Суть работы фильтра проста: насос закачивает аквариумную воду в фильтр, фильтрующие материалы которого задерживают частички грязи. Это в принципе и все что известно новичкам-аквариумистам о работе фильтра. А на деле у фильтрации существует много тонкостей и нюансов, известных не всем.

Прежде всего, надо понять с помощью каких процессов происходит очистка воды в вашем аквариуме.

Фильтрация с помощью .

Новички уверены, что чистота воды напрямую зависит от чистоты фильтрующего материала и поэтому постоянно отмывают, отчищают и дезинфицируют фильтр. А в итоге вода в водоеме остается такой же мутной.

На самом деле принцип работы фильтра несколько иной. Фильтрующие материалы задерживают лишь крупные частички грязи: продукты жизнедеятельности - экскременты, отмершие листья, несъеденный корм. Это механическая часть общего процесса фильтрации и она сама по себе не способна сделать воду прозрачной, так как на фильтре не задерживаются микроскопические частички менее 0,1 мм.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Причиной, примерно от 80 до 90% всех болезней аквариумных рыб, является физический стресс. Наиболее распространенным источником стресса является загрязненная вода. Фильтрация это основа аквариума и ключ к здоровой и процветающей водной экосистеме. Словом, хорошая система фильтрации позволит создать благополучный аквариум.

Кристально чистую воду могут обеспечить лишь сапрофиты – незаметные простейшие микроорганизмы. Они питаются органическими останками, перерабатывая их в невидимые растворимые вещества. В природе сапрофиты обитают в поверхностном слое грунта, где скапливается наибольшее количество кислорода. В аквариуме колонии микроорганизмов в основном развиваются на фильтрующем материале, грунте, небольшое количество может находиться на листьях растений и свободно плавать в воде. В фильтре для сапрофитов создаются идеальные условия: пища в виде различных отходов вместе с кислородом поступает в фильтрующие материалы, где и происходит ее утилизация/нейтрализация.

Биологическая фильтрация и азотный цикл.

Фильтрация с помощью - различные внутренние схемы фильтрации.

Аквариум все таки это несовершенная модель природного мира. Аквариумы обычно намного плотнее заселены рыбой, чем в их естественной среде обитания. При этом увеличивается объем аммиака, производимого в сравнительно небольших объемах аквариума. Бактерии ответственные за разрушение аммиака - Нитрифицирующие бактерии - колонизируют поверхности любых предметов внутри аквариума. Биологический фильтр - это не более, чем химически инертная пористая губка, которая обеспечивает значительно увеличенную площадь поверхности, на которой эти бактерии могут развиваться. Заселение материалов фильтра занимает несколько недель, в течение которых аквариум наиболее уязвим, это состояние известно, как "синдром нового аквариума", поэтому не торопитесь запускать туда рыб. Накопление токсичного аммиака из разлагающихся отходов является основной причиной смертности рыб в новом или перегруженном аквариуме. В искусственной среде аквариума, азотный цикл эффективно завершен с началом производства нитратов. Для того, чтобы уровень нитратов не вырос до вредного уровня необходимы регулярные частичные подмены воды для удаления нитратов и добавления свежей воды.

Фильтрация с помощью воздушных фильтров - и .

Многие сапрофиты образуют биопленку, в которой задерживается и разлагается микроскопическая взвесь. Этот процесс называется биологической фильтрацией, и именно он способен обеспечить визуально чистую воду.

1. Биопленка это группа микроорганизмов в которой клетки прилипают друг к другу, также/еще называют слизью (хотя и не все, что описано как слизь является биопленкой). Структура биопленки защищает микроорганизмы от неблагоприятных условий и сохраняет биомассу внутри, даже когда условия не являются оптимальными для ее роста.

2. В процессе биофильтрации участвуют обычно аэробные бактерии это означает, что микроорганизмам необходим кислород для жизнедеятельности.

3. Процесс "нитрификации" требует кислорода (аэробные условия), без которых биофильтр может "рухнуть".

Слишком тщательная промывка фильтров – это ошибка начинающих аквариумистов, так как полезные бактерии во время нее погибают. Чтобы сберечь микроорганизмы фильтр следует аккуратно промывать водой комнатной температуры и не используя химических дезинфицирующих средств. Для этого надо мягко сжимать губку руками под струей воды пока она не станет чистой или лучше использовать для промывки фильтрующего материала старую воду из аквариума в отдельной емкости, которая затем сливается. В итоге некоторое количество сапрофитов останется на фильтре и через несколько дней колония бактерий восстановится.

Фильтрация с помощью внутреннего секционного биофильтра.

Кроме вышеперечисленных видов фильтрации существует еще и химическая фильтрация. Она осуществляется с использованием специальных наполнителей: пожалуй, наиболее распространен Активированный уголь, который может адсорбировать некоторые из вредных отходов жизнедеятельности рыб, поглощать растворенные в воде остатки лекарств для рыбок и другие химические вещества, существует множество различных наполнителей для химической фильтрации аквариумной воды.

Обычный набор наполнителей для фильтрации воды в аквариуме: - для механической очистки; - для химической очистки; - для биологической фильтрации.

Химические наполнители закладываются в фильтр после материала механической очистки. В химической очистке нуждаются скорее рыбки или беспозвоночные, а вот растения сами являются биологическими и химическими фильтрами.

Существует правило, которому рекомендуется следовать: начинать фильтровать с более крупных элементов в первую очередь. К сожалению, чтобы попытаться изобрести что-то новое, некоторые производители и разработчики фильтров рекомендуют использовать наоборот: сначала фильтр тонкой очистки, это не совсем правильно и опасно, простой здравый смысл подсказывает удалять в первую очередь крупные частицы.

Чтобы процесс активной фильтрации осуществлялся беспрерывно важно обеспечить постоянный приток кислорода к фильтрующим материалам. Перебои в поступлении кислорода растворенного в воде могут быть вызваны двумя причинами:

Без кислорода полезные бактерии гибнут, а длительные остановки насоса ведут к полному уничтожению колоний микроорганизмов. В результате в фильтре возникают обратные процессы, то есть погибшие сапрофиты начинаю выделять яды в воду: сероводород, метан, аммиак и углекислоту. После подключения долго неработающего фильтра в воду хлынет поток грязи с неприятным запахом, отравляя рыб.

Вода должна течь равномерно по все поверхности наполнителя. Мы не должны забывать, что вода течет используя самый простой путь, который она находит. Поэтому используя наполнители в мешках не забывайте распределять их равномерно, чтобы мешки с наполнителем плотно касались всех сторон камеры фильтра.

Иными словами отключение фильтра и несвоевременная чистка чреваты негативными последствиями. Некоторые любители отключают фильтр и аэратор на ночь, что абсолютно безграмотно и наносит постоянный ущерб экосистеме аквариума. Ночью потребность в кислороде в аквариуме значительно увеличивается, так как растения в темноте его не выделяют, а наоборот поглощают.

Производительность фильтрующего оборудования должна соответствовать размерам аквариума и количеству его обитателей. Чем больше рыбок, тем мощнее должен быть фильтр и иметь больший объем фильтрующего материала.

Принято считать, что "мощность" системы фильтрации должна быть примерно в три раза больше объема аквариума в час. Это означает, что если ваш аквариум имеет объем сто литров воды потребуется фильтр, оснащенный насосом - теоретически - способным выдавать около трехсот литров в час. Но это только в среднем, в некоторых случаях необходимо использовать фильтрацию более сдержанно, а в других значительно более активно.

Применение фильтра мощнее, чем того требуют условия аквариума, негативно отражается на растениях, многим из которых сильное течение воды лишь навредит, а избыток кислорода днем не пойдет им на пользу, так как растения питаются растворенным в воде углекислым газом.

Фильтрация полувлажным/сухим способом - с помощью дополнительных желобов и с помощью отдельной емкости.

Сейчас в продаже имеются самые . Диапазон их мощности и функций позволяет подобрать подходящий фильтр для вашего Аквариума и создать оптимальную систему фильтрации.

В настоящее время аквариумистика находится на достаточно высоком технологическом уровне, поэтому может считаться потребителем технологий химической очистки воды и даже выступать в роли заказчика определенных разработок. Все препараты, используемые для очистки воды можно условно разделить на следующие группы.

Конгломераторы

Строго говоря, конгломераторы по способу действия относятся скорее к физической, чем к химической очистке. Конгломераторы представляют собой взвесь агглютинирующих частиц в инертном растворе. При добавлении в аквариум данные частицы агглютинируют (склеивают) более мелкие частицы органических соединений, увеличивая таким образом их размер, что дает возможность задержать получившиеся макрочастицы с помощью картриджей механической фильтрации.
При применении в аквариуме возникает «белое облако» из миллионов микроскопических минеральных частиц, которое рассеивается через 24 часа.

Список наиболее известных фирм, производящих конгломераторы: , .

Кондиционеры

Данный тип препаратов предназначен для удаления из воды хлора и тяжелых металлов минимальной концентрации. В большинстве европейских стран, а также в России, водопроводная вода очищается хлором (хлорируется). Хлор является крайне ядовитым веществом для рыб, к тому же, присутствие в воде хлора исключает развитие азотфиксирующих бактерий, без которых запуск биологической очистки (фильтрации) аквариума невозможен.

Так как хлор и его производные, достаточно неустойчивы и легко выводятся из воды, производство кондиционеров, причем достаточно приличного качества, освоили практически все европейские и американские фирмы, производящие аквариумную продукцию.
Следует понимать, что с критическими концентрациями тяжелых металлов, нитратами, фосфатами и силикатами кондиционеры справиться неспособны.

Список наиболее известных фирм, производящих кондиционеры: , .

Активированный уголь

Объективно говоря, уголь по своим химическим свойствам, точнее, по производимому эффекту, аналогичен кондиционерам. Поверхность адсорбции у активированного угля составляет около 1000 м 2 /г, при этом расход составляет не менее 0.5 г/л. Таким образом площадь стандартного угольного картриджа для 100 л аквариума составляет около 50000 м 2 . Такие свойства дают возможность использовать угольные картриджи около 2-х месяцев, сводя химическую фильтрацию аквариума почти к автоматическому режиму.

Список известных фирм, производящих активированный уголь для аквариума: ,

Ионообменные смолы

Все вышеперечисленные средства химической очистки справляются с большинством загрязнений аквариумной воды. Однако при содержании прихотливой фауны (все виды кораллов, иные морские беспозвоночные, пресноводные креветки, скаты и т.д.) возникает необходимость в так называемой прицельной химической очистке. Препараты тонкой химической очистки можно условно разделить на 3 большие группы.
К первой группе относятся препараты коррекции азотного цикла (нитратфиксирующие препараты). В упрощенном виде азотный цикл выглядит так: белковые соединения (мочевина) превращаются в аммиак, далее аммиак под действием азотфиксирующих бактерий превращается в нитритсодержащие соединения (нитриты), затем под действием других азотфиксирующих бактерий (в первом случае это Nitrosamonas, во втором Nitrobacter, в обоих случаях принимают участие Nitrospira) превращается в нитраты.

Ко второй группе относятся фосфатфиксирующие и силикатфиксирующие смолы.
Значительную опасность для содержания аквариума представляет наличие в воде фосфатсодержащих веществ (фосфатов) и силикатсодержащих веществ (силикатов). Особенно критичным этот фактор становится при содержании морской фауны.

В технологии производства фосфатфиксирующих смол есть один важный аспект: Фосфатсорбенты производятся либо на основе алюминия (Al) либо на основе железа (Fe). Эффективность выше во втором случае, однако в результате ионообменных реакций в воду попадают ионы железа, что неприемлемо для морского аквариума. Поэтому железосодержащие фосфатадсорберы используют только при критических концентрациях фосфатов в морском аквариуме, то есть в ситуациях, когда требуется быстрое, почти моментальное снижение их концентрации. Картридж необходимо удалить до того момента, как в воду начнут поступать ионы железа. Железосодержащие фосфатадсорберы чаще используют в пресноводных аквариумах, для которых повышение концентрации растворенного железа не является значимым фактором.
Аллюминийсодержащие фосфатадсорберы могут применяться в любом аквариуме в полном объеме. Однако скорость снижения содержания фосфатов при этом не превышает 1 мг/л в месяц.

и фосфатадсорберы

Следует также отметить, что железосодержащие фосфатадсорберы снижают содержание силикатов (соединений кремния) в воде. Избыточные (отличные от нуля) концентрации силикатов приводят к вспышкам роста низших водорослей, что ведет как к ухудшению внешнего вида аквариума, так и подавлению роста коралловых колоний из-за распространения водорослевых обрастаний и конкурентной борьбы с коралловыми колониями.
Список фирм, производящих фосфат- и силикатадсорберы: , .

К третьей группе относятся комплексные ионообменные смолы.

Вода в аквариуме является основной средой для жизни рыб. От ее качества зависит здоровье обитателей, их внешний вид и активность. Загрязняется аквариумная вода остатками корма, выделениями рыб и других животных, частицами растений и даже пылью, попадающей из воздуха.

Рис. 1 Качественная очистка воды в аквариуме очень важна

Правильно обустроенный аквариум должен быть сбалансированной системой. В нем поселяются бактерии, которые разлагают вредную органику, не дают чрезмерно размножаться водорослям, но механические включения никуда не исчезают. Кроме того, плотно заселенный аквариум не всегда успевает самоочищаться. В этом случае ему требуется помощь в виде установки биологической очистки воды. Во всех случаях требуются фильтры для очистки воды в аквариуме.

Основные методы очистки

Чтобы удалить из аквариумной воды все ненужные компоненты, используют несколько методов очистки.

1. Механическая фильтрация – наиболее простой способ. С ее помощью удерживаются механические включения разных размеров, устраняется взвесь, удаляются остатки корма и отмершие части растений. Механическая очистка осуществляется с использованием разных фильтрующих материалов. Чаще всего применяют пористую синтетическую губку. В ее порах задерживаются взвеси. Периодически губку достают и промывают.
2. Биологическая фильтрация – метод устранения из аквариумной воды растворенных органических веществ. Осуществляется данный процесс с помощью бактерий. Они поселяются на специальном субстрате, например, на пористой керамике. Когда вода проходит через керамику, бактерии улавливают органику и разлагают ее до более простых и безвредных веществ.
3. Адсорбция – применяется не часто. Адсорбционные фильтры применяются для быстрого удаления из воды аквариума различных веществ, например, лекарств после лечения рыб. В качестве адсорбента чаще всего используется активированный уголь.
4. Обеззараживание - выполняется с использованием ультрафиолетовых ламп, озонаторов или специальных химических веществ. Используют обеззараживание в карантинных аквариумах или при подготовке к запуску. Правильно работающий аквариум с установившимся равновесием не требует обеззараживания. Кроме того, оно устраняет не только вредных микроорганизмов, но и полезных бактерий.

Разновидности аквариумных фильтров

Чтобы использовать методы чистки воды в аквариуме, созданы специальные приборы – фильтры. Они разделяются на две основные группы в зависимости от места установки: внутренние и внешние. Принцип работы этих фильтров одинаковый. Вода засасывается внутрь, пропускается через фильтрующие материалы и выпускается обратно в аквариум. Помимо очищения от загрязнений происходит насыщение кислородом.

Рис. 2 Внешний вид фильтровальной установки для аквариума

Производительность приборов подбирается в зависимости от объема аквариума. Малая мощность приводит к тому, что вода очищается слишком медленно и аквариум постепенно загрязняется. Фильтр не успевает очистить весь объем до появления новых загрязнений.

Слишком мощный агрегат тоже не удачный вариант. Он будет быстро пропускать весь объем воды в аквариуме и устранит все загрязнения, но одновременно он может всасывать небольших рыбок и создавать сильное течение.

Варианты внутренних фильтров

Внутренние аквариумные фильтры – приборы, которые устанавливаются внутри аквариума. Они погружаются в воду и работают непосредственно в ней. Существует несколько видов внутренних приборов.

Рис. 3 Эрлифт

Наиболее простым по конструкции вариантом является прибор с эрлифтом. Он работает с участием микрокомпрессора, который подключается к трубке фильтра. Очищение осуществляется через поролоновую губку.

Внутренний фильтр с встроенным насосом имеет корпус, в котором находится наполнитель. Простые модели выполняют только механическую очистку, а более сложные имеют несколько отсеков с разными фильтрующими материалами. Они одновременно очищают от механических примесей и от органики, т.е. являются биофильтрами.

Рис. 4 Разнообразие моделей

Донные фильтры – особый вид. Этот прибор устанавливается до заполнения аквариума водой. Фильтрующие пластины укладываются на дно. Их засыпают грунтом, а помпа с мотором находится у поверхности. Вода может всасываться через грунт и выходить через помпу или же двигаться обратным током. В этом случае ее забирает помпа, а выпускает донная пластина.

Рис. 5 Донная модель фильтровальной установки для аквариума

Внешние аквариумные фильтры

Внешние фильтры располагаются вне аквариума, что позволяет их делать достаточно большими. Больший объем наполнителя улучшает очистку воды. С помощью внешнего устройства может выполняться многоэтапная очистка аквариумной воды. Совмещение нескольких видов фильтрации дает лучший результат.

Рис. 6 Модель внешнего агрегата

Чаще всего внешние фильтры бывают биофильтрами. Внутрь них закладывается субстрат, на котором поселяются бактерии. Чем больше площадь субстрата, тем большее количество бактерий на нем поселяется и тем выше уровень очищения.

Обычно внешние фильтры представлены канистровыми моделями. У них бочкообразный корпус с подводящим и отводящим шлангом. Через один вода закачивается внутрь прибора, а через другой поступает обратно.

Внешние фильтры используют для объемных аквариумов. Внутренние фильтры в них не справляются с очисткой или требуется установка сразу двух устройств. С помощью внешнего фильтра в большом объеме создается оптимальная среда.

Выбирают фильтры по нескольким критериям. Первым является необходимый вид фильтрации. Далее внимание обращают на мощность и соответствие объему аквариума. Нелишней будет оценка шумности и надежности. Оценить надежность можно по качеству сборки изделия и по фирме производителю. Лучшее качество обеспечивают немецкие фильтры, неплохими являются польские, а приобретение китайского варианта – определенный риск.

Чтобы жителям аквариума в их среде жилось комфортно и безопасно, необходимо поддерживать в маленьком водоеме биологическое равновесие, для чего применяют различные методы очистки воды.

Частичная подмена воды

Если сравнивать аквариум с природной средой, можно заметить, что в нем часто не хватает растений. В отличие от естественных водоемов, здесь не происходит самостоятельное обновление воды, поэтому содержание нитратов, которые образуются на конечном этапе азотного цикла, может превысить допустимый уровень. Излишки нитратов могли бы потреблять , но очень часто их недостаточно, чтобы полностью выполнять эту функцию. Поэтому без вашего вмешательства не обойтись.

Самым лучшим способом контроля уровня нитратов является частичная подмена воды. Можно восстанавливать баланс в аквариуме, поддерживая количество минеральных веществ на допустимом уровне. Свежую воду необходимо подготовить, прежде чем использовать для подмены. Все параметры новой воды (жесткость, уровень pH, температура) должны совпадать с параметрами аквариумной, иначе рыбы могут получить стресс.

Нельзя заменять больше трети объема воды за один раз (есть исключения для экстренных ситуаций). После частичной замены следует восстановить необходимую концентрацию подкормок и лекарственных препаратов.

Фильтрация воды

Фильтрация очень часто используется в аквариумах для поддержания качества воды на приемлемом уровне. Существует несколько способов фильтрации: механический, биологический, химический.

Механическая фильтрация очищает воду от мелких частиц вроде отмерших водорослей или продуктов жизнедеятельности рыб, для этого используются специальные . Это позволяет сохранить прозрачность. Недоеденный корм не менее опасен, чем другие отходы, и он тоже попадает в фильтры воды. Чтобы отходы не начали разлагаться и загрязнять воду аммиаком и его производными, необходимо еженедельно прочищать фильтр. Для этого достаточно промывать его водой комнатной температуры. Важно понимать, что механическая фильтрация очищает воду только от крупных частиц. Примеси, растворенные в воде, будут свободно проходить через фильтр.

Биологическая фильтрация необходима для сохранения азотного цикла. Создание благоприятной среды для нитрифицирующих бактерий заключается в постоянном протекании воды через фильтр. Так бактерии получают необходимые им пищу и кислород. Рано или поздно в любом механическом фильтре образуется целая колония бактерий, и тогда он становится еще и биологическим. Задача аквариумиста - не вынимать фильтр без надобности. Если прекратить поступление воды хотя бы на один час, биологическая среда успеет погибнуть из-за недостатка кислорода. Придется ждать несколько недель, пока созреет новая колония.

Химическая фильтрация используется в виде специальных наполнителей. Их применяют не только для улучшения качества воды, но и для изменения ее состава.

Фильтрация воды в аквариуме это основной и наиболее доступный способ удаления из нее излишков минеральных и органических веществ и поддержания в аквариуме приемлемых условий для его обитателей. Процесс фильтрации воды можно условно разделить на три составляющих:

1. механическая фильтрация, результатом которой является удаление из воды плавающих в толще воды твердых частиц (взвеси);
2. биологическая фильтрация, посредством которой из воды удаляются растворенные в ней продукты метаболизма, возникающие в результате жизнедеятельности обитателей аквариума;
3. химическая фильтрация, с помощью этого вида фильтрации из аквариумной воды удаляются вредные неорганические и органические примеси, а также, в случае необходимости, изменяются параметры воды, путем внесения в нее необходимых препаратов;

Очистка воды в аквариуме производится ступенчато.

Механическая и биологическая очистка

На первой ступени осуществляется грубая очистка воды, с использованием фильтрующих материалов задерживающих взвешенные частицы.
Это чисто механическая функция не несущая биологической нагрузки.
Используемый на этом этапе фильтрующий наполнитель должен периодически (не реже одного раза в неделю), промываться в чистой проточной воде.
В качестве фильтрующего наполнителя как правило применяются различные синтетические губки, а также специальный силиконовый поролон и синтепон.

На второй ступени, происходит биологическая очистка воды, представляющая собой многоступенчатый процесс в результате которого сильно токсичные вещества (аммиак, аммоний, нитрит) преобразуются в малотоксичный нитрат.
Для этого используют наполнитель обладающий мелко пористой структурой с максимально возможной площадью поверхности для заселения полезными бактериями, отвечающими за биологическую очистку.
Причем чем больше площадь поверхности используемого материала, тем большее эффективно будет работать фильтр.

Первая и вторая ступени фильтрации тесно связаны между собой.
Во-первых, механическая и биологическая фильтрация могут выполнятся одним и тем же фильтром.
Во-вторых, задача по очистке аквариума от органических загрязнений решается одновременно: биологически, с использованием нитрификации и механически, непосредственным удалением грязи из аквариума.

Таким образом эффективная механическая фильтрация резко уменьшает нагрузку, приходящуюся на биофильтр, и наоборот.

Химическая очистка

Под химической фильтрацией, в аквариумной практике прежде всего понимают сорбцию. В зависимости от типа сорбции применяются различные адсорбенты - тела, способные поглощать вещество своей (обычно сильно пористой) поверхностью, и химические поглотители, связывающие определенное вещество, вступая с ним в химическую реакцию.

Отдельную группу представляют ионообменные сорбенты, проходя сквозь которые, раствор отдает им ионы одного типа и забирает эквивалентное количество ионов другого типа.

Наиболее распространена химическая фильтрация с использованием в качестве адсорбента активированного угля. В качестве химических наполнителей применяются некоторые минералы входящие в группу цеолитов, синтетические ионообменные смолы и торф.
Ионообменные смолы и цеолиты поглощают нитраты, аммиак, фосфаты и некоторые другие вещества, а вместо них выделяют безвредные ионы хлора, натрия, сульфатов.
Торф, содержит богатый набор аминокислот и дубильных веществ. Поэтому его использование в качестве наполнителя немного уменьшает значение pH, с одновременным обогащением воды различными биологически активными веществами, так необходимыми обитателям «чёрных вод».

Стерилизацию воды, тоже можно отнести к химической фильтрации. Основными способами которой в аквариумной практике являются ультрафиолетовое облучение и озонирование.

Чтобы результативно оказывать влияние на условия содержания обитателей аквариума, необходимо иметь представление о процессах протекающих в аквариуме и фильтре.

Основное загрязнение воды происходит в результате кормления обитателей аквариума. Причем не имеет значения полностью ли съеден корм или его остатки упали на дно.
Не съеденный корм и выделяемые рыбами продукты метаболизма — являются основными поставщиками органических соединений, участвующих в цикле биологических превращений с помощью различных микроорганизмов (азотный цикл).

Первый этап этого цикла, называемый минерализацией, он заключается в утилизации сложных азотсодержащих органических соединений до простых неорганических. Результатом разложения продуктов жизнедеятельности животных является аммиак NH3, который опасен для живых организмов уже в концентрации 0.01 мг/л.
Аммиак взаимодействуя с ионами водорода H+, присутствующими в воде, или с молекулами воды, образует ионы аммония NH4+, менее опасного но тоже токсичного вещества.

Соотношение аммиака и аммония зависит от целого ряда факторов. Одним из которых является активная реакция воды (pH). При значениях показателя pH ниже 7.0 единиц содержание аммиака в воде незначительно. Так, при значении рН=7.0 доля аммония составляет — 99.5%,а аммиака — 0,5%.
При значениях pH более 7,0 единиц пропорции уже несколько другие. При рН=7,5 содержание аммония составляет — 96%, а аммиака — 4%, а при значении рН равном 8.0 доля аммония будет — 92% , а аммиака — 8%.

Температура воды может также влиять на соотношение аммиака и аммония, при одном и том же значении pH.
При более высокой температуре содержание аммиака в воде будет больше. А так как большинство обитателей аквариума выходцы из теплых тропических вод и соответственно температура воды для их содержания лежит в диапазоне от 24 до 30°C, то аммиак может стать ощутимой проблемой.

Второй этап азотного цикла получил название нитрификация, это процесс биологического окисления аммиака и ионов аммония сначала до нитритов NO2, а затем и до нитратов NO3.
Эти процессы протекают в аэробной среде (т.е. богатой кислородом) под действием бактерий-нитрификаторов, присутствующих в аквариуме. Основная роль процесса нитрификации состоит в переводе сильно токсичных соединений азота (аммиак, нитрит) в малотоксичные соединения (нитраты).

Нитраты - тоже вредны для гидробионтов, однако их действие гораздо слабее, чем у аммиака и нитритов.
Нитраты – это конечный продукт процесса нитрификации, так как далее они уже не расщепляются, а лишь накапливаются в воде, негативно воздействуя на рыб.
Уменьшить концентрацию нитратов в аквариуме можно посредством замены части старой воды на свежую.
Важную роль в поглощении нитратов играет водная растительность.

В отличие от нитратов, нитриты ядовиты даже в малых дозах. Их предельная концентрация не должна превышать 0.1 мг/л. Так как даже кратковременное пребывание в такой воде способно вызвать поражение некоторых внутренних органов рыб.

Процесс нитрификации

Как происходит процесс нитрификации?
Главную роль в процессе нитрификации играют аэробные бактерии, присутствующие как в пресноводных, так и в морских аквариумах. Обычно это представители родов Nitrosomonas и Nitrobacter.
Первая группа бактерий окисляет аммоний до нитритов, а вторая преобразует нитриты в нитраты. Бактерии живут благодаря энергии получаемой в результате этих процессов.

В обоих случаях требуется большое количество кислорода, особенно при окислении аммония. Если бактерии-нитрификаторы получают меньшее количество кислорода, чем им необходимо, то процесс нитрификации происходит менее продуктивно. Так по данным, представленным М.Сандером («Техническое оснащение аквариума». 2002), при содержании кислорода в воде 2 мг/л происходит только 40% от максимально возможной нитрификации. В то время как при 4 мг/л достигается уже 86%.

В фильтровальном наполнителе всегда присутствуют как аэробные, так и анаэробные бактерии. При достаточном количестве кислорода активность аэробных бактерий возрастает, с одновременной деактивизацией анаэробных.
И наоборот, при уменьшении содержания кислорода возрастает количество анаэробных бактерий.

Вода основной поставщик кислорода, она всегда протекает по пути наименьшего сопротивления. В заиленном фильтре, с явными не проходимыми зонами, начинают развиваться нежелательные анаэробные процессы.
Поэтому так важно своевременно и правильно очищать фильтр.

Для того, чтобы процесс нитрификации протекал с максимальной эффективностью необходимо создать в аквариуме кислородный режим при котором концентрация растворенного кислорода, была бы не менее 6 мг/л.

На процесс нитрификации может оказывать влияние еще ряд параметров:

Температура
Наиболее благоприятная для развития нитрифицирующих бактерий находится в диапазоне от 20 до 30°С, причем предпочтительнее более теплая вода.
При этом нужно помнить, что в теплой воде кислород растворяется хуже чем в холодной. Так, при температуре 30°С, максимальное количество растворенного в воде кислорода составляет около 7,4 мг/л.

Активная реакция
С наибольшей интенсивностью нитрификация протекает в среде с pH от 7,5 до 8,5.
По данным С.Спотта («Содержание рыб в замкнутых системах», 1983), оптимальное значение pH для окисления аммония составляет 7,8, а для окисления нитритов — 7,1. В воде, имеющей pH ниже 7,5, интенсивность окисления аммония падает: так, при рН=6,6 нитрификация составляет лишь 85% от оптимума.

Влияние медикаментов
В связи с тем, что лечение рыб часто проводится в общем аквариуме. Вносимые в воду аквариума лекарственные препараты воздействуют не только на возбудителей болезней, но и на полезные микроорганизмы.
В отдельных случаях это приводит к полной блокировке процесса нитрификации.
В публикациях приводятся разные данные, но фактически все сходятся на том, что нитрификация прекращается при применении таких препаратов как: метиленовая синь, эритромицин, перманганат калия, сульфаниламид и пр.

Соленость воды
Бактерии участвующие в процессе нитрификации достаточно устойчивы к колебаниям солености воды. На все же в пресной воде нитрификация протекает активнее.

Если органическая нагрузка на фильтр превышает его возможности, то возникает реальная угроза всплеска концентрации аммония и нитритов. С другой стороны, при низком содержании органики, полезные бактерии могут остаться без пищи. В результате чего их популяция деградирует и на ее восстановление (например, при увеличении количества рыб в аквариуме) потребуется некоторое время, в течение которого также могут возрастать значения растворенного в воде аммония и нитритов.

В давно функционирующем сбалансированном аквариуме — активность бактерий, населяющих фильтр, уравновешена с количеством поступающей в воду органики. В такой системе процессы минерализации и нитрификации обычно протекают одновременно, и содержание аммония в воде не бывает выше 0.01 мг/л, а что касается нитритов, то улавливаются только их следы, которые являются следствием неконтролируемой денитрификации.

Зато в только что обустроенном аквариуме (или в аквариуме с тщательно промытым фильтром). Аммоний и нитриты могут стать вполне реальной и большой проблемой.
Поэтому запуск аквариума всегда требует от аквариумиста особого внимания.
В новом аквариуме всегда имеют место последовательно пиковые значения — сначала аммония, а затем нитритов. И только после появления достаточно высоких значений нитратов можно сделать вывод, что нитрификация работает эффективно.

Как правило на максимальную мощность биофильтр выходит через 2 месяца. Этот срок можно сократить используя в новом биофильтре наполнителя из давно действующего фильтра или путем внесения в аквариум специальной культуры бактерий, которую можно приобрести в специализированном магазине.