硝化细菌在氮元素循环中的重要作用及特性解析

硝化细菌在氮元素循环中的重要作用及特性解析

硝化细菌（ 、 或 ）在自然界的氮循环中发挥着重要作用。它们可以通过硝化作用将氨氮转化为亚硝酸盐，并进一步将亚硝酸盐转化为硝酸盐。人们认为硝化细菌使用二氧化碳作为唯一的碳源来产生有机物和细胞结构。一般认为，氨氮到硝酸盐的过程不是一步完成的，而是两类细菌不断相互作用的结果。一类是氨氧化细菌（亚硝酸盐细菌），它将氨氮转化为亚硝酸盐；另一种是亚硝酸菌（硝化细菌），它将亚硝酸盐转化为硝酸盐。另外，近期有文献提到了同步反硝化，这里暂不列出。

据文献报道，大多数硝化细菌是专性化能自养生物，甚至在有机培养基上生长困难。这两种细菌的​​底物选择具有高度特异性。亚硝酸菌只使用氨氮作为能量物质，硝化细菌只使用亚硝酸盐作为能量物质：硝化细菌生长缓慢，平均一代10小时以上。生长速度比腐生菌慢得多：硝化细菌是专性需氧细菌，氧气是最终的电子受体；它们都是革兰氏阴性菌；对溶解氧、温度、pH等外界因素的变化比较敏感，容易受到外界环境的影响；最适生长温度为20-30摄氏度；最佳pH范围为7-8； DO必须大于2mg/L。

因此，从硝化细菌的上述特点我们可以得出以下结论：为硝化细菌制备的营养成分非常简单，不需要单独添加碳源。另外，硝化细菌极有可能具有“清洁性”，不适合生活在富含有机物的环境中。生化滤料之前的物理过滤是非常必要的。硝化细菌生长缓慢，所以一般可以说开缸后21天内微生态系统初步建立。如果想要加速消化系统的成熟，基本上有两种方法。一是为硝化细菌提供更多的食物，如腐肉池法；另一种是增加硝化细菌的基本数量，例如添加硝化细菌产品和旧过滤棉。简介等。它可以在中性、弱酸性和弱碱性的水环境中生存。需要充足的氧气和适宜的温度。另外，硝化细菌是一类相对敏感的细菌。 pH、溶解氧和底物浓度的变化可能会引起硝化系统中的敏感反应。因此，换水后，在日常维护时适当补充硝化细菌是有帮助的。

影响硝化细菌生长的环境因素有很多，但大概有几个主要因素。

第一个是溶解氧。至于溶解氧的具体值，说法很多。大多数学者认为溶解氧的最佳范围是在1.5-2.0mg/L之间。如果低于0.5mg/L，硝化作用就会停止。有人认为应大于2.0mg/L。最近的研究还表明，硝化细菌在厌氧条件下也能进行短程硝化作用。但效果非常微弱。具体反应动力学这里就不详细说了。事实上，赋予这个值对于大多数鱼友来说并没有多大意义。因为从直观的外表上是无法看出端倪的。但要记住，水质不稳定的水族箱里，一定不能缺氧。尤其是在喂食过多且长期不换水的水族箱中。

温度也是影响硝化细菌生长的重要因素。适宜的温度为20-30摄氏度，与大多数观赏鱼和水草接近。 35摄氏度以上，会对硝化细菌造成伤害，10摄氏度以下，硝化作用会明显减弱。耐受上限为 40 摄氏度。

酸碱度。硝化细菌和大多数细菌一样，喜欢微碱性环境，最适pH值为7.5-8.5。硝酸盐细菌和亚硝酸盐细菌之间存在细微差别。硝酸的最佳pH值为7.3-7.5，亚硝酸菌的最佳pH值为7.8-8.0。当pH值小于7时，生长缓慢，当pH值小于6时，硝化作用往往会停止。但硝化细菌仍能应对大范围的pH值瞬时变化，在适应环境后，能很好地完成硝化作用。然而，为了保持其活性，pH值应尽可能保持稳定。

有机物。长期以来，关于有机物是否对硝化细菌具有毒性作用，一直存在很多争议。然而，现在越来越多的证据表明，有机物对硝化细菌的作用并不是直接的中毒作用。更有可能的是有机物刺激了异养细菌的生长，从而与硝化细菌竞争溶解氧、氨、微量元素等，引起硝化作用。细菌生长受到抑制。人们认为，有机物引起的硝化作用减少并不是直接中毒的结果。主要原因有：一是异养菌的同化作用导致氨氮减少；相反，异养细菌细胞的聚集体抑制氨的氧化。

渗透压。硝化细菌对渗透压的变化具有很强的适应性。当从一种盐度变为另一种盐度时，大多数硝化细菌能够快速适应，并且其活性保持不变。因此，盐度通常不是需要特别注意的问题。

照明。亚硝酸盐细菌对近紫外波段的光敏感。因此，硝化系统最好保持在黑暗或避光的环境中。

化学物质。许多化学物质会抑制硝化细菌。如：抗生素、乙炔、重金属、金属螯合剂等，应尽量避免这些物质进入水族箱内。

载体。硝化细菌需要一定的锚作为载体才能生存。常见的载体有玻璃环、陶瓷环、生化棉、生化球等，间隙大小合适、透水、透气的载体非常适合硝化细菌的生长。活性炭具有较大的表面积和较高的空隙率，但空隙的大小不适合硝化细菌的生存，因此不用作载体。与玻璃环的结构相比，更为合适。另外，硝化细菌长期生长会形成细菌膜。如果菌膜过厚，死硝化细菌的残留会降低硝化效率，定期更换滤材比较合适。生化球具有自清洁功能，相应的更换时间可延长。

硝化细菌作为水族生态的重要成员，起着举足轻重的作用。正常代谢产生的氨氮和亚硝酸盐是危害水族箱内鱼、虾、螺类的主要物质。因此，良好的硝化系统是饲养观赏鱼缸的必要保证。