2. kondíció során az 1. akváriumba nagyobb mennyiségű nitrátot és kevés foszfátot raktam, a 2. akváriumba pedig fordítva, kevés nitrátot és sok foszfátot.

1. kondíció

Azonos mennyiségű békatutajt tettem a két akváriumba, és törekedtem arra, hogy azonos mennyiségű tápanyag kerüljön be. (mivel pumpás flakont használtam, ez nem sikerült tökéletesen, de ez nem volt gond)

Elég sok foszfát "sikerült" a tesztakváriumokba, ez jó kísérlet arra, hogy redfield-nél magasabb arányú foszfáttal által mi történik.

2 nappal később végeztem el a következő méréseket:

Akvárium 1 

Nitrát: 19,6 ppm

Foszfát: 3,76 ppm

Akvárium 2 

Nitrát: 19 ppm

Foszfát: 3,72 ppm

Látható, hogy már alig 2 nappal később is valami megmozdult a vízben, elkezdődött a tápanyagfelvétel. A foszfát felvétel arányaiban jelentősebb, mint a nitráté! Ezt követően 3 nap után mértem újra értékeket. Érdekességképpen a vasat is megmértem. Legközelebb a a szakasz végén fogom újra. 

Akvárium 1

Nitrát: 15,5 ppm

Foszfát: 2,64 ppm

Vas: 0,129 ppm

Akvárium 2

Nitrát: 15,1 ppm

Foszfát: 2,86 ppm

Vas: 0,088 ppm

Akvárium 1

Akvárium 2

Látható, hogy a tápanyagok eltűnése a vízből nem maradt nyom nélkül. A békatutaj intenzív fejlődésbe kezdett. 4 napot vártam a következő méréssel:

Akvárium 1

Nitrát 10,8 ppm

Foszfát: 1,17 ppm

Akvárium 2

Nitrát: 11,1 ppm

Foszfát: 1,37 ppm

A rohamos fejlődés folytatódott. Már a kezdeti mennyiség többszöröse volt a felszínen. Ez után egy kicsit több idő telt el, sajnos nem volt időm köztes mérésre, így 11 nappal később jutottam el odáig hogy megnézzem hol tartunk.

Akvárium 1

Nitrát: 0.00 ppm

Foszfát: 0,00 ppm

Vas: 0,080 ppm

Akvárium 2

Nitrát: 0,00 ppm

Foszfát: 0,00 ppm

Vas: 0,031 ppm

A békatutaj teljesen beterítette a vízfelszínt. Így alakult tehát a 2 akváriumban a tápanyagszint-csökkenés:

A méréseknél az idő jelzése a kezdeti időponthoz képest értendő.

Akvárium 1	Mérés 1	Mérés 2 (2 nappal később)	Mérés 3 (5 nappal később)	Mérés 4 (9 nappal később)	Mérés 5 (20 nappal később)
Nitrát	22,6	19,6	15,5	10,8	0
Foszfát	4,44	3,76	2,64	1,17	0
Vas			0,129		0,080
Akvárium 2
Nitrát	19,9	19,0	15,1	11,1	0
Foszfát	4,02	3,72	2,86	1,37	0
Vas			0,088		0,031

Konklúzió 

( 20napig tartott az 1. kondíció )

A növények növekedése nagyon szépen egybevágott a mért értékek csökkenésével, már ha a nitrát és foszfát értekeit nézzük. A vas nem volt a kísérlet része, csak érdekességképpen néztem rá, de nagy mértékű csökkenést nem regisztráltam, a táblázatból kiolvasható a mértéke)

A kezdeti (nulladik perces) tápanyaglöketem nem redfield arányú nitrát és foszfátot jelentett, de ez nem igazán érdekelte a növényeinket. Ami rendelkezésre állt, azt felvették. Nitrátzabálók tehát a békatutajok? Mondhatni hatékonyan veszik fel ezt a tápanyagot, de ha valamit zabáltak, az inkább a foszfát volt! 

Egy ilyen kísérletből messzemenő következtetéseket ne vonjunk le, de azt ki merem jelenteni, hogy inkább nitrát és(!) foszfát zabálóknak hívjuk őket innentől!

2. Kondíció

A növények nagy részét kiszedtem az akváriumból, és megint egyenlő mennyiségű növényt hagytam mindkét akváriumban. Innentől a két akváriumban két különböző kísérletet bonyolítottam le. Az akvárium 1 -ben nitrátot raktam inkább, és kevés foszfátot, az akvárium 2 -be pedig sok foszfátot és kevés nitrátot. Mikroelemeket nem raktam pluszba, annyi volt amennyi az előző kísérletből maradt.

Az első mérések (2 nappal az összerakás után elvégezve):

Akvárium 1

Nitrát: 15,6 ppm

Foszfát 0,24 ppm

Akvárium 2 

Nitrát 1,2 ppm

Foszfát 1,62 ppm

Azt vártam, hogy mindkettő akváriumban megrekednek a tápanyagok, hisz nincs párja az egyikben a nitrátnak, másikban a foszfátnak. Nézzük a következő mérést 2 nap múlva.

Akvárium 1

Nitrát 16,9 ppm

Foszfát: 0,08 ppm

Akvárium 2

Nitrát: 0,1 ppm

Foszfát: 1,3 ppm

Az első akváriumban a nitrát enyhén emelkedett, talán az előző kísérletből maradt szerves törmelék bomlása miatt. Az hogy bent hagytam, és nem takarítottam ki, egy kicsit a kísérleti akváriumokat elvitte a laboros jellegtől az élethűbb felé. A lényeg viszont nem változott. A következő mérés az előző után 5 nappal ejtettem meg.

Akvárium 1

Nitrát: 12,8 ppm 

Foszfát: 0,00 ppm

Akvárium 2

Nitrát: 0,0 ppm

Foszfát: 0,8 ppm

Minimálisan nőttek a növények az 5 nappal ezelőtti állapothoz képest. Az 1-es akváriumban a nitrát kicsit csökkent, és több az új hajtás is, de közel sem olyan intenzív a fejlődés mint az 1. kondícióban volt. A 2-es akváriumban érdekes módon a foszfát csökkent, bár a növények nem mutatnak túl nagy fejlődést.  Ez után csak 14 nappal jutottam el a tesztelésig, de a növényi fronton túl sok esemény nem történt. A mérések:

Akvárium 1

Nitrát: 11,3 ppm

Foszfát 0,00 ppm

Akvárium 2 

Nitrát 0,0 ppm

Foszfát 0,05 ppm (!)

Konklúzió

Akvárium1	Mérés 1 (2 nappal az indítás után)	Mérés 2 (4 nap múlva)	Mérés 3 (9 nap múlva)	Mérés 4 (23 nap múlva)
Nitrát	15,6	16,9	12,8	11,3
Foszfát	0,24	0,08	0,00	0,00
Vas
Akvárium 2
Nitrát	1,2	0,1	0,0	0,0
Foszfát	1,62	1,3	0,8	0,05
Vas

Összegzés

Egy olyan akváriumban, ahol jelentős mennyiségű, felgyülemlett tápanyag van, a békatutaj telepítése hasznos lehet a szintek letörésére. Egy tipikus növények akváriumban viszont így nem csak fény, hanem tápanyag konkurensei is lesznek a víz alatt növekvő növényeknek. Az első kondíció alatti vas fogyasztás miatt úgy gondolom, hogy jelentős mennyiségű mikroelemet ezek a növények nem igényelnek.

A két táblázat egymás mellett:

1. kondíció:

Akvárium 1	Mérés 1	Mérés 2 (2 nappal később)	Mérés 3 (5 nappal később)	Mérés 4 (9 nappal később)	Mérés 5 (20 nappal később)
Nitrát	22,6	19,6	15,5	10,8	0
Foszfát	4,44	3,76	2,64	1,17	0
Vas			0,129		0,080
Akvárium 2
Nitrát	19,9	19,0	15,1	11,1	0
Foszfát	4,02	3,72	2,86	1,37	0
Vas			0,088		0,031

2. kondíció:

Akvárium1	Mérés 1 (2 nappal az indítás után)	Mérés 2 (4 nap múlva)	Mérés 3 (9 nap múlva)	Mérés 4 (23 nap múlva)
Nitrát	15,6	16,9	12,8	11,3
Foszfát	0,24	0,08	0,00	0,00
Vas
Akvárium 2
Nitrát	1,2	0,1	0,0	0,0
Foszfát	1,62	1,3	0,8	0,05
Vas

A kezdeti és a kísérlet végén készült képek:

1. kondíció: 

2. kondíció:

Balra: Foszfát limitált Jobbra: Nitrát limitált

Köszönöm, hogy elolvastad!

Bevezető

Ez a cikk (élő előadás formájában) a Csepeli Akvarista Kör első estéjére készült el (2024.09.20), a főszervező, Szabó Tibor Benjamin(Oxigén Brigád) kért fel, hogy a szűrés biológiájáról, és a szűrőanyagok hatékonyságáról tartsak egy előadást. Mivel ez egy élő előadás volt, a diasor képeit beraktam a cikkbe. A megfelelő értelmezés érdekében a diát és a szöveget is nézd!

Mi az a biológiai szűrés?

Kik végzik a biológiai szűrést?

Az autotrófok egyszerűbb kémiai anyagokat fogyasztanak el, és összetettebb anyagokká alakítják. Ilyenek például a növények, de a nitrifikáló baktériumok is. Két féle autotróf típus van, ami napfényt használ, és ami kémiai anyagokat, az utóbbi a kemolitoautotróf, vagy rövidebben kemolitotróf.

A biofilm (EPS) poliszacharidokból, fehérjékből, zsírsavakból, és nukleinsavakból áll. Az alapvető funkciójuk a védelem, a gazdaszervezet immunrendszere ellen. Az EPS mátrixon belül a baktériumok mint egy nagyobb rendszer részei vesznek részt. Tudnak egymással kommunikálni, és akár DNS-cserét is végre tudnak hajtani. A biofilm zselés anyaga nem összefüggő, hanem vannak benne járatok, amik az oxigén és tápanyag szállításért felelnek.

Biofilm funkciója, és kialakulása

Iniciális fázis

A baktériumok megtapadásának legelső lépése, hogy az oldatból kiválnak fehérjék, egy vékony réteget alkotva, a baktériumok ehhez tapadnak hozzá először reverzibilis ( nem végleges) módon.

Érési fázis

A végleges megtapadás során a sejtek rögzítik magukat a felülethez különböző képletek segítségével, és megkezdődik az EPS kiválasztása. Eközben a sejtek egymással is kommunikálnak, közösséggé szerveződnek. A baktériumok képesek érzékelni a szomszédos csoportok méretét és távolságát, és igyekeznek összekapcsolódni velük. Ezek a nagyobb sejtcsoportok már inkább egy élőlényként működnek, mint egyedi sejtekként.

Szóródási fázis

Ha a biofilm elég nagyra nőtt, elkezdenek darabok kiválni belőle, amik egy másik helyen új kolóniát hoznak létre. Így terjednek a baktériumok az akvárium minden felületén, és a szervezetünkben is egy-egy fertőzés során.

Ez a szóródási fázis „direktben” megy végbe, nem szimplán azért, mert egyszerűen túl nagyra nőtt a biofilm, és fizikai okokból szétesik. A baktériumok olyan enzimeket bocsátanak ki, amik a biofilm stabilitásáért felelős poliszacharidokat bontják, ezáltál instabillá válik egy-egy rész szerkezete, és így válik le. A levált baktériumok ilyenkor vagy megtapadnak egy újabb felületen, vagy képesek újra planktonikus formát felvenni, és flagellumokat növeszteni.

Heterotróf baktériumok

A heterotróf baktériumok tehát a szerves anyagok lebontásában vesznek részt, és ammóniát állítanak elő. Léteznek ammóniát is oxidálni képes heterotrófok is, de nem mondanám jellemzőnek őket akváriumban, mivel nem „szeretik” az ammóniát, csak maximum rákényszerülnek a használatára.

A heterotrófok, mivel nagy energiasűrűségű anyagokat használnak táplálékként, gyorsan szaporodnak, akár negyed óránként is osztódhatnak. Ez miatt hihetetlenül gyorsan reagálnak egy-egy szerves anyag feldúsulásra.

Az infuzóriásodás is ebből a jelenségből indul. Egy nagyobb szerves anyag terhelés esetén először az azt fogyasztó heterotróf baktériumok szaporodnak fel. Ezeket még kevésbé látjuk szabad szemmel. A baktériumokon viszont egy nagyságenddel nagyobb élőlények felszaporodnak, amik őket fogyasztják: papucsállatka, kerekesféreg, csillósok. Ezeknek az élőlényeknek a tömeges felszaporodását látjuk mi akvaristák tejes, ködös vízként.

Ezért is érdemes megfelelő mértékű szűrést tervezni az akvárium számára, és új akvárium esetén hagyni megfelelően beállni, mielőtt nagyobb terhelést kapna. A szerves anyag lebontása le fog zajlani. Viszont nagyon nem mindegy, hogy hol. Főleg új akvárium esetén jellemző tünet az infuzóriásodás, pont azért, mert még nem szaporodtak el a szűrőben, és a talajban a baktériumok, ezért kénytelenek ott, ahol a táplálék is van. Viszont ha a vízben van a sok szerves anyag, és helyben bontódik le, azzal a halakra káros, betegséget okozó baktériumok is képesek felszaporodni, amit nem kell túlmagyarázni miért veszélyes.

Tehát a vízben lévő szerves anyag le fog bomlani, és jobban járunk, ha a szűrőnkben teszi.

Abból, hogy a heterotrófok bontják a szerves anyagokat, és a víz optikai tisztaságát az oldott szerves anyagok ronthatják, az is következik, hogy a víz optikai tisztaságáért nem a nitrifikálók felelnek, hanem a heterotrófok!

Autotróf baktériumok

Az autotrófok csak egyszerű, ásványi jellegű tápanyagokat képesek hasznosítani.

Ez a két anyag (ammónia, nitrit) azért kap központi szerepet az akvarisztikában, mert kis mennyiségben is mérgezőek, lebontatásuk rendkívül fontos feladat. Már 0,1-0,2 ppm körüli tartós koncentráció is károsítja az állatokat, és a modern akvakertészeti nézetek szerint az algásodásban is szerepet játszanak.(főleg az ammónia)

Lassú szaporodás jellemzi őket, mivel az ammónia és nitrit kis energiatartalmú szubsztrátok ( táplálékok). Ez azt jelenti, hogy akár több óra is eltelhet két osztódás között, extrém alacsony ammónia és nitrit koncentráció esetén akár 10-20 óra közötti idő is! NAGYSÁGRENDEKKEL lassabban szaporodnak, mint a heterotrófok.

A heterotrófokkal ellentétben nem lehet őket túlszaporítani. Két dolog ennek az oka, egyrészt, hogy arra törekednek, hogy felülethez tapadjanak, és ott kezdjék el a szaporodást, másrészt a lassú szaporodás okán, ők nem tudják „felhízlalni” a náluk nagyobb ragadozó fajokat, amik a víz ködösödését tudnék okozni.

Mi kell a biológiai szűréshez?

Élettér a legjobb, ha a szűrőanyagok felülete, erről korábban már beszéltem.

A szerves anyagok bontása, és a nitrifikáció is oxigén igényes folyamatok.

A táplálék az energiaforrás, a kémiai kötések energiáját használják fel. Ezek a szerves anyagok, az ammónia/ammónium, és a nitrit.

A szén a testük felépítéséhez kell, elsősorban szén-dioxid, másodsorban bikarbonát ( növényekhez hasonlóan).

Áramlás juttatja el a fenti 3 összetevőt, feltételt a baktériumoknak.

Élettér

Vízközt nem szeretnénk, hogy baktériumok legyenek nagy számban, ezért a biológiai szűrés élettere az akvárium felületei (főleg a szűrőben). A teljes biológiai szűréshez nagy felületre van szükség. Itt fontos megemlíteni, hogy csak a biológiailag aktív felület számít. Teljesen mindegy, hogy egy szűrőanyag gyártója, forgalmazója teljesen irreleváns vizsgálatokkal milyen hatalmas felületet tudott kimérni a saját, és más gyártók termékeinél, ha az anyag járatai nehezen, vagy egyáltalán nem hatolhatóak át a víz által.

Tehát a baktériumok kívánatos élettere a talajszemcsék felszíne, és a szűrőanyagok.

Oxigén

A denitrifikáció az az, amikor oldott oxigén jelenléte nélkül egyes baktériumok átálnak nitrát „légzésre”, és így nitrogén gáz keletkezik, és a nitrogén kikerül a rendszerből. Ez a képesség néhány szűrőanyag esetén pozitívumként van kiemelve. Olyan halas akváriumokban, ahol a nitrát inkább már szennyezőanyag, és nem növényi tápanyag, valóban lehet relevanciája annak, hogy egy anyagban van potenciál a denitrifikációra. Ez viszont spontán módon csak nagyon kis mértékben megy végbe, mivel a denitrifikációnak szerves szénforrásra van szüksége a működéshez. Ez lehet alkohol, ecetsav, stb. A növényes akváriumokban a nitrát jellemzően a növények által fogy el, semmi szükség denitrifikációra, sőt, káros jelenségnek lehet tekinteni.

Táplálék

Erről már tettem említést, a két eltérő táplálékozási stratégiát folytató baktériumcsoport más szubsztrátot igényel. A baktériumok a kémiai kötésekben lévő energiát hasznosítják.

Szénforrás

Az, hogy egy adott mikroorganizmus a bikarbonátot, vagy szén-dioxidot részesíti-e előnyben, függ attól is, hogy melyik pH tartományban „szeret” élni, és hogy milyenben él jelenleg. Magasabb pH-n, ahol inkább a bikarbonát van jelen, a nitrifikálók inkább a bikarbonátot hasznosítják, míg alacsony pH-n a szabad szén-dioxidot is.

A heterotróf baktériumok értelemszerűen a lebontott szerves anyagokból nyert szenet használják a testük felépítésére.

Áramlás

Az áramlás egy közegben lamináris vagy turbulens lehet. Előrebocsátom, hogy egy szűrőanyaggal teli szűrőben ember legyen a talpán, aki az egyes „csatornákra” kiszámolja a Reynolds-számot, és meghatározza az áramlási profilt.

Általánosságban, a baktériumok megtapadásának és biofilm kialakításának kedvez a kis áramlási sebesség, mivel a kisebb nyíróerők miatt a megkapaszkodás, és felületen maradás könnyebb lesz. A magas áramlási sebesség megnehezíti a tapadást a nagy nyíróerők miatt. 

Viszont, ha már irreverzibilisen (véglegesen) megtapadtak a baktériumok, és stabil a biofilm, a magasabb áramlási sebesség, ami a turbulens áramlás feltétele, elősegítheti a tápanyagok, oxigén, és szénforrás eljutását hozzájuk. A szóródási fázisban a magasabb áramlási sebesség segíti a leszakadt biofilm darabok szétszóródását, ezáltal segíti a terjedésüket a közegben, a felületeken.

Tehát, a megtapadás, és biofilm kialakításakor a kis áramlási sebesség kedvez (lamináris), míg a kialakult, stabil biofilm számára a turbulens, gyorsabb áramlás kedvez. A szűrőkben pont fordítva szokott lenni, az elején gyorsabb az áramlás, a beérés után lassul le.

Sokan beszélnek ideális áramlási sebességről. A túl alacsony áramlási sebesség során az oxigén idő előtt elfogy, így a nitrifikáció spontán módon leáll, hiába áll rendelkezésre a többi feltétel. A túl magas áramlási sebesség inkább fizikailag károsíthatja a biofilmet, letörheti, lemoshatja a felületekről, illetve nem tölt a víz elég időt a baktériumok közelében, hogy azok átalakítsák a tápanyagokat.

A nitrifikáció

A nitrifikáció kizárólag az ammónia átalakítását jelenti nitráttá. Ezeket autotróf, azon belül is a kemolitotróf baktériumok végzik. Ha nem lenne nitrifikáció, az ammónia szintje az egekbe szökne, és nagyjából egy idő után minden magasabbrendű élőlény elpusztulna. Az ammóniát a növényes akvaristák kapcsolatba hozzák az akvárium algásodásával is. Ebbe most mélyebben nem mennék bele.

Az ammónia nitráttá alakulásáért a következő élőlények lehetnek a felelősek akváriumban: (dia fent)

AOB-k és NOB-k

Nem AOB-kként és NOB-kként hivatkoznak rájuk a cikkek, de róluk beszélnek jellemzően. A tengeri akváriumokban, a szennyvíztisztításban valóban ők a főszereplők. Édesvízi akváriumban nem, de mivel nem igazán voltak releváns kutatások, úgy gondolták a cikkek szerzői, hogy itt is biztosan ők felelnek a nitrifikációért. felsoroltam néhány fajnevet az érdekesség kedvéért, kik élhetnek a szűrőinkben. (dia fent)

Az pH tekintetében az optimális pH tartomány számukra a semleges, enyhén lúgos környezet. Vajon miért nem szeretik az akváriumainkat? Kiderül hamarosan.

Comammox

A Comammox a Complete Ammonia Oxidizerből alakult mozaikszó. Csak néhány éve fedezték fel őket, és nagy űrt töltöttek be. Nem értették a tudósok, hogy miért nincs olyan élőlény, ami az ammóniát és a nitritet is képes oxidálni, mivel ez sokkal előnyösebb energetikailag. Gyorsabban szaporodnak, mint a "hagyományos" nitrifikálók.

Archeák (ősbaktériumok)

A jelenlegi háromdoménes rendszertani felosztásban a baktériumok, eukarióták melletti harmadik csoport az archeák, más néven ősbaktériumok. Eltérnek a baktériumoktól, egyes elméletek szerint belőlük alakultak ki a sejtmaggal rendelkező eukarióták is. Például az antibiotikumot nem hatnak rájuk ez miatt.

Mint extremofil fajok fedezték fel őket, viszont nincs ismert patogén archea, így a szélesebb körű felfedezés váratott magára. Kiderült, hogy nagyon elterjedtek, még bennünk is élnek.

AZ AOB és NOB probléma

Azok a fajok, amiket a cikkek többsége emlegetett, a modern vizsgálatok szerint nem is jellemzőek az akvárium szűrőjében. Akkor van egy kicsit több belőlük, ha magas az ammónia szintje, magas terhelés, vagy új akvárium esetén.

Az alacsony ammónia szinthez nem alkalmazkodtak. Inkább a szennyvizet, és az ahhoz hasonló vizeket szeretik, ahol nagyságrendekkel több ammónia és nitrit található. A kis tápanyagtartalmú oligotróf élőhelyeken nem ők a jellemzőek.

Az alacsony pH-t azért nem szeretik, mert az ammónia, amit csak szabadon bediffundál a sejtjeikbe, átalakul ammónium ionná. Az ammónium ion felvételéhez energiára van szükség, és egy baktérium csak akkor tudja hasznosítani, ha megvannak az ehhez szükséges mechanizmusai a sejtfalában. Az AOB-k jellemzően nem túl jók benne, így az alacsony pH gátolja a működésüket. 

A nitrit oxidálókat a nitrit protonálódása gátolja. A nitrit savas pH-n protont vesz fel, és a NO2-ből HNO2 lesz. A salétromossav bomlékony vegyület, így keletkezik salétromsav, tehát nitrát ion plusz proton. A hagyományosnak tekintett nitrifikálók tehát 6-os pH körül már alig működnek, 5,5-nél teljesen leállnak. Sok szakember ez miatt azt javasolja, hogy a pH-t tartsuk inkább 6 felett, ami nem hülyeség, de inkább a növényi tápanyagfelvétel miatt jó tanács.

Az AOB és NOB probléma megoldása

Tehát nem kell kongatni a vészharangot, ha kicsit leesik a pH-nk, lesz mi nitrifikáljon. Az ammónia oxidálókat leváltja a comammox Nitrospira és az archea fajok, míg a nitrit oxidálókat szintén a Nitrospira fajok váltják le.

Nem csak a pH limitálja tehát a hagyományos baktériumokat, hanem a tápanyagok szűkössége.

Két modern kutatás

Két kutatást szeretnék nektek bemutatni. Az elsőben 27 akváriumot vizsgáltak, 12-ben csak archea gént találtak, de 23 akváriumban ők voltak a domináns ammónia oxidálók. A dominancia erősen korrelált az ammónia szinttel, magasabb ammónia szint esetén voltak többségben a baktériumok. A kutatás comammox-okat nem vizsgált.

A másik kutatás már egy kicsit komplexebb volt. 38 akváriumból 30-ban volt domináns a comammox csoport, és 35-ben jelent voltak archeák, 7-ben dominánsak is voltak. Egyetlen akváriumban tudtak dominánsá válni a baktériumok, ahol az ammónia szintje magas volt.

Néhány tévhit - magyarázattal

A nitrifikáló baktériumok gyorsan meghalnak táplálék nélkül

Amikor egy szűrőt kikapcsolunk, vagy áramszünet miatt leáll, azt mondjuk, hogy néhány óra, és a baciknak kampec. Ez nem az áramlás vagy a táplálék hiánya miatt van, hanem a szűrőben az áramlás nélkül nincs oxigén, szerves anyag viszont sok, ezek bomlásakor elfogyó oxigén, és felszabaduló toxinok ölik meg a baktériumokat. Eszerint ha nedvesen, de levegőn tartjuk a szűrőanyagokat, nem történik baj.

Egyes tanulmányok azt állítják, hogy a baktériumok nedvesség és oxigén jelenlétében akár évekig is kibírják táplálék (ammónia) nélkül.

Egy bizonyos terheléshez bizonyos mennyiségű baktérium mennyiség tartozik, nem szaporodnak tovább egy ponton túl.

Ez a kijelentés a biológiai szűrőanyag ellenes akvaristák között lett igazán népszerű (más néven szivacsosok) . Lényege, hogy felesleges a hatalmas felület ( ami részben igaz is), úgy sem lakják be a baktériumok, mert hát nem szaporodnak tovább, ha a terhelés konstans.

A baktériumok addig osztódnak, amíg van a vízben minden szükséges feltétel. Tehát amíg kapnak valamennyi ammóniát, addig növekszik a számuk. Annyi részigazság van a kijelentésben, hogy a szaporodás sebessége attól függ, mennyi ammónia áll rendelkezésre. Könnyen belátható, hogy egy akváriumban, ahol állatok élne, az ammónia terhelés sosem lesz nulla. Tehát a baktériumok folyamatosan szaporodnak, csak a sebessége változik.

A tiszta vízért a nagy külső szűrőben lévő nitrifikáló baktériumok a felelősek.

Nem. A nitrifikáció bár fontos feladat, de a víz detoxifikálásáért felel, nem az optikai tisztaságáért. Az optikai tisztaságot a nagy mennyiségű heterotróf, szerves anyag fogyasztó baktérium a felelős(hisz a víz elszíneződéséért oldott szerves anyagok felelősek), amiknek sokkal nagyobb felület és térfogat kell, mint az ammónia és nitrit oxidációja miatt.

kb 20x annyi felület kell a kristálytiszta vízhez, mint amennyi az ammónia és nitrit oxidációjához!

Nitrifikáció okozta savasodás

A nitrifikáció, hosszú távon képes elfogyasztani a vízben lévő pufferhatású anyagokat, amivel a KH mért értéke csökkenni fog. A baktériumok egyrészt a KH-t alkotó bikarbonát ionokat fogyasztják, a szén szükségletük részbeni kielégítése érdekében(ez direktben csökkenti a KH-t), másrészt a nitrifikáció végterméke nem a nitrát(az csak egy egyszerűsítés), hanem salétromsav (képlete HNO3) és hidrogénionok. A salétromsav disszociál, és így lesz nekünk ebből egy nitrát ion, és egy szabad proton (H+), ami a többivel együtt a KH-t „fogyasztja”, így a pH-t csökkenti.

Összefoglalás

A modern kutatások szerint nem a hagyományosan nitrifikálóknak tekintett fajok népesítik be a szűrőinket, a talajunkat, hanem teljesen más élőlénycsoportok. A fő szelekciós tényező a tápanyaglimitáció és az alacsonyabb pH.

Amint elkezdtek érdemben vizsgálni édesvízi akváriumokat is, egyből felfedezték az archeákat és a Nitrospira baktériumokat. Ez a két csoport teljesen el tudja végezni a nitrifikációt ott is, ahol a két hagyományos csoport már csődöt mond.

A lényeg, hogy adjuk meg az esélyt a természet számára, és az megoldja helyettünk is.

A biológiai szűrőanyagok hatásfoka

A hatásfokon azt értjük, hogy mondjuk 1 liter szűrőanyag, azonos körülmények között mennyi szerves anyag, ammóniát, nitritet képes lebontani.

A szerves anyag lebontásához sokkal nagyobb felületre van szükség! Így sokkal több szerves anyag bontó heterotróf baktériumra van szükség. Érdekes módon alig beszélünk róluk.

A szerves anyagot bontók és a nitrifikálók együtt élnek.

A biológiai szűrőanyagok hatásfokát növelő tényezők

Amikor hatásfokról beszélünk, a következő dolgokat kell megemlíteni. Az átjárhatóság fontos, ha az anyag felületének minél nagyobb hányadán szeretnénk baktériumokat, archeákat. Ezzel összefügg, hogy minél nagyobb biológiailag aktív felületre van szükség.

A nagy öntisztulás előnyös, hogy a biofilm mindig viszonylag vékony tudjon maradni, és a sok levált darab ne tömítse el a járatokat.

Kémiailag semlegességet sem kell túlmagyarázni, ne befolyásolja lehetőleg az akvárium vizének paramétereit. Néhány kivétel persze van, például savanyítás.

Szerkezetileg stabilnak kell lennie, hogy hosszú időn keresztül képes legyen megtartani a biofilmet.

Hiába a legjobb szűrőanyag, ha nem a neki megfelelő feladatra használjuk.

A szűrőanyag dilemma

Az utóbbi években, főleg az akvakertészettel terjedt el a nézet, hogy  a modern biológiai szűrőanyagokat össze sem lehet hasonlítani a hagyományos szűrőanyagokkal. Ennek oka, hogy a porozitásuknak hála a felület nagyságrendekkel jobb, mint mondjuk a szivacsé.

A fő bökkenő, kérdés az az, hogy jó, de mennyit használnak ebből a baktériumaink?

A nagy felület egyben azt is jelenti, hogy az anyag nagyon apró járatokkal van teletűzdelve, amin egy felület mérés során a gázok lehet hogy át tudnak haladni, de hogy megfelelő vízáramlás kialakuljon, szinte kizárt.

Nem minden arany, ami fénylik, de...

Voltak olyan hangok is, hogy a biológiai szűrőanyagok konkrétan semmire nem jók. Én nem osztom ezt a véleményt, nekem csak azok a magyarázatok voltak zavaróak, amik tudományosnak tűntek, de csak addig a pontig, mélységig folytak a kutatások, amíg az eredmény előnyös volt az adott cégnek.

A biológiai szűrőanyagok egyik előnye például a szivaccsal szemben, hogy különböző formájú szemcsékből állnak, és ezek között a víz sokkal szabadabban tud járni, míg a szemcsék felületén kialakuló biofilm elvégzi a munkát. A szivacs, főleg ha vastagabb tömbként használjuk, sokkal jobban csapádba ejti a szerves anyagokat, és hamarabb „bedugul”, elveszti a kapacitása jó részét.

A „biók” az érdes felületük miatt stabilabban tudják megtartani a biofilmet is, így az esetlegesen nyíró hatású turbulens áramlással szemben is védettek a baktériumok.

A biológiai szűrőanyagok vizsgálata

2020-ban döntöttem úgy, hogy alaposabban megvizsgálom a gyakoribb szűrőanyagokat. Léteznek más márkák is ezeken kívül, de legtöbben ezeket használjuk. Elég ennyi minta, hogy egy átfogó képet kapjunk róluk.

Seachem Matrix

Természetes eredetű, szerkezetileg, és kémiailag is stabil, semleges. rendkívül porózus, a hivatalos szakmai írásokban a legnagyobbak között van a felülete (700 nm/l). Láthatjuk a képen, hogy rengeteg kis járat van az anyagban, valószínűleg a járatok egy része folytonos is, tehát az anyag közepében folytatódik, erre utal a forgalmazó leírása is. 

A gond ott van, hogy csak a legkülső felülete lakott, ez tisztán látszik szabad szemmel, és a többi képen is. Ez a felület még mindig lehet említésre méltó, de biztosan a közelében sincs a gázadszorpciós vizsgálatokban megállapítotthoz.

Aqualine Matrix Trop

Más a márkanév, de szerintem ez tök ugyanaz mint az előző. Belül üres, kívül gazdag élet látható itt is.

Hydor Quartz

Ez egy alacsonyabb rangú, ma már ritkábban használt szűrőanyag. Kicsi a felülete (8 nm/l), ez miatt rossz szűrőanyagnak van titulálva. Érdekes összefüggés, hogy a kicsi felület esetén pont, hogy ez lakott mélyebben is. A népsűrűség kicsit kisebb mint a matrixok esetén, ahol a felszínre koncentrálódott az élet, viszont mindenhol találtunk baktériumokat, és egyéb élőlényeket.

Sera Siporax

A siporax gyűrűit is a mini verziót együtt értékelem ki, mert az anyaguk ugyanaz. Ez is szinterelt üveg, mint a Hydor Quartz. Felülete a hivatalos zsargon szerint középkategóriás (270nm/l), de pont ez miatt ez is mélyebben lakott, bár nem annyira egyöntetűen, mint a Hydor szűrőanyaga. A felszínhez közelebb sűrűbben lakott, lentebb elég ritkásan, és vannak nagy üres részek is.

Eheim Substrat Pro

Szinterelt üvegként van feljegyezve, de inkább valamilyen keverék az alapanyag. Tökéletesen úgy viselkedik, mint a matrix. Kívül gazdag élet, belül üresség.

Hatékonyak vagy sem?

Hatékonyak? Vannak azért előnyeik. Az érdes felület miatt a biofilm kialakulása könnyebb, és gyorsabb is. Az érdes felület ez mellett a fizikai szemcséket is jobban megfogja, ezért mikroszűrésre is alkalmasak. A biofilm a terjedési fázisban könnyen leválik, ezek a részek utána már nem tömítik el a szűrőanyagot, mivel a szemcsék közötti tér nagy. Nem esnek össze, mint ahogy a szivacs tud, főleg ha rossz minőségű.

Jó vízáramlás a szemcsék között, ezáltal az oxigén, tápanyag, szén ellátottság is jó a felszínükön. Úgy néz ki, hogy csak a makroszkópikus felület a mérvadó. A kis járatokban ha jár is a víz, valószínűleg hamar elfogy az oxigén, és inkább anaerob szűrésre alkalmasak a bentebbi részeik. Mindegy mekkora felületet ír a gyártó!

Hátrányuk az áruk.

Hogyan lesz hatékony biológiai szűrésünk, kristálytiszta vizünk?

Nem az a lényeg, hogy a legmenőbb, legnagyobb nevű szűrőanyagot tegyük a szűrőnkbe. A diverzitás is fontos, legyen több féle szűrőanyag, alakuljon ki több féle áramlási kép a szűrőn belül, hogy minél több eséllyel találják meg a nekik optimális helyet a mikroorganizmusok.

A kristálytiszta víz első feltétele a nagy szűrőfelület. Most már tudjuk, hogy ez nem a gyártók, forgalmazók által írt stadionnyi felületek, hanem csak a biológiailag aktívak. Az akvárium térfogatának 3-5%-a legyen a hasznos vödörméret, vagy más típusú szűrés esetén a szűrőanyag mennyisége ( matten, promaster, stb) Minél nagyobb a terhelés, annál több felületre van szükség.

Ha lehet, felesleges ne bolygassuk a szűrőt, csak a feltétlenül szükséges időközönként takarítsuk.

Mi van akkor, ha kevés a szűrés?

A szerves anyagok felszaporodása miatt sárgás árnyalatú lehet a víz, illetve ködösödhet, infuzóriák felszaporodhatnak. Extrém esetekben, és csak 7-es pH felett ammóniás égés jelentkezhet a halakon.

Az akvakertészek az algásodás fő okának az ammóniát jelölik meg, ez egy elég képlékeny téma, ebben az előadásban nem beszélnék többet erről.

Akvárium szűrés nélkül?

Egy szűrésről szóló előadásban elég furcsán hangozhat, hogy létezik akvárium szűrő nélkül is, pedig igaz. A kulcs igazából az egész témával kapcsolatban is, hogy a terheléshez kell igazítani a szűrőkapacitást is. Ha magas, akkor több szűrőanyag kell, ha kevés, akkor adódhat olyan helyzet is, hogy akár el is hagyható. 

A vízforgatás léte elég nagy választóvonal, mivel a vízáramlás során az akvárium egész felülete lesz a szűrő, illetve a növények is felveszik az ammóniát. Vízforgatás nélkül is megvalósítható egy akvárium, de sokkal könnyebben borul, nagyon körültekintően kell megtervezni, és gondozni.

Szűrőanyag kísérlet

Ez a kísérlet az aquariumscience.org honlapon olvasható. 20 literes vödrökben tesztelte a szűrőanyagokat ammónia adagolással, levegővel működő sarokszűrőkben. A kapott eredmény összefügg a makroszkópikusan mérhető felületeikkel.Eredmények a dián láthatóak. Kellemetlen a bio szűrőanyagok híveinek, hogy a Matrix ennyire lent végzett.

Baktériumkészítmények kísérlete (1.)

Baktériumkészítmények első kísérlete. 20 literes műanyag vödrök, szivacsszűrők, kontrollok, amik nélkül nincs kísérlet, és ammónium klorid adagolása. Meglepő, hogy a bolti készítmények esetén nem talált a szerző különbséget a kontrollokhoz képest. (magyarul,a kísérlet eredménye szerint nem csináltak gyakorlatilag semmit!)

Baktériumkészítmények kísérlete (2.)

40 literes akváriumokban zajlott a teszt, szivacsszűrőket használt, voltak kontrollok természetesen, ammónium kloriddal egyszeri 1 ppm ammóniát adagolt. 2 naponta tesztelt, majd ha kétszer is méréshatáron alul volt az ammónia és nitrit, akkor tekintette beálltnak a tesztakváriumot. Azt tapasztalta, hogy a kontrollok és a készítmények között nem volt sziginfikáns különbség, kivéve a Tetra termékét.

Köszönöm a figyelmet!