详解氮循环

“物质既不会被创造，也不会被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式。”——拉瓦锡对于一个新建的水族箱来说，头几个星期至关重要，因为这是其水体生态建立的过程。在把鱼放入水族箱之前，我们一定首先为它们准备好居住环境。建立起良好的氮循环，是其中一个重要的工作。鱼的废物、吃剩的食物，以及其他累积的有机物不会自己消失，它们会被微生物分解，产生有毒的物质。不过大自然是聪明的，一些生物会把这些分解物转变成能被其它生物利用的新物质。这些分解物中最主要的是氮基物质，这个逐渐分解的过程称为氮循环，能够造成这种变化的是一种微生物——硝化细菌。    在自然界中它会分解氮化合物。在水族箱刚建好时会有少量的硝化细菌存在（可能来自水或底砂等，也有专门的硝化细菌出售），这就是后期培养的基础。在头几个星期里，我们要让这种细菌大量繁殖直到它们能够分解处理水中的废物，就是我们常说的“养水”。
    只有在水养好后，才能将鱼放到缸中。这个过程大概需要2－6个星期。氮对生物来说是非常重要的化学元素，因为它可以形成生物必不可少的两种有机物：蛋白质和核酸。自然界的氮主要以氮气的形式存在于空气中，虽然空气中氮气的含量很多，但大多数生物无法直接利用它，只有一些特殊的菌类，主要是蓝、绿藻类能够吸收氮气，用以合成氮基化合物。这个过程叫氮固定。
    藻类被其他生物吃掉，这些生物又再被生物链中更高级别的生物吃掉，最后氮化合物在整个生态系统中传播开来。当这些氮化合物被释放（生物死亡，或通过其脱落物、排泄物）时，它们被细菌分解，分解的主要产物之一是氨。氨在水中与水结合，形成氢氧化铵。这是毒性比较大的物质，能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能，当水体中氨浓度超过0.2ppm时就会造成鱼类急性死亡。高浓度的氢氧化铵（即氨水）是强烈的腐蚀剂。氨对鱼来说是非常危险的物质，它的毒性随温度，PH值和水中的盐分而不同。由于氨水呈碱性，在越呈酸性（PH<7）的水中，氢氧化铵就越被压制，反之在越呈碱性（PH>7）的水中，它的毒性就越大。
    氨可以被亚硝化细菌分解,转变成亚硝酸（NO2-），这个过程成为亚硝化：2NH3+3O2--->2HNO2+2H2O+热 HNO2（亚硝酸）也溶于水，释放亚硝酸根离子（NO2-）。高浓度的亚硝酸盐对植物和动物也是有害的，但幸好它会被硝化细菌继续分解成硝酸盐（NO3-），这个过程成为硝化：2HNO2+O2--->2HNO3+热。这样，含氮的有机物最后被分解成毒性较弱的形式。水族箱中的氮通过这个过程慢慢的分解为无害的硝酸盐。
    但硝酸盐又是植物的营养剂，会导致藻类的大量生长。我们可以通过定期换水来降低硝酸盐的浓度，更好的办法是在缸中种植植物，它们会吸收硝酸盐做为营养物质，而且，植物也会吸收氨，因此非常有助于降低水中有毒物质的危害。硝化细菌可以生长在缸内任何地方，但最适合繁殖的是光线不强，水流缓慢，溶氧丰富的地方。充足的氧气对氮循环非常重要，因为亚硝化细菌、硝化细菌都是好氧菌，从上面公式可以看出，亚硝化和硝化过程都需要大量的氧。如果水中缺氧，硝酸盐会被厌氧细菌转化回亚硝酸盐和氨，这个过程叫反硝化。这样，一个完整的氮循环的模式就是：生物（有机物）——>氨——>亚硝酸盐——>硝酸盐——>生物（有机物）。

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