Il ciclo dell’azoto in acquario

Il ciclo dell’azoto in acquario

– Prefazione –

In questo articolo sulla chimica dell’acqua un altro illustre ospite di Zio Pesce Blog: Mario Mandici.

Chimico e acquariofilo di lunga data ci porta con parole semplici all’interno di concetti complessi ma che sono alla base delle dinamiche biochimiche che avvengono nei nostri acquari. Utili suggerimenti per capire ed evitare errori che potrebbero comportare problemi spesso molto seri nelle nostre vasche. Quindi grazie Mario per la collaborazione!

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Il ciclo dell’ azoto in acquario riveste un ruolo molto importante ed il suo buon funzionamento condizionerà la nostra vasca nel tempo.

L’ acquario tende ad arricchirsi di numerose sostanze organiche derivanti dal catabolismo (processo metabolico operati da organismi che scindono le molecole organiche complesse in molecole più piccole e semplici) di cibo non mangiato che si deposita sul fondo, deiezioni, foglie morte e purtroppo a volte anche animali.

Possiamo illustrare questo ciclo con una semplice immagine che ci aiuterà a capire quello che succede.

Attraverso un processo di degradazione operato da batteri secondo il seguente schema, semplificato per renderlo più fruibile,

Proteine -> Peptidi -> Amminoacidi

abbiamo la formazione di composti azotati semplici che a sua volta grazie ad altri batteri vengono trasformati in composti inorganici azotati semplici

amminoacidi –> ammoniaca (NH3) –> ioni ammonio (NH4+).

 

Questa fase si chiama ammonificazione

L’ ammoniaca in acqua è in equilibrio con lo ione ammonio

NH3 + H2O óNH4+ + OH

 

e le corrispettive quantità sono influenzate dal pH della soluzione. Per un pH di poco superiore al 7.5 la quantità di NH3 (molto tossica per i pesci)  è bassissima ma mano mano che il pH aumenta aumenterà la concentrazione di NH3 e si ridurrà quella dell’ NH4+.

Ad un pH = 8.0 l’ammoniaca già raggiunge il 10%. A pH 9,26 le due specie raggiungono il punto di equilibrio quindi coesistono in eguale percentuale.

L’ ammoniaca mostra la sua tossicità già a 0,02 mg/lt e per valori 10 volte superiori ovvero 0,20 mg/lt inizia a mietere le prime vittime.

 

La fase successiva detta nitrificazione riguarda la trasformazione di NH3/NH4+ in nitriti (NO2) operata da batteri del genere nitrosomonas e successivamente la trasformazione da nitriti a nitrati (NO3) operata da batteri del genere nitrobacter.

I nitriti presentano una tossicità più elevata rispetto ai nitrati e si manifesta già alla concentrazione di 0,5 mg/lt. Praticamente i nitriti assorbiti vanno a legarsi con l’emoglobina formando la metaemoglobina la cui stabilità impedisce a livello branchiale lo scambio CO2/O2. I pesci incominciano ad accelerare la respirazione poi tendono a portarsi in superficie mostrando fame d’ aria.  In caso di avvelenamento da NO2 occorre intervenire subito e vediamo quindi come:

  • Effettuare un cambio consistente, almeno il 50%
  • Inserire un aeratore che aiuta anche se l’ apporto di ossigeno in più è molto basso
  • Inserire batteri (Ammostop o Biodigest o Nitrivec)
  • Un’ alternativa è l’uso del NaCl per sfruttare la competitività del Cl verso i NO2–  e che la concentrazione del cloruro deve essere 10 volte superiore a quella dei nitriti sottratto il cloruro già presente in acqua. Quindi è indispensabile avere il test a reagente del Cl a disposizione. 

Il NO3–  ha una tossicità nettamente inferiore a quella dei nitriti. Fino a 50 mg/lt è tollerata da molte varietà di pesci, oltre i 100 mg/lt iniziate a fare subito un cambio del 50% per abbattere la loro concentrazione della metà.

Poiché le piante si nutrono di diversi macro elementi di cui l’ azoto è uno dei principali e l’ assorbimento avviene sotto forma di nitrati o dello stesso ione ammonio questo fa capire i vantaggi di una vasca ben piantumata.

Ritornando al nostro ciclo azotato per molti finisce qui ma in realtà in particolari condizioni il ciclo si chiude definitivamente attraverso una reazione di riduzione dell’azoto nitrico in azoto gassoso che sfugge all’ acquario sotto forma di piccole bollicine:

2 NO3 -> N2 (gas)   

Questa trasformazione è operata da batteri anaerobici che in assenza di ossigeno usano il nitrato come accettore di elettroni (respirazione anaerobica) coinvolgendo l’ossidazione di sostanze organiche con formazione di N2, CO2 e H2O. Queste colonie batteriche si possono formare negli strati profondi del fondo ma anche all’ interno del filtro biologico se esso contiene uno spesso strato di supporto ed un lento flusso tale da far consumare tutto l’ossigeno dai batteri nitrificanti presenti negli strati superiori che operano in condizione di aerobiosi quindi in presenza di ossigeno.

Non possiamo che chiudere questa argomentazione con due note sul filtraggio biologico che è alla base di questo processo sin’ ora visto.

  1. Dotare il filtro della maggiore quantità possibile di supporto biologico.
  2. I batteri vanno alimentati attraverso l’ aggiunta di piccole quantità di cibo per pesci, insomma dobbiamo fornire cibo per favorire il loro sviluppo.
  3. Mantenere nel periodo di maturazione un pH neutro o debolmente alcalino per facilitare lo sviluppo dei batteri che avviene comunque anche in ambiente debolmente acido ma richiede tempi più lunghi.
  4. Una vasca piantumata nello start up non necessità del punto 2 in quanto le foglie marcescenti delle piante forniranno cibo ai batteri.
  5. Innescare il filtro con batteri comporta solo una piccola riduzione dei tempi di colonizzazione ma a tutti gli effetti non porta ad un reale vantaggio.
  6. Monitorare settimanalmente l’andamento dei NO2e dei NO3per osservare il picco dei nitriti che poi tenderanno a non essere più rilevati dal test e osservare contemporaneamente il picco dei nitrati anch’ essi rilevabili con il test. Può capitare che in una vasca molto piantumata non si osservi il picco dei nitrati o solo una leggera variazione in quanto assorbiti dalle piante.
  7. Non esiste un tempo preciso di maturazione del filtro biologico anche se si parla di circa 30 giorni.
  8. Attendere una settimana in più significa migliorare la colonizzazione e quindi permettere al filtro di reggere meglio il carico biologico dopo l’inserimento dei pesci.

Le  foto sono state prese dal web, qualora il proprietario le riconoscesse come sue e ne vuole la rimozione basta comunicarcelo e provvederemo immediatamente all’ eliminazione.

Testo: © Mario Mandici per Zio Pesce.blog – ogni riproduzione vietata senza il consenso dell’autore.

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