硝化细菌的自白

大家对我们可能都不陌生了吧，我们叫硝化细菌，可不是帮助你们消化大鱼大肉的那个消化哦。我们兄弟二人（等等，怎么是两个？），别急，一会你们就明白了。哥哥叫硝酸菌，弟弟叫亚硝酸菌，因为我们哥儿俩老是形影不离，长得又酷似双胞胎，人们就把我们统称为硝化细菌了，其实我们兄弟两个差别还不小呢，硝酸菌虽然是哥哥，但干起活来打头阵的还是靠弟弟。
说了半天，大家怎么也不和我们打个招呼呀，伤自尊了，也难怪，我们太小了，大家如果不用显微镜是根本看不见我们的，哎，真是“菌微言轻”啊，好吧，既然看不到我们，那我们兄弟就自我描述一番吧：我们身材都很苗条，人称我们“杆菌”（像电线杆）。在革兰氏染液（一种专门染细菌的染液）里洗过澡后，我们都是红色的。我们大部分的同胞都长着长长的鞭毛，我们可以借助它们像船桨一样在水中自由地游泳。
我们的重要性大家了解吗？不是吹牛，如果没有我们兄弟两个，大家在水族箱里养鱼种草几乎是一件不可能的事，关叔也要失业了哦，真的，不信给大家显摆显摆。
在大家的草缸中，氮元素是普遍存在的，水草、鱼、饲料、藻类甚至鱼类粪便中都有它的踪影，它是构成蛋白质的必要元素。那么，烂掉的水草叶子、死去的鱼儿、没吃完的饲料、凋亡的藻类和鱼儿的粪便中的氮后来去哪里了呢？有人可能说，我从来没有注意过它们，可最后都不见了啊，其实它们是被一些称为腐生细菌的家伙分解了，有机的氮变成了无机的氨，就像一条刚死的鱼是没有味的，腐败时就会产生刺鼻的臭味，这里边就有氨的味道。
氨对于鱼类是剧毒的，它能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能，导致鱼类的死亡。当水体中氨浓度超过0.2ppm时就会造成鱼类急性死亡。
氨有如此剧毒，那为何大家的鱼都还好好的呢？哈哈，就是因为有我们硝化细菌呀。弟弟亚硝酸菌负责把氨氧化成亚硝酸盐，再由哥哥把亚硝酸盐氧化成硝酸盐。亚硝酸盐也是有毒的，但比起氨来说是小得多了，而硝酸盐是无毒的，它是水草等水生植物很好的氮肥。大家种水草时并不添加氮肥，液肥、基肥、根肥的说明书讲得明明白白：不含氮、磷，那为什么大家的水草还养得那么好啊？还不是有我们兄弟呗。
有人认为鱼的排泄物可以当作水草氮肥，可水草根本无法直接利用鱼类排泄物。这些排泄物必须在那些腐生细菌的“帮助”下（可不是我们兄弟哦，这种事可不能争功）变成一些小分子无机物如氨、硫化氢等（净是剧毒物，这帮小子）。我们得给它们收拾残局，把氨转化成水草可以直接利用的硝酸盐，这才把大家的草养得肥肥壮壮的，鱼儿也避免了氨毒之苦。
下面着重介绍下我们的生活特点：
1、我们属于自给自足性的自食其力的细菌，科学家叫我们自营性细菌，我们用最简单的无机物如二氧化碳为碳源来构成我们的身体，而建造我们自己的能量源泉就是我们氧化氨和亚硝酸盐过程中所释放出来的能量。可见我们的工作也不光为了大家，更重要的是为我们自己，那句话怎么说来着“菌不为己，天------”不说了，有点太不厚道了。我们这种生存方式，大家看是不是和水草很相似啊，只不过水草是利用光能来养活自己，我们是利用化学能而已，而另一些家伙比我们聪明得多，它们被称为异营性细菌（就是那些专门制造毒物的家伙），它们用有机物做碳源来构建它们的身体。
2、我们除了像水草一样进行糖类合成反应外（把二氧化碳和水在化学能的作用下合成葡萄糖），也需要其他的营养元素，如铁、锰、磷、钾等，用以代谢合成我们生长所需的一些蛋白质和脂肪等物质，所以大家给水草施的肥料和二氧化碳，我们也笑纳了些，抱歉没打招呼哦。
3、要说我们最不喜欢呆的地方，那就是一个充满了有机废物（如鱼便便）的环境，因为过多的有机物让我们无法忍受，我们又不能把它们当作食物，过多的有机物将会抑制我们的生长和繁殖，但是哥哥硝酸菌对有机物并不那么敏感，有时甚至还能“吃”些水溶性有机物（啊，变节啊），但大多时候我们配合还是非常默契的，兄弟就是兄弟嘛。因为我们有这一特性，所以大家就别指望我们在有一大堆鱼便便的肮脏的过滤棉上安家了，最适宜我们居住的地方是比如生化球、生化环、生化棉这样的，当然在水流流过我们家之前最好把水里的鱼便便、烂叶子提前过滤掉，不然的话，这些东东堵在我们家里，我们可就惨啦，拜托了啊。
4、前边说过了，我们很多兄弟都是游泳健将，我们可以在水中做主动的迁移，虽然这很耗费体能，但如果我们居住的家园受到外来干扰、没有食物吃、有外族入侵、生活环境突然变化时，我们还是会做主动的战略转移的，在转移的途中，我们可是不会吃任何东西的，所以一旦我们背井离乡，请赶快给我们找一个家吧，让我们固定下来好为大家更好地服务。不用担心我们无法在固体表面固定的问题，我们兄弟可是这方面的高手，我们在水中到处游荡时，如果发现有什么固体物质，就会立即分泌一种粘性物质，牢牢地把自己粘到那上边，这样一层层地粘上去，直到形成一个膜，大家都管我们形成的这个膜叫“生物膜”，水质的净化就要靠它了。
5、再透漏些比较隐私的问题，就是我们的繁殖了。我们的繁殖速度说起来真有些不好意思，我们是微生物世界的“大象”，繁殖周期非常长，和那些异营性的腐生菌比较一下大家就明白了。在20个小时内，1个异营性细菌可以分裂成1000000000个，但我们还停留在1个的状态，这也没有什么奇怪的，我们维持生命和繁殖的物质都是靠自己制造的，要耗费大量能量和时间，而那些异营性细菌则可以利用很多现成的东西。讲到这里就不能不说一种发生在开缸后不久容易发生的问题，我们暂且叫它开缸综合征。有些人在开缸后的一个月内鱼儿会不明不白的死去，这主要是因为鱼类的排泄物被那些异营性细菌分解为氨等有毒物质，它们繁殖得实在太快了，相信大家都了解夏天饭菜变质的速度，越来越多的氨在产生，直到超出了鱼、虾能够忍受的极限，它们就……，好痛心啊，那大家问，你们干什么去了？真白养活你们了！各位老大先别急，这事不怪我们，在刚开缸的一个月内，因为我们生得实在太慢了，根本没办法处理那么多的氨，寡不敌众啊。所以提醒各位在开缸后的一个月内勤换换水、少喂喂鱼、用点细菌制剂吧。
6、大家可能认为我们兄弟也太逊了，生得又慢、长得又慢，怎么还没有被淘汰掉呢？达尔文的理论看来问题是不小啊。先等等，我们兄弟虽然有弱点，但也有其他细菌不具备的优势呢！最主要一点就是我们在食物短缺等恶劣环境下可以像冬天的狗熊一样“休眠”，避免了像其他细菌一样被饿死的命运，我们的休眠期最长可以达到2年之久。利用这个原理，有人把我们制成了菌液出售，可以长期保存，其实那里边就是“休眠”的我们。
7、我们还对氧有一种由衷的偏爱，在缺乏氧气的环境里我们根本就无法高效率地处理氨和亚硝酸盐，以至造成我们的生存危机。所以大家如果想让草缸的水质真正良好的话，就让水草制造更多的氧气给我们吧，大家会得到回报的。
8、可能还有人不知道，我们对光线有多么厌恶。弟弟亚硝酸菌对近紫外线的可见光非常敏感，所以不要把飞利普865照到我们身上哦，紫外线对我们的杀伤力更是巨大的。所以让我们在黑暗中工作吧，我们会感谢大家的。
9、在酸碱度方面我们也提点小小要求：我们在弱碱性的环境里生活得更舒服些，如果是草缸，最好也别把PH值调整到6以下，对我们的健康很不利的呀。另外，最适合我们的温度是25度哦。)
10、有些毒物也对我们的健康不利，如一些治疗鱼病的鱼药、硫酸铜或螯合铜等，所以在治疗鱼病的时候一定要注意，如果我们都死光光了，你的缸即使不是新开的，也有可能发生开缸综合征的。
最后澄清一个问题，那就是在水族箱中即使添加我们也无助于改善水的浑浊问题，因为我们是被大家用来对付氨和亚硝酸盐而不是水中悬浮的细小颗粒、细菌乃至藻类的。但有一点可以肯定，那就是我们会使你的水族箱中的水变得更优质、更适合生物之生长。
关于硝化系统的建立
※1989年俄国微生物学家-维诺格雷斯基.无意发现一类所谓的好氧菌.它们生活方式与一般细菌不同.一般细菌需靠利用有机物.而这类细菌不能以有机培养.赤能在通气状况下.利用无机培养.
硝化菌广布于土壤.淡海水和污水处理系统中.等
硝化菌的归纳为两类：1.亚硝酸菌 2.硝酸盐菌
硝化菌的基本形态：杆状、球状、螺旋状等
硝化菌需要的无机碳源：碳酸、碳酸盐等
硝化菌需要的营养元素：蛋白质、脂肪、酵素、维生素等
硝化菌需要的无机化学能：氨源或亚硝酸盐
硝化菌需要的氧气：以每公斤的氨氮核计，至少要4.5公斤的氧，最好不低于2PPM
硝化菌最适合的PH值：7.5~8.2之间
硝化菌最适合的温度：不超过30度不低于20度
硝化菌的运动:有鞭毛振动的菌体[可移动]，不具鞭毛的菌种[随水流飘移].
硝化菌最适合的水流：硝化菌会分泌出一种黏性强的脂多糖类的化学物质，可把自己黏着在一起，组成凝菌胶团，便经的起水流冲刷.
硝化菌与光：生态上的硝化菌均有避光现象.
硝化细菌的理想工作环境
鱼缸内的垃圾，比如屎、所有大细生物尸体、分泌物、吃剩的食物等，都是有机化合物，会被NH3生产菌吃了，化作NH3 / NH4，是为氨化作用。NH3有毒，NH4冇(有说有毒，不过轻微)。两者的相对含量，与水的pH有关。pH每上升1.0，NH3的含量升十倍。Ph7时有99.7%NH4，0.3% NH3；pH8.4时有84.7% NH4，15.3% NH3。
硝化作用nitrification是两个步骤，1）, NH3化为NO2。2）, NO2化为NO3。由两种细菌，化NH3菌和化NO2菌负责，它们统称硝化菌。
硝化菌的理想工作环境：
1、温度：摄氏8-30度。30度为最佳〔1〕，即工作效率最高。所以在开缸时，把水温调至30度，有最好效果。欢迎
2，pH：pH7.5 – 8.5。在pH6或以下，硝化工作会慢下来，甚至停下。所以水草缸中，ADA的泥不是正 ，因太酸，pH肯定低过6，这使泥中完全没有硝化作用。海水、淡水的硝化作用，会生产H离子，副作用是使水质的pH下降，即消耗碱性。 其公式是：NH3 + 2O2化为NO3 + H2O + 2H (公式1)。:
3，氧气：起码高过2ppm〔1〕。从公式1的左手边，可看见须加入O2氧气，才能成事。水流去生化滤水器，第一关卡的硝化菌开始抢劫氧气，经历硝化菌十入铜人阵后，后面的氧可能已所余无「2」了。因此多生物环未必多硝化菌。运作良好的水缸，水中应有约6ppm的氧含量。所有鱼缸，氧多百利无一害，没有高压，你不可能做到有害的含量。足氧更是护垫，能应付万一有生物死去，腐化时，有关细菌的抢氧。
4，毒害：有趣的是，虽然硝化菌吃NH3，NO2，但它们含量高时，也会毒死硝化菌。就如有些珊瑚爱光，但你用十万w灯来照牠，一样照死牠。微元素也一样。所以开缸时，有不要心急的格言，其真义在于不能使到NH3太多，化NH3菌才能生存，又NH3给菌降至一定度数时，化NO2菌才能生存。有些「天才」误会了，以为狂落开缸鱼，食物，或他们以为能使NH3上升的东西，比方食物、死尸，就开缸开得快。这些东西加得太多，第一步就是使NH3生产菌得益，用去大量氧，霸占生物过滤滤材的空间，酸化住所，生产大量NH3，总总使化NH3菌更难起头。重金属对硝化菌有毒性，银、水银、锌、镍等是例子。医鱼病的铜也是重金属，施药时应考虑。它在NH3含量高时，毒性更重〔Satoetal,1988〕。沙（所以要洗）、水喉水、和低质盐有可能含重金属，有些新水剂如seachem的prime能除之。厕所水就一定有添。:
自来水的氯和chloramine氯胺是用来杀菌的，硝化菌等益菌也是菌。把自来水放一段时间，打气，前者能散出，后者不能，新水剂却能清除。
植物，藻会分泌出phenol，也对硝化菌有毒性，幸好正常来说量不多，活性碳，skimmer能帮手除之。不过沙面，石面有太多藻，可能对沙，石的生物过滤有点影响。上面所说的有毒物质，影响化NH3菌较大；pH，温度则影响化NO2菌较多。每化一个NH3，其细菌得能量2.75KJ。每化一个NO2，得75KJ。这是化NO2菌生长速度较高的其一原因。
NH3，为什么有毒？
水族缸中，NH3另一来源，是尿。这句只答对一半，因渗透压力，淡水鱼会痾很多尿，但海水鱼却小得交关。咸水鱼排放NH3的机制，主力是鳃，以扩散形式进行。水中的NH3浓度越高，扩散率越低，即鱼本身的排毒(NH3)率越低。理论上，当鱼内和水中的浓度相等时，便扩散不到。NH3的另一麻烦处，是它不带电荷 (NO2，NO3，NH4全带电荷)。以此特性，它很容易便进入生物的细胞，话入就入，冇得防御。题外话，H2S也是不带电荷的。NH3=0鱼缸才算合格。它含量高，鱼会有烂鳍、烂鳃的症状。珊瑚会不开。NH3会伤害生物的器官。0.5ppm的份量已能使鱼的红血球失去运输氧的能力，于是鱼便吸气快急。同等份量也伤害到珊瑚。
咸、淡水水草，巨藻(如提子草，羽毛草)，藻(包括珊瑚的共生藻)等植物，最喜爱，最优先吸取的不是NO3，而是NH3。全因其不带电荷，话入就入的特性，植物吸取NH3时，花费的气力是最低的。若吸取NO3，植物又要用多些能量去吸，又要自制出酵素来帮手。第二原因，植物会以NH4的形式来贮存，及使用。植物吸NH3再把它变NH4不难，如植物体内是低pH，NH3自动变身。这比直接吸NH4节省工夫。但植物吸NO3后，把它变为NH4，便要多多任务序了。所以，一缸水中，若有齐NH3、NO2、NO3，植物会优先吸NH3，吸到冇，才吸NO2和NO3。
因此，开缸时见到啡藻开始出现，是不等于NO3已形成的。另一谬论是，N氮循环的结尾是NO3被植物吸收了。只是很多人讲极都唔信。蠢人和氮气，永远是过剩的。要注意，太高NH3浓度，一样毒死植物的。植物吸食NH3，硝化菌也吸食NH3，故，彼此是敌对的。植物有对策，就是刚才说硝化菌毒害时的phenol，还有vanillic acid, syringic acid, gallic acid, tannic acid等都是硝化菌抑制素。Tannic acid 是单宁酸，我们饮红酒时的涩味，就是它的味度。这些植物毒素是有机物质，skimmer，碳能帮手，通常缸中也不会有大量。
NO2：NO2=0鱼缸才算合格。
它含量高，鱼鳍会有啡色条纹的症状。珊瑚会不开。
跟NH3一样，它能影响红血球失去运输氧的能力，和伤害生物的器官。海水中的盐是NaCl，原来其Cl氯化物会帮助海水鱼抵抗NO2的。Cl和NO2会争着被鱼吸收，前者通常是赢家。所以淡水鱼有加盐疗法，不过大部分人都不知为何加盐，却加盐。
慢性毒害
是指毒性未能实时杀死缸中的生物、益菌，但慢慢伤害。拿破仑便是晚晚饮一杯被人加了些少料的蜜糖水而死的。毒性低能使生物不适，就算是微微不适，也会使牠们有压力stress，长期stress便有问题，如免疫力下降，冇胃口，难繁殖等。有些人养鱼、珊瑚，总是养不长，或生长慢，或常生病（如白点），都是慢性毒害的结果。可能是NO3长期〉15ppm；NH3、NO2长期〉0.1ppm；小量毒害如重金属的存在等。
例一，鱼友换水时，不去清除水喉水的chloramine、氯气等毒害。换水后，肉眼看到鱼儿无问题，不过长线对生物及硝化系统会有影响。
例二，用含铜的药，就算事后换水，铜也永存，因它会黏在沙、石、玻璃等表面，慢慢走回入水中。它不断微微的影响硝化菌，及在生物体内积少成多。其它的药，也有其它的毒害。所以应在缸外用药，或把应放入垃圾筒的鱼掉入垃圾筒。后者能训练决断力。
生物膜bio film
硝化菌、化NO3菌和另外多种菌，都不是在水中浮游的。所以uv器材、换水也不会伤害，或减小牠们的数量。牠们是住在固体表面上，像生物环、沙、玻璃等。牠们住在一起，大家齐齐分泌出多糖类polysaccharide的弹性树胶质出来，合成生物膜。这膜是滑而黏的，阁下的旧沙黏在一起，就是生物膜的杰作。其它例子有牙齿表面的膜，水面的膜等。生物膜的厚度约是菌的600-900倍〔Masuda S等，1991〕。生物膜是有结构，有组织的，当中有水道，使水能流出流入，带来食物、氧气，带走排泄物等。生物膜有保护作用，Powell SJ等在1992曾做实验，把毒药分别放入一瓶住在生物膜的菌，及另一瓶浮游的菌。结果是住在生物膜的菌没有事，浮游的死了82%。老了的膜，或长得太厚的会脱落sloughing。沙缸底、滤水器底的污物，有部分便是它们，它们也会腐化成NH3,4的。
水喉水的氯会使生物膜脱落。
其实每粒位于面层的生物过滤滤材(包括沙)，都同时有化NH3、NO2菌的生物膜，和化NO3菌的生物膜。前者好氧，所以牠的膜在最外层，这块膜会包着后者的膜。后者的膜包着无氧菌的膜。无氧菌的膜包着生物过滤滤材的表面。
生物过滤器还有清除病菌、寄生虫、病毒的功能，但效率低而不稳定。科学家现在也未知为什么做得到，推想是牠们被生物膜吸收了。
硝化菌补充剂无论是在开缸时，或后，你不用硝化菌补充剂，也一样会成功。在开缸方面，就算氮循环能运行，也不等于完成开缸。盖因一个鱼缸，有很多种循环，如碳循环、磷循环、生物链（能量循环）等，它们通通运行良好，才算开缸成功
硝化菌补充剂要注意存放温度，例如Johnson的PSB便要在夏日时放入雪柜。想象一下炎夏的夜里，店子内的温度，跟雪柜内的差别。又部分菌会以生物膜的方式黏在樽内壁，倒不出来的。
硝化菌并非在水中浮游，所以换水后不用加此补充剂。
补充剂的硝化菌若还健康生存，没有生物膜的牠们，加入缸水后，会有一段历险。在水中有其它细菌、原生菌、真菌等追杀；不被水泵的压力拉碎，也被车叶打死；skimmer打走等。平安去到生物环的，我想万中无一。缸中水流强的话，落到沙面的机会又小了，继续在水中历险的时间又长了。到达沙面，又被藻的phenol毒害，也有其它猎人候驾。
过滤棉一个有合格生物过滤系统的水族缸，换棉，是不用去犹豫的。有些鱼友患上硝化菌思觉失调症，慌死换走了棉中的硝化菌。这些菌主要住在生物过滤滤材，如生物环、沙、石。棉中的其实数量极少，1)厚、薄、蓝色生物棉的表面面积很低，大块棉及不上一粒优质生物环。2)滤棉把固体污物格着，所以棉中的菌大多是NH3/4生产菌。你换走滤棉，才是真正把污染带离鱼缸。结论是，就算你天天换最污染那片棉，是无害的。

还真是一篇有创意的散文（比莫言厉害多了）

这么好的帖子咋沉了。学习，楼主的帖子，必须顶

hao      

好帖要顶起

学习

学习了

好长的文章，学习！

看了一个多小时，长进不少

好帖