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水族箱内的硝酸盐
硝酸盐是水族箱内最顽固的离子。食物中含有的氮元素以硝酸盐的形式在水族箱内积累，导致水族箱内硝酸盐浓度很难恢复到自然水域中的浓度。十几二十几年前，很多鱼友用换水作为消除硝酸盐的重要办法。幸运的是，现在我们有很多方法控制硝酸盐，比起过去的鱼友要幸福多了。
硝酸盐总是被与藻类联系在一起。营养盐尤其是硝酸盐水平高确实会刺激藻类的生长。硝酸盐升高刺激海水中的潜在有害生物的生长，如腰鞭毛虫（dinoflagellates）。水族箱内的硝酸盐浓度通常不会产生强烈毒性，至少科学研究的数据是这样显示的。然而，高硝酸盐会刺激珊瑚体内的共生虫黄藻（zooxanthellae），它们的生长会抑制珊瑚本身的生长。
基于上述原因，鱼友们都在努力的控制硝酸盐浓度。有些方法很奏效，有些则反映平平。本文将介绍自然海域中硝酸盐的背景资料、水族箱内硝酸盐的相关知识，以及一些成功降低硝酸盐含量的方法。
自然海域内的硝酸盐
海水中，氮有很多存在形式，其中之一是硝酸盐。其它存在形式包括氮气(N2)，氨(NH3/NH4+)，亚硝酸盐(NO2-)，以及其它无数含氮的化合物。在无机物中，氮的含量一般比较高。硝酸盐的含量在大海中也因区域和深度有所不同。表层海水因含有更多的有机物而硝酸盐含量较低，一般低于0.1
ppm，海水深处的硝酸盐含量一般从0.5to 2.5
ppm。从底层上涌到表层的海水中硝酸盐含量也在这个范围内。
大海中的硝酸盐几乎都是有机物循环的产物。如浮游动物死去会产生硝酸盐:
(CH2O)106(NH3)16(H3PO4)
+ 138 O2 à 106 CO2 +122 H2O + 19 H+ + PO4--- + 16
NO3-
浮游动物+氧气à二氧化碳+水+氢离子+磷酸盐+硝酸盐
海水中其它氮元素来源是海底火山爆发（大多数情况是氨），还有蓝绿藻可以吸收水中的N2
，另外还有陆地淡水输入带来的氮。所有这些都会参与氮循环，并最后形成硝酸盐。
吸收硝酸盐的海水生物
许多种海洋生物都有吸收硝酸盐的能力，它们利用其中的氮进行复杂的化学合成，形成蛋白质和遗传物质。硝酸盐主要被微生物（如细菌）和完全利用光合作用合成营养物质的藻类、珊瑚和海葵所吸收。
有些情况下，提高硝酸盐含量可以导致一些物种数量增加。例如，浅滩藻（shoalgrass，Halodule
wrightii）,widgeongrass (Ruppia maritime) 在硝酸盐提高到0.6
ppm浓度后会迅速生长。各种海草在硝酸盐浓度提高时根部和枝叶都会加快生长。
当硝酸盐浓度升高时，硝酸盐、浮游植物和巨藻都会加快生长速度。
有些情况下，硝酸盐水平提高并不能导致生长速度加快，如磷酸盐受限，铁离子不足和光线受限等。如海草Zostera
marina,在硝酸盐升高的情况下，没有足够的光线刺激，生长速度是不会加快的。
很明显，这些对硝酸盐刺激生长敏感的生物并不是水族箱内的宠臣。当硝酸盐浓度超过16ppm，除了巨藻和腰鞭毛虫，对于饥饿的垃圾葵鬼爪（Aiptasia
pulchella
）来说，这倒是好事，可能它们还会觉得浓度不够呢。
鱼类对于硝酸盐倒是不太敏感。大多数研究人员认为毒性较小。一个研究各种幼鱼的小组报告：
“从饲养角度判断，尚未电解的氨具有潜在的毒性，亚硝酸盐离子和硝酸盐离子在实际饲养过程中毒性非常小。”
但是，仍然有鱼友报告当硝酸盐浓度高达50ppm时，鱼类出现不健康状况，这是否直接由水中的高硝酸盐含量引起，还是由水中其它物质所引起没有明确的研究结果。
最后，自然海域内营养盐过多会导致珊瑚礁区域被藻类覆盖，但其中硝酸盐与其它营养盐（如磷酸盐）之间的相互关系还不清楚。
水族箱内硝酸盐浓度升高的影响
除了上述所说的硝酸盐浓度升高所带来的不良影响外，珊瑚也会在此过程中受到压力。许多珊瑚并不被硝酸盐浓度升高所打扰，甚至有可能因为更丰富的氮源而生长速度加快。但某些珊瑚，尤其是硬骨珊瑚，会产生明显的副作用。
许多例子中，硝酸盐水平与硬骨珊瑚生长之间的关系被研究，结果是关系不大，但很重要。超过0.3-0.6ppm的硝酸盐浓度就会减缓
Porites compressa 的生长速度，但当碱度提高到4.5
meq/L时，负面影响会消失。其中一种解释是当硝酸盐浓度升高时，会刺激珊瑚体内的虫黄藻迅速生长，从而与珊瑚虫争夺用于钙化骨质的无机碳源。当碱度升高时，无机碳源增加，双方都能得到满足。
另一针对
Porites porites 和 Montastreaannularis
的研究也支持这个假说。证据显示，高硝酸盐含量会刺激光合作用，随着虫黄藻的不断增加，以及它们体内的叶绿色a
和叶绿素c2的密度的增加，硬骨部分生长速度连续降低。这个假说并不适用于所有珊瑚，当硝酸盐浓度提高时， Acropora cervicornis
的钙化速度并没有减缓的迹象（尽管两组实验条件有所不同）。
最近针对Poritescylindrica
的研究却得出了相反的结果，即硝酸盐浓度的增加不仅不会提升光合作用和虫黄藻浓度，反而会抑制这些效果。
研究者并没有为他们不同的实验结果提供依据，尽管他们的珊瑚出现虫黄藻流失现象，这有可能对实验结果有影响。另外，实验中使用的珊瑚数量失去了天然珊瑚礁的种群数量基数，由于这个原因，我对该结论适用于珊瑚疯狂生长的水族箱环境没有信心。
测量水族箱内的硝酸盐
当水族箱内硝酸盐浓度高于0.5ppm时，测量变得很简单。我认为LaMotte和Salifert的硝酸盐浓度测试包使用很简单，而且相对很准确。当低于0.5
ppm时，测量比较困难。Habib
Sekha（Salifert制造商）表示，如果有必要，生产该测试级别的测试包并不难。因此，如果你有这种要求，可以单独联系他。
其它品牌的测试包我不能保证品质。一些鱼友针对各种品牌的测试包进行了专门的比对，结果在这个网站，
web site
（可惜是德语网站）。
水族箱内的硝酸盐来源
水族箱内硝酸盐主要来源是食物。所有蛋白质都很有氮元素，因为氮元素是构成生命物质的核心元素。当进入新陈代谢的过程中，这些氮会向浮游动物分解过程一样，转换成硝酸盐。
其它的硝酸盐来源还包括生物死亡，尸体分解。
最后，使用未净化的水也是水族箱内硝酸盐的重要来源。在美国国内，饮用水标准中允许硝酸盐浓度低于44ppm。每天用这样的水补充蒸发的淡水，会使硝酸盐浓度居高不下。许多市政提供的净化水，硝酸盐浓度会低些。我的补给淡水中，硝酸盐含量只有0.1
ppm。
降低水族箱内的硝酸盐含量
鱼友们心目中的底线就是他们期望的硝酸盐浓度值。我努力控制硝酸盐浓度低于1
ppm，最好是使用业余级的测试包检测不到（低于0.5ppm）。如果测试包的测试精度提高，我也会提高对自己的要求。很明显，硝酸盐浓度越高，大家越关注。
文章概述中说有很多方法可以降低水族箱内硝酸盐浓度。注意，我没有加入换水的讨论，尽管这种方法很奏效。因为除了连续不断更换新水，否则换水不可能将硝酸盐浓度降到自然水平。
首先使用可靠试剂测试硝酸盐浓度，然后使用下列方法，过一段时间后继续测量硝酸盐浓度确定是否有帮助。
1. 减少氮输入。 如果你有过度喂食的习惯，立即停止。而且，我不支持鱼友为降低硝酸盐浓度而使生物饥饿难耐。因为还有更好的选择。如果你使用自来水作为淡水源，那么测试一下硝酸盐含量，如果有必要，先过滤处理一翻。RO/DI净水器是最好的选择，如果没有条件，单独的RO或单独的DI都会有显著效果。
2. 使用蛋白分离器增加氮输出,
或者将蛋分调节得更敏感些。单独的蛋分不会起到明显的作用，但有极为重要的辅助作用，而且能提供其它益处，如增加水体含氧量和去除磷酸盐。
3. 通过饲养收割藻类增加氮输出
(或其它生物)。藻类生长和收割的越多，氮排出的就越多，硝酸盐排出的就越多。这个方法通常能使硝酸盐的含量低到难以检测(大约 0.5
ppm)。此方法同样有助于输出磷酸盐。
4. 使用厚底砂。厚底砂可以创造无氧区，微生物可利用硝酸盐中的氧，将硝酸盐分解产生氮气，从海水中排出。这个反应是十分复杂的。在有氧环境中，该反应与浮游生物分解很相似，只是没有磷酸盐。
有机物质
+ 175 O2 --> 122 CO2 + 16 NO3- + 16 H+ + 138 H2O
这里的有机物是典型的((CH2O)80
(CH2)42(NH3)16)。在缺少氧气的条件下，硝酸盐会完全分解成氮气 (反应会发生很多步骤)，总体反应是：
有机物 + 124 NO3-+
124 H+ --> 122 CO2 + 70 N2 + 208 H2O
在许多水族箱内，仅厚底砂系统就能将硝酸盐控制在0.5
ppm。也有些达不到这个效果。是否成功取决于砂床的面积，结构(砂类型，颗粒大小，内部微生物),以及反硝化过程。
5.
给过滤系统瘦身，使氮循环更加便利。
过滤系统能有效的将氨转化为硝酸盐，却不能应对硝酸盐。对于有些水族箱来说，某些过滤系统可有可无，如果将其去掉，反而有助于减少硝酸盐。所以，逐渐的去处它们，将氮循环的过程完全转移到活石和活砂系统中也许会有所帮助。
并不是所有情况下，去除多余的过滤系统硝酸盐就会降低，这要根据氮循环的情况决定。
如果硝酸盐是在如生化球这样的滤材表面产生，它会消融在整个水体中，接下来必须找到扩散的部位，活石内部或活砂。
如果它是硝酸盐在活石或活砂表面产生，与第一种情况不同，这里的硝酸盐浓度会比上面条件下高，那么硝酸盐很有可能进入活石或活砂内部并被分解成氮气。
6. 使用碳驱动除氮器，carbon-driven
denitrator. 有很多不同品牌的产品，不过在美国，它们并不流行。不过它们的效果还是不错的，很多鱼友非常喜欢。
这种系统之一，碳源是添加到无氧区内部。在许多例子中，碳源是甲醇。甲醇在可控制范围内添加到水中，(如通过滴定泵)甲醇被细菌消耗，该细菌种类分解硝酸盐从中得到氧：
12
NO3- + 10 CH3OH + 12 H+ à 10 CO2 + 6 N2 + 26
H2O
最总结果是硝酸盐被去除。这个过程中最大的问题是需要使用反应器并随时监控。
7. 使用硫反应器。 在这个系统中，细菌直接消耗硫和硝酸盐，并将其分解：
2
H2O + 5 S + 6 NO3- à 3 N2 + 5 SO4-- + 4
H+
使用这种方法时建议将反应器流出的水流经过碳酸钙，以平衡过多氢离子形成的酸性，稳定水体碱度提升钙离子含量。
这是个好方法，而且不会向水中添加过多的钙和碱度。
为了评估这种方法的效果，我们进行了广泛的测试。假如每周消耗10ppm硝酸盐离子
10
ppm nitrate = 0.16 mmole/L of nitrate
因为消耗6摩尔的硝酸盐会产生4摩尔的氢离子
0.107
mmoles/L of H+ per
week
钙离子会产生多少呢？
假设一个氢离子会消耗一个碳酸钙分子：
CaCO3 + H+
ßà Ca++ +
HCO3-
很明显，这个假设过于理想化了。很多氢离子会用来降低ph值，而很多碳酸钙会溶解。这里有一个上限：
0.107 mmoles
of Ca++ per week
钙离子每微摩尔重40毫克
4.3 ppm Ca++ per
week.
作为对比，如果每天添加16ppm浓度的石灰石，体积占总水体的2%，使用这种方法不能维持钙离子浓度和碱度水平。而且，酸性会持续的降低水族箱内的碱度，所以要注意监控。
至于其去除硝酸盐的实际能力，我还不能确定。我期望这种方法能够有效，但我的唯一一个使用这种方法的朋友好像是遇到了困难。
8. AZ-NO3. 这是一种直接添加到水中的物质，Randy
Doniwitz已经对此进行过评论。说明书中生成其能使硝酸盐随蛋分排出，我不能确定其效果。一般我不向别人推荐自己不了解的药物，也不清楚其潜在副作用。这个产品AZ-NO3TM
在其广告中表示还有许多益处。
不管怎么说，使用该产品的鱼友都没有副作用的报告。
9. 硝酸盐吸附物质。
很多氧化铝产品和沸石系统被商家推广，用来吸附水中的硝酸盐。
Kent硝酸盐吸附海绵就是一例。我没有尝试过任何产品，许多使用的鱼友报告会有些效果，但要很长时间，消耗很多吸附物质。
10. 聚合物和碳吸附物质。
这个方法原理与蛋分相似，在有机物分解前将其吸附和排除。产品如 Purigen 和Poly-Filters 。我没有尝试过，也没有听说过有什么特效。
总结
在过去，硝酸盐升高是海友们必须接受的事实。而现在，有众多降低硝酸盐的方法，大多数海友能够也应该能将硝酸盐控制在较低水平。我通过在藻缸饲养并定期收割海藻(Chaetomorpha
sp. 和 Caulerparacemosa)，兼使用厚底砂来维护。鱼友们都会选择适合自己的维护方法。无论使用什么方法，都要设计好如何排除硝酸盐。
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龙币
晋公网安备14019902000026号
