
Yartsev V. Sulamalı filtreler (karter).
Brockmann D. Fische und Korallen im Meer und im Akvaryum.
Holmes-Farley R. Kimya ve akvaryum: Resif akvaryumundaki nitrat.
Foster S. Exclusive: Hagen, Fluval G filtresinin piyasaya sürüldüğünü duyurdu.

© E. Granovsky, 2009-2010

1870 yılında Schloesing ve Miintz nitrifikasyonun biyolojik nitelikte olduğunu kanıtladılar. Bunu yapmak için atık suya kloroform eklediler. Sonuç olarak amonyak oksidasyonu durdu. Ancak bu sürece neden olan spesifik mikroorganizmalar yalnızca Winogradsky tarafından izole edilmiştir. Ayrıca kemoototrofik nitrifikasyon maddelerinin, bu işlemin ilk aşamasını, yani amonyumun nitröz asite (NH4+->N02-) oksidasyonunu gerçekleştiren bakterilere ve nitrifikasyonun ikinci aşamasını, nitröz asidi nitröz asitlere dönüştüren bakterilere bölünebileceğini gösterdi. nitrik asit (N02-->-N03-). Her iki mikroorganizma da gram negatiftir. Nitrobacteriaceae familyasına aittirler.

Nitrifikasyonun ilk aşamasının bakterileri dört cinsle temsil edilir: Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus ve Nitrosospira. Bunlardan en çok çalışılan tür Nitrosomonas europaea'dır, ancak bu mikroorganizmaların ve diğer nitrifikasyon kemoototroflarının saf kültürlerinin elde edilmesi hala oldukça zordur. N. europaea hücreleri genellikle ovaldir (0,6 -1,0 X 0,9-2,0 µm) ve ikili fisyonla çoğalır. Kültürlerin sıvı ortamda gelişimi sırasında bir veya daha fazla kamçılı ve hareketsiz zooglea içeren hareketli formlar gözlenir.

Nitrosocystis oceanus'ta hücreler 1,8-2,2 mikron çapında yuvarlaktır, ancak daha büyük de olabilirler (10 mikrona kadar). Bir flagellum veya bir flagella demetinin varlığı nedeniyle hareket edebilir. Zooglea ve kistler oluştururlar.

Nitrosolobus multiformis'in boyutları 1,0-1,5 X 1,0-2,5 mikrondur. Bu bakterilerin şekli tamamen doğru değildir, çünkü hücreler, sitoplazmik membran içindeki büyümenin bir sonucu olarak oluşan bölmelere, lobüllere (-lobus, dolayısıyla Nitrosolobus adı) bölünmüştür.

Nitrosospira briensis'te hücreler çubuk şeklindedir ve kıvrımlıdır (0,8-1,0 X 1,5-2,5 µm) ve birden altıya kadar flagellaya sahiptir.

Nitrifikasyonun ikinci aşamasının bakterileri arasında üç cins ayırt edilir: Nitrobacter, Nitrospina ve Nitrococcus.

Çalışmaların çoğu, çoğu Nitrobacter winogradskyi olarak sınıflandırılabilen farklı Nitrobacter suşları ile gerçekleştirilmiş olsa da başka türler de tanımlanmıştır. Bakteriler ağırlıklı olarak armut biçimli hücrelere sahiptir. G. A. Zavarzin'in gösterdiği gibi, Nitrobacter üremesi tomurcuklanma yoluyla gerçekleşir ve yavru hücre, yanal olarak yerleştirilmiş bir flagellum ile donatıldığı için genellikle hareketlidir. Nitrobacter'in, lipitlerde yer alan yağ asitlerinin bileşimindeki Hyphomicrobium cinsinin tomurcuklanan bakterileri ile benzerliği de not edilmiştir.

Nitrospina gracilis ve Nitrococcus mobilis gibi nitrifikasyon bakterileri ile ilgili veriler hala çok sınırlıdır. Mevcut açıklamalara göre, N. gracilis hücreleri çubuk şeklindedir (0,3-0,4 X 2,7-6,5 µm), ancak küresel şekiller de bulunmuştur. Bakteriler hareketsizdir. Bunun tersine, N. mobilis hareketlidir. Hücreleri yuvarlaktır, yaklaşık 1,5 mikron çapındadır ve bir veya iki flagellaya sahiptir.

Hücre yapısına bağlı olarak, incelenen nitrifikasyon bakterileri diğer gram-negatif mikroorganizmalara benzer. Bazı türler, hücrenin merkezinde bir yığın oluşturan (Nitrosocystis oceanus) veya sitoplazmik membrana paralel olarak çevre boyunca yer alan (Nitrosomonas europaea) veya birkaç katmandan oluşan fincan benzeri bir yapı oluşturan iç membran sistemleri geliştirmiştir. Nitrobacter winogradskyi). Görünüşe göre, belirli substratların nitrifikasyon maddeleri tarafından oksidasyonunda rol oynayan enzimler, bu oluşumlarla ilişkilidir.

Nitrifikasyon bakterileri, amonyum veya nitrit ve karbondioksit formunda oksitlenebilir bir substrat içeren basit mineral ortamlarda büyür. Amonyumun yanı sıra hidroksilamin ve nitritler de inşaat süreçlerinde nitrojen kaynağı olabilir.

Nitrobacter ve Nitrosomonas europaea'nın da nitriti indirgeyerek amonyum oluşturduğu gösterilmiştir.

Atlantik Okyanusu'ndan izole edilen Nitrosocystis oceanus gibi bir mikroorganizma zorunlu halofildir ve deniz suyu içeren bir ortamda yetişir. Farklı türlerin ve nitrifikasyon bakteri suşlarının büyümesinin gözlemlendiği pH aralığı 6,0-8,6'dır ve optimal pH değeri çoğunlukla 7,0-7,5'tir. Nitrosomonas europaea arasında optimum sıcaklığın 26 veya yaklaşık 40°C olduğu ve 4°C'de oldukça hızlı büyüyen türlerin olduğu bilinmektedir.

Bilinen tüm nitrifikasyon bakterileri zorunlu aeroblardır. Amonyumun nitröz asite oksidasyonu için oksijene ihtiyaçları vardır:

ve nitröz asidin nitrik asite oksidasyonu için:

Ancak amonyumun nitratlara dönüştürülmesi sürecinin tamamı, nitrojenin farklı oksidasyon derecelerine sahip olduğu bileşiklerin oluşumuyla birkaç aşamada gerçekleşir.

Amonyum oksidasyonunun ilk ürünü, muhtemelen moleküler oksijenin NH+4'e doğrudan dahil edilmesinin bir sonucu olarak oluşan hidroksilamindir:

Ancak amonyumun hidroksilamin'e oksidasyonunun mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır. Hidroksilaminin nitrite dönüşümü:

hiponitrit NOH'nin yanı sıra nitrik oksit (NO) oluşumu yoluyla meydana geldiğine inanılmaktadır. Amonyum ve hidroksilaminin Nitrosomonas europaea tarafından oksidasyonu sırasında bulunan nitröz oksite (N2O) gelince, çoğu araştırmacı bunun esas olarak nitritin indirgenmesinden oluşan bir yan ürün olduğunu düşünüyor.

Oksijenin ağır izotopu (18O) kullanılarak nitritin Nitrobacter oksidasyonu üzerine yapılan bir çalışma, etiketli madde moleküler oksijen yerine su olduğunda ortaya çıkan nitratların önemli ölçüde daha fazla 18O içerdiğini gösterdi. Bu nedenle, önce NO2-H2O kompleksinin oluştuğu, bunun daha sonra NO2-'ye oksitlendiği varsayılmaktadır. Bu durumda elektronlar ara alıcılar aracılığıyla oksijene aktarılır. Nitrifikasyon prosesinin tamamı aşağıdaki diyagram (Şekil 137) formunda gösterilebilir; ancak bu diyagramın bireysel aşamaları açıklığa kavuşturulmayı gerektirir.

İlk reaksiyona, yani amonyumdan hidroksilamin oluşumuna ek olarak, sonraki aşamalar organizmalara adenozin trifosfat (ATP) formunda enerji sağlar. ATP sentezi, heterotrofik aerobik organizmalarda meydana gelene benzer şekilde, elektronları oksijene aktaran redoks sistemlerinin işleyişiyle ilişkilidir. Ancak nitrifikasyon maddeleri tarafından oksitlenen substratlar yüksek redoks potansiyeline sahip olduğundan, çoğu organik bileşiğin oksidasyonu sırasında olduğu gibi nikotinamid adenin dinükleotidleri (NAD veya NADP, E1/0 = -0,320 V) ile etkileşime giremezler. Böylece, elektronların hidroksilaminden solunum zincirine transferi görünüşe göre flavin seviyesinde meydana gelir:

Nitrit oksitlendiğinde, elektronlarının zincire dahil edilmesi muhtemelen sitokrom tip c veya sitokrom tip a seviyesinde meydana gelir. Bu özelliğe bağlı olarak nitrifikasyon bakterilerinde, ATP'nin bir kısmından enerjinin harcanması veya elektronların oksijene aktarılması sırasında oluşan zar ötesi potansiyelin harcanması ile ortaya çıkan ters veya ters çevrilmiş elektron taşınması büyük önem taşır (Şekil 1). .138).

Bu şekilde kemoototrofik nitrifikasyon bakterilerine sadece ATP değil aynı zamanda karbondioksitin emilmesi ve diğer yapıcı işlemler için gerekli olan NADH da sağlanır.

Hesaplamalara göre, Nitrobacter'in serbest enerji kullanımının verimliliği% 6,0-50,0 ve Nitrosomonas'ın daha da fazla olabilir.

Karbondioksitin asimilasyonu esas olarak pentoeofosfat karbon indirgeme döngüsünün, diğer adıyla Calvin döngüsü'nün işleyişinin bir sonucu olarak meydana gelir (bkz. Şekil 134).

Sonuç aşağıdaki denklemle ifade edilir:

burada (CH2O), belli bir karbon azaltımı seviyesine sahip olan, sonuçta ortaya çıkan organik maddeler anlamına gelir. Bununla birlikte, gerçekte, karbondioksitin Calvin döngüsü ve diğer reaksiyonlar yoluyla asimilasyonunun bir sonucu olarak, öncelikle fosfoenolpiruvatın karboksilasyonu yoluyla, sadece karbonhidratlar değil, aynı zamanda diğer tüm hücresel bileşenler de (proteinler, nükleik asitler, lipitler vb.) Ayrıca Nitrococcus mobilis ve Nitrobacter winogradskyi'nin depolama ürünleri olarak poli-β-hidroksibutirat ve glikojen benzeri polisakarit üretebildiği de gösterilmiştir. Aynı bileşik Nitrosolobus multiformis hücrelerinde de bulundu. Nitrifikasyon bakterileri, karbon içeren rezerv maddelerine ek olarak, metakromatik granüllerin bir parçası olan polifosfatları biriktirme yeteneğine sahiptir.

Vinogradsky, nitrifikasyon cihazıyla yaptığı ilk çalışmalarda bile çevrede pepton, glikoz, üre, gliserin vb. gibi organik maddelerin varlığının bunların büyümesi için elverişsiz olduğunu belirtti.Organik maddelerin kemoototrofik nitrifikasyon bakterileri üzerindeki olumsuz etkisi gelecekte defalarca not edildi. Hatta bu mikroorganizmaların eksojen organik bileşikleri hiç kullanamadığına dair bir görüş bile vardı. Bu nedenle onlara “zorunlu ototroflar” denmeye başlandı. Ancak son zamanlarda bu bakterilerin bazı organik bileşikleri kullanabildikleri ancak yeteneklerinin sınırlı olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, ortama düşük konsantrasyonlarda eklendikleri takdirde, maya otolizatı, piridoksin, glutamat ve serinden elde edilen nitritin varlığında, Nitrobacter'in büyümesi üzerinde uyarıcı bir etki kaydedildi. Nitrobacter 14C hücrelerinin proteinlerine ve diğer bileşenlerine piruvat, a-ketoglutarat, glutamat ve aspartatın dahil edildiği de gösterilmiştir. Nitrobacter'in formatı yavaş yavaş okside ettiği de bilinmektedir. Asetat, piruvat, süksinat ve bazı amino asitlerden 14C'nin esas olarak protein fraksiyonuna dahil olduğu, bu substratlar Nitrosomonas europaea hücre süspansiyonlarına eklendiğinde bulunmuştur. Nitrosocystis oceanus için glikoz, piruvat, glutamat ve alaninin sınırlı asimilasyonu tespit edilmiştir. 14C-asetat'ın Nitrosolobus multiformis tarafından kullanıldığına dair kanıtlar vardır.

Son zamanlarda bazı Nitrobacter suşlarının, asetat ve maya otolizatı içeren bir ortamda, yalnızca nitrit varlığında değil, aynı zamanda yavaş da olsa nitrit yokluğunda da büyüdüğü tespit edilmiştir. Nitritin varlığında asetatın oksidasyonu bastırılır, ancak karbonunun çeşitli amino asitlere, proteinlere ve diğer hücresel bileşenlere katılımı artar. Son olarak, Nitrosomonas ve Nitrobacter'in büyümesinin, analiz edilen koşullar altında glikoz içeren bir ortamda mümkün olduğuna dair kanıtlar vardır; bu, bu mikroorganizmalar üzerinde inhibitör etkiye sahip olan metabolizma ürünlerinin uzaklaştırılmasını sağlar. Buna dayanarak, nitrifikasyon bakterilerinin heterotrofik bir yaşam tarzına geçme yeteneği hakkında bir sonuca varılmıştır. Ancak nihai sonuçlara varmak için daha fazla deneye ihtiyaç vardır. Her şeyden önce, nitrifikasyon bakterilerinin spesifik oksitlenebilir substratların yokluğunda heterotrofik koşullar altında ne kadar süre büyüyebileceğini bulmak önemlidir.

Kemoototrofik nitrifikasyon bakterileri doğada yaygındır ve hem toprakta hem de çeşitli su kütlelerinde bulunur. Yaptıkları işlemler çok büyük ölçekte gerçekleşebilir ve doğadaki azot döngüsünde büyük önem taşır. Daha önce, amonyumu bitkiler tarafından kolayca emilen nitratlara dönüştürdükleri ve aynı zamanda bazı minerallerin çözünürlüğünü arttırdıkları için nitrifikasyon maddelerinin aktivitesinin her zaman toprak verimliliğine katkıda bulunduğuna inanılıyordu. Ancak artık nitrifikasyonun önemine ilişkin görüşler bir miktar değişti. İlk olarak, bitkilerin amonyum nitrojenini emdiği ve amonyum iyonlarının toprakta nitratlara göre daha iyi tutulduğu gösterilmiştir. İkincisi, nitrat oluşumu bazen ortamın istenmeyen şekilde asitlenmesine yol açar. Üçüncüsü, nitratlar denitrifikasyon yoluyla N2'ye indirgenebilir, bu da toprağın nitrojen tükenmesine yol açar.

Nitrifikasyon kemoototrofik bakterilerin yanı sıra, benzer işlemleri gerçekleştirebilen heterotrofik mikroorganizmaların da bilindiği belirtilmelidir. Heterotrofik nitrifikasyon maddeleri arasında Fusarium cinsinden bazı mantarlar ve Alcaligenes, Corynebacterium, Achromobacter, Pseudomonas, Arthrobacter, Nocardia gibi cinslerin bakterileri bulunur.

Arthrobacter sp.'nin olduğu gösterilmiştir. Organik substratların varlığında amonyumu oksitleyerek hidroksilamini ve ardından nitrit ve nitratları oluşturur. Ayrıca hidroksamik asit de oluşturulabilir. Bir dizi bakterinin organik nitrojen içeren bileşiklerin nitrifikasyonunu gerçekleştirdiği gösterilmiştir: amidler, aminler, oksimler, hidroksamatlar, nitro bileşikleri, vb. Dönüşüm yolları aşağıdaki gibi sunulmaktadır:

Bazı durumlarda heterotrofik nitrifikasyonun boyutu oldukça büyük olabilir. Ayrıca bu durum toksik, kanserojen, mutajenik etkiye sahip bazı ürünler ve kemoterapötik etkiye sahip bileşiklerin oluşmasına neden olur. Bu nedenle, artık bu sürecin incelenmesine ve bunun heterotrofik mikroorganizmalar için öneminin aydınlatılmasına büyük önem verilmektedir.

Bitkilerin ömrü: 6 ciltte. - M.: Aydınlanma. Düzenleyen: A. L. Takhtadzhyan, baş editör, ilgili üye. SSCB Bilimler Akademisi, prof. A.A. Fedorov. 1974 .

Amonyak ve amonyum tuzlarını nitrik asit tuzlarına dönüştürün: nitratlar: nitrozobakteriler, nitrobakteriler. Toprakta ve su kütlelerinde dağıtılır. Büyük Ansiklopedik Sözlük

Amonyak ve amonyum tuzlarını nitrik asit tuzlarına dönüştürün: nitratlar: nitrozobakteriler, nitrobakteriler. Topraklarda ve su kütlelerinde dağıtılır. * * * NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER NİTRİKLEYİCİ BAKTERİLER, amonyak ve amonyum tuzlarını nitrojen tuzlarına dönüştürür... ... ansiklopedik sözlük

nitrifikasyon bakterileri- Nitrifikatoriai statusas T sritis ekologija ve aplinkotyra apibrėžtis Nitritinės (Nitrosomonas genties) ve nitratinės (Nitrobacter genties) bakterileri, paverčiančios amonio druskas nitratais. atitikmenys: ingilizce. nitrifikasyon maddeleri; nitrifikasyon bakterileri vok… Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas - indirgenmiş nitrojen bileşiklerinin oksidasyon reaksiyonlarını gerçekleştirir. Nitrosomonas cinsinin temsilcileri amonyağı nitritlere oksitler ve Nitrobacter cinsinin bakterileri nitritleri nitratlara oksitler. Ototrofik kemosentez yapan aerobik organizmaya aittirler... ... Jeolojik ansiklopedi

Beslenme türüne bağlı olarak, tüm organizmalar ototroflara ve heterotroflara ayrılır. Yunanca'da "kendi kendini besleyen" anlamına gelen ototroflar, hücrelerinin tüm bileşiklerini karbondioksit ve diğer inorganik maddelerden oluşturabilirler. Kaynak... ... Biyolojik ansiklopedi

Organik maddenin ayrışması sırasında toprakta, gübrede ve suda oluşan amonyak, hızla nitro ve ardından nitrik asite oksitlenir. Bu işleme nitrifikasyon denir.

19. yüzyılın ortalarına kadar, daha doğrusu L. Pasteur'ün çalışmalarından önce, nitrat oluşumu olgusu, amonyak oksidasyonunun atmosferik oksijenle kimyasal reaksiyonu olarak açıklanıyor ve toprağın bir katalizör rolü oynadığı varsayılıyordu. bu süreçte. L. Pasteur nitrat oluşumunun mikrobiyolojik bir süreç olduğunu öne sürdü. Hipotezinin ilk deneysel kanıtı 1879'da T. Schlesing ve A. Münz tarafından elde edildi. Araştırmacılar atık suyu uzun bir kum ve CaCO3 kolonundan geçirdiler. Filtreleme sırasında amonyak yavaş yavaş ortadan kayboldu ve nitratlar ortaya çıktı. Kolonun ısıtılması veya antiseptik eklenmesi amonyağın oksidasyonunu durdurdu.

Ancak ne adı geçen araştırmacılar ne de nitrifikasyon çalışmalarına devam eden mikrobiyologlar nitrifikasyon patojenlerinin kültürlerini izole edemediler. Sadece 1890-1892'de. S. N. Vinogradsky, özel bir teknik kullanarak saf nitrifikasyon kültürlerini izole etti. Bilim adamı, nitrifikasyon bakterilerinin organik madde içeren sıradan besin ortamlarında çoğalmadığını öne sürdü ve bu da seleflerinin başarısızlıklarını açıkladı.

Aslında, nitrifikasyon maddelerinin kemolitoototroflar, yani CO2'den organik maddeleri sentezlemek (kemosentez) için amonyak veya nitröz asidin oksidasyon enerjisini kullanan bakteriler olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle hücreleri ortamdaki organik bileşiklerin varlığına karşı çok hassastır. Nitrifikasyon bakterileri mineral besin ortamında izole edildi.

S. N. Vinogradsky, iki nitrifikasyon grubu olduğunu tespit etti: biri amonyağın nitröz asite (NHJ-? N0 2) oksidasyonunu gerçekleştirir - nitrifikasyonun ilk aşaması, diğeri - nitröz asidin nitrik asite oksidasyonu (NOj-? NOj) -

Nitrifikasyonun ikinci aşaması.

Her iki grubun temsilcileri aile olarak sınıflandırılır Nitrobakteriler. Bunlar tek hücreli gram negatif bakterilerdir. Nitrifikasyon bakterileri çubuk şeklinde, eliptik, küresel, kıvrımlı ve loblu, pleomorfik hücreleri içerir. Hücre boyutları 0,3 ila 1 µm genişliğinde ve 1 ila 3 µm uzunluğundadır. Polar, subpolar ve peritrikal flagelasyona sahip hareketli ve hareketsiz formlar vardır.

Nitrifikasyon bakterileri esas olarak bölünerek ürerler. nitrobakter, tomurcuklanma ile karakterize edilir. Hemen hemen tüm nitrifikasyon maddeleri, sitoplazmik zarların içinde, tek tek türlerin hücrelerinde şekil ve konum bakımından önemli ölçüde değişen iyi gelişmiş bir sisteme sahiptir. Sitoplazmanın zarları fotosentetik mor bakterilerinkine benzer.

Nitrifikasyonun ilk aşamasının bakterileri aşağıdaki cinslerle temsil edilir: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus Ve Nitroso-vibrio. Bugüne kadar en ayrıntılı şekilde incelenen Nitrosomonas europaea(Şek. 42, A). 0,8-1 x 1-2 mikron ölçülerinde kısa oval çubuklardan oluşur. Sıvı hücre kültüründe Nitrosomonas birçok gelişim aşamasından geçer. İki ana olanı, hareketli bir form ve hareketsiz bir zooglea ile temsil edilir. Hareketli formda bir subpolar flagellum veya bir flagella demeti bulunur.

Nitrifikasyonun ilk aşamasına neden olan diğer bakteri cinslerinin temsilcileri de tarif edilmiştir.

Nitrifikasyonun ikinci aşaması cinsin temsilcileri tarafından gerçekleştirilir. Nitrobakter, Nitrospira Ve Nitrokok. En fazla sayıda çalışma bu kişilerle gerçekleştirilmiştir. Nitrobacter winogradskyi(Şekil 42, />), ancak başka türler de tanımlanmaktadır (örneğin, Nitrobacter agilis). Nitrobacter hücreleri uzun, kama şeklinde veya armut şeklindedir, daha dar olan uç genellikle gagaya doğru bükülür, hücre boyutları 0,6-0,8 x 1-2 mikrondur. Tomurcuklanma sırasında yavru hücre, bir kutup kamçısına sahip olduğundan genellikle hareketlidir. Gelişim döngüsündeki hareketli ve hareketsiz aşamaların değişimi bilinmektedir.

Pirinç. 42.

A - Nitrosomonas'ın euro yarışı; B - Nitrobacter winogradskyi

Nitrifikasyonun ikinci aşamasına neden olan diğer bakteri türleri de tanımlanmıştır.

Nitrifikasyon bakterileri, amonyak veya nitrit (oksitlenebilir substratlar) ve karbondioksit (ana karbon kaynağı) içeren basit mineral ortamlarda yetiştirilir. Bu organizmalar için nitrojenin kaynağı amonyak, hidroksil ve n ve nitritlerdir.

Nitrifikasyon bakterileri pH 6,0-8,6'da gelişir, ortamın optimum reaksiyonu pH 7,5-8,0'dır. pH 6'nın altındaki ve pH 9,2'nin üzerindeki değerlerde bakteri gelişmez. Nitrifikasyon maddelerinin geliştirilmesi için en uygun sıcaklık 25-30 °C'dir. Farklı suşların ilişkisinin incelenmesi Nitrosomonas europaea Sıcaklığa bakıldığında bazılarının 26 °C veya yaklaşık 40 °C'de optimum gelişme gösterdiği, bazılarının ise 4 °C'de oldukça hızlı büyüyebildiği görüldü.

Nitrifikasyon maddeleri zorunlu aeroblardır. Atmosferdeki oksijeni kullanarak amonyağı nitröz asite (nitrifikasyonun ilk aşaması) oksitlerler:

Sonuç olarak, amonyak oluşturan bakterilerin atık ürünü olan amonyak, enerji üretmek için kullanılır. Nitrosomonas, ve ikincisinin yaşam süreçleri sırasında oluşan nitritler için bir enerji kaynağı görevi görür. Nitrobakter.

Modern kavramlara göre nitrifikasyon süreci sitoplazmikte ve sitoplazmik membranların içinde meydana gelir ve birkaç aşamada gerçekleşir. Amonyak oksidasyonunun ilk ürünü hidroksilamindir ve bu daha sonra nitroksite (NOH) veya peroksonitrite (ONOOH) dönüştürülür, ikincisi de nitrite ve nitrit nitrata dönüştürülür. Nitrifikasyon işleminin tamamı aşağıdaki diyagramda gösterilmektedir:

Nitroksil, hidroksilamin gibi, görünüşe göre hiponitrite dimerleşebilir veya nitrifikasyonun bir yan ürünü olan nitröz oksit N20'ye dönüşebilir. İlk reaksiyona (amonyumdan hidroksilamin oluşumu) ek olarak, sonraki tüm dönüşümlere ATP formundaki yüksek enerjili bağların sentezi eşlik eder.

Nitrifikasyon maddeleri CO2'yi indirgeyici pentofosfajik döngü (Calvin döngüsü) yoluyla sabitler. Sonraki reaksiyonların bir sonucu olarak, sadece karbonhidratlar değil, aynı zamanda bakteriler için önemli olan diğer bileşikler de oluşur - proteinler, nükleik asitler, yağlar vb.

Uzun bir süre nitrifikasyon bakterileri zorunlu kemolitoototroflar olarak sınıflandırıldı. Daha sonra bu bakterilerin bazı organik maddeleri kullanma yeteneklerine ilişkin veriler elde edildi. Böylece büyüme üzerinde uyarıcı bir etki kaydedildi nitrobakter nitrit, maya otolizatı, piridoksin, glutamik asit ve serin. Bazı nitrifikasyon bakterilerinin ototrofik beslenmeden heterotrofik beslenmeye geçme yeteneğine sahip olduğuna inanılmaktadır. Bununla birlikte, nitrifikasyon maddeleri geleneksel besin ortamlarında çoğalmazlar çünkü bu tür ortamlarda bulunan büyük miktarda kolayca sindirilebilen organik maddeler bunların gelişimini geciktirir. Bununla birlikte, doğada bu tür bakteriler çernozemlerde, gübrede, kompostlarda vb. iyi gelişir. Çok fazla organik maddenin olduğu yerlerde.

Topraktaki kolayca oksitlenebilen karbon miktarını, nitrifikasyon maddelerinin bitkilerde dayanması gereken organik madde konsantrasyonlarıyla karşılaştırırsak, bu çelişkinin önemsiz olduğu ortaya çıkıyor. Bu nedenle, toprağın organik maddesi esas olarak chernozemdeki toplam karbonun %71-91'ini oluşturan hümik maddelerle temsil edilir ve kolayca sindirilebilen suda çözünür organik maddeler toplam karbonun %0,1'inden fazlasını oluşturmaz. Sonuç olarak nitrifikasyon yapanlar toprakta büyük miktarlarda kolayca sindirilebilen organik maddeyle karşılaşmazlar.

Nitrat birikimi farklı topraklarda farklı oranlarda meydana gelir. Toprak ne kadar zengin olursa, o kadar fazla nitrik asit bileşiği birikebilir. Nitrifikasyon kapasitesine bağlı olarak toprakta bitkilerin kullanabileceği azotun belirlenmesine yönelik bir yöntem vardır. Bu nedenle nitrifikasyonun yoğunluğu toprağın tarımsal özelliklerini karakterize etmek için kullanılabilir.

Aynı zamanda nitrifikasyon sırasında yalnızca bir bitki besin maddesinin (amonyak) başka bir forma (nitrik asit) dönüşümü gerçekleşir. Ancak nitratların bazı istenmeyen özellikleri vardır. Amonyum iyonu toprak tarafından emilirken, nitrik asit tuzları kolaylıkla yıkanarak dışarı atılır. Ayrıca denitrifikasyonun bir sonucu olarak nitratlar N2'ye indirgenir, Bu aynı zamanda toprağın nitrojen rezervlerini de tüketir. Yukarıdakilerin tümü, nitratların bitkiler tarafından kullanım oranını önemli ölçüde azaltır.

Bir bitki organizmasında enerji gerektiren senteze katılmadan önce nitrik asit tuzlarının indirgenmesi gerekir. Amonyum doğrudan kullanılır. Bu bağlamda bilim adamları, nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesini baskılayan ve diğer organizmalara zararsız olan spesifik inhibitörleri kullanarak nitrifikasyonun yoğunluğunu yapay olarak azaltma olasılığı sorusunu gündeme getirdiler. Piridin bazında sentezlenen nitrifikasyon inhibitörlerinin (2-kloro-6-(triklorometil)-piridin, nitropirin, vb.) çok sayıda endüstriyel preparasyonu halihazırda önerilmiştir. Nitrifikasyon inhibitörleri, nitrifikasyonun yalnızca ilk aşamasını bastırır ve ikinciyi ve ayrıca heterotrofik nitrifikasyonu etkilemez. Nitrifikasyon inhibitörleri (nitropirin) kullanıldığında azotlu gübrelerin verimliliği% 50'den% 80'e çıkar.

""sb Heterotrofik nitrifikasyon. Bazı heterotrofik mikroorganizmalar da nitrifikasyon yeteneğine sahiptir. Bunlar cinse ait bakterileri içerir. Pseudomonas, Arthrobacter, Corynebacteriitis, Nocardia ve cinse ait bazı mantar türleri Fusarium, Aspergillus, Penici/lium, Cladosporium. Bunu belirledim Arthrobacter sp. organik substratların varlığında amonyağın oksidasyonuyla hidroksilamin ve ardından nitrit ve nitrat oluşur. Bazı bakteriler amidler, aminler, hidroksamik asitler, nitro bileşikleri (alifatik ve aromatik), oksimler vb. gibi nitrojen içeren organik maddelerin nitrifikasyonuna neden olur. Bununla birlikte, heterotrofik nitrifikasyonun listelenenler için bir enerji kaynağı olarak hizmet etmediğine inanılmaktadır. organizmalar.

Heterotrofik nitrifikasyon doğal koşullarda (toprak, rezervuarlar ve diğer substratlar) meydana gelir. Özellikle atipik koşullarda (örneğin, alkali toprakta yüksek miktarda organik C- ve N-bileşikleri vb. olduğunda) baskın bir önem kazanabilir. Heterotrofik mikroorganizmalar bu koşullar altında sadece nitrojen oksidasyonunu teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda toksik maddelerin, kanserojen ve mutajenik bileşiklerin yanı sıra kemoterapötik etkilerin oluşumuna ve birikmesine de neden olur. Listelenen bazı bileşiklerin nispeten düşük konsantrasyonlarda bile insanlara ve hayvanlara zararlı olması nedeniyle bunların doğada oluşma olasılıkları dikkatle araştırılmaktadır.

• Son yıllarda bakterilerin amonyağı anaerobik olarak oksitleme yeteneği keşfedildi. Anammox (An-attox) adı verilen bu işlem, atık su arıtımında önemli rol oynuyor. Bunu gerçekleştiren bakteriler planktomistler grubuna aittir. (Not: yeniden