大家好，我是小羅。

上次說了氨氮和亞硝酸鹽濃度偏高的危害，這次來聊一聊如何去除氨氮和亞硝酸鹽，也就是硝化作用的原理。

大部分養魚的魚友，應該都知道硝化細菌，但是知道它的作用原理的應該就比較少了。下面我來簡單講一下硝化過程原理。

我們經常說的硝化細菌其實是由兩種化能自養型菌組成，即氨氧化細菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化細菌（NOB），它們分别負責氨氧化和亞硝酸鹽氧化。

一般情況下，硝化過程是兩步反應——氨先被氧化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽再被轉化為硝酸鹽。我們來簡單看看這個兩個反應。

氨氧化細菌作用的底物是氨（NH₃）而不是铵（NH₄ ），其反應的過程如下：

可以看出，氨氧化過程會産生酸且消耗氧氣量比較大，相當于每氧化1g氨氮需要3.43g氧氣。所以，每次我都要特意跟魚友交代：加菌液的時候一定要加大供氧。

氨氧化後産生的亞硝酸鹽會被NOB一步氧化成硝酸鹽：

此反應由亞硝酸鹽氧化還原酶（NOR）催化完成，亞硝酸鹽是NOB呼吸過程的電子供體，氧氣是最終電子受體。反應過程同樣需要消耗氧氣。

硝化過程看起來并不複雜，但是跟所有的微生物作用一樣，硝化作用也會受到很多環境因素的影響，如溫度、pH、溶解氧。它們會影響硝化細菌的生長速率，從而影響到硝化速率。

（1）溫度

正常情況下，硝化細菌屬中溫菌，最佳生長溫度為28-36℃。因此，硝化細菌的生長速率會随着水溫的下降而降低，但是在溫度低至5℃時硝化作用仍然進行。

冬天的時候，寄到北方的菌液可能會凍住，有魚友擔心硝化細菌會死掉，其實沒事的，硝化細菌不會這麼容易就挂掉，隻要讓它解凍放到室溫就可以使用了，因為北方有暖氣，所以室溫就足夠了。如果着急，可以用溫水（30~40℃）浸泡瓶子加快解凍。

（2）pH

一般來說，硝化細菌比較喜歡偏堿性的環境。硝化作用最适宜的酸堿條件是中性到弱堿性環境（pH=7.5~8.0）。不過也有研究表明，在酸性條件下，硝化作用也能進行。

因此，盡量提供适宜的酸堿環境，降低pH對硝化作用的影響，從而加快硝化速率。

（3）溶解氧濃度

從上面的反應方程式就可以看出，硝化作用需要消耗氧氣，硝化反應對低氧濃度非常敏感。低溶解氧濃度（DO=0.2-0.5mg/L）時，亞硝酸鹽氧化細菌的生長可能會受到抑制。

加硝化細菌的時候，最好還是要比平時加大氧氣供應，以防止氧氣不夠抑制硝化作用。

（4）有機物

理論上來說，有機物本身并不會影響硝化細菌的生長，但由有機物引起的異養菌會跟硝化細菌争奪溶解氧、營養物質，硝化細菌本來就生長得很慢了，這樣一來更加不利于生長。

（5）抑制性物質

硝化細菌對毒性物質的反應一般沒有其他異養微生物靈敏。不過部分有機化合物（尤其是硫化物、苯胺、苯酚、氰化物）和重金屬（如Cu,Ni,Cr,Zn,Co）也會抑制硝化作用。

（6）氨氮和遊離氨的濃度

铵和氫氧根離子會發生反應轉化為氨和水，也會影響硝化反應，其中NOB對抑制反應比AOB要靈敏。

總結一下，硝化細菌是自養型菌，生長速度緩慢。在溶氧量、溫度、pH值等适宜的情況下，硝化細菌生長速度會快一點，從而分解氨和亞硝酸鹽的速率也會更快。

有一點值得注意，在低溫和常溫下，AOB的最大生長速率低于NOB的最大生長速率，此時亞硝酸鹽分解基本沒有問題；但是随着溫度的升高（≥30℃），前者高于後者，此時亞硝酸鹽就有可能累積。

一般情況下，NOB對環境條件變化的反應較AOB敏感，溫度升高、遊離氨的抑制作用或是氧氣濃度的限制最常導緻亞硝酸鹽濃度上升。

由于環境的不可控因素以及硝化細菌生長緩慢，單單靠硝化作用有時候不足以維持分解去除氨氮和亞硝酸鹽，所以當結合硝化-反硝化過程，發生短程硝化反硝化作用，亞硝酸鹽将被轉化為氮氣，并且不會産生硝酸鹽。

正常情況下，硝酸鹽對水生物是沒有危害的，不過硝酸鹽是藻類的養分，草缸玩家可能深惡痛絕。事實上，有研究表明，硝酸鹽濃度如果太高的話，達到10mg/L也會對水生動物産生有害的影響。

關于反硝化作用如何分解亞硝酸鹽并且不産生硝酸鹽，我們下次再好好聊一聊。

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