הקוביה: מאמר 14

"הקוביה" מאמר 14:

מחזור החנקן באקווריום.

מילוי מים ראשון באקווריום חי, ביצוע הרצה למערכת ובדיקות מים, כהכנה להכנסת דגים וצמחים.

ע מ ח י י ה ! בשעה טובה אפשר למלא מים. מייד אספר לכם על ההתנסות שלי בעניין המילוי הראשוני על כל הכרוך בו - מערכת הסינון המקדים, החלפת מים אוטומאטית, ניקוז וכמובן הרצת מחזור החנקן והפחת חיים בפילטרים הביולוגיים.

רבות דובר אודות מערכות פיצוי - המוסיפות מים שהתאדו, מערכות החלפת מים וצנרת קבועה - שמסייעת בהחלפת מים ומאפשרת שלא לסחוב דליים וגיגיות בבית. אני, מהיום הראשון לתכנון רציתי להימנע מהעבדות הזו שבעיניי גם באקווריום של 40 ליטר היא נטל מיותר. לשיטתי, סחיבת דליים מובילה לעצלות, ועצלות מובילה להחלפות מים בכמות ובתדירות נמוכה לאורך זמן מה שגורם בסופו של יום לצרות.

כיום המלצתי לכל אקווריומיסט בפוטנציה ראשית לתכנן נקודת מים קבועה בצמוד לאקווריום וכמו כן גם צינור ניקוז.

אני קניתי ארון חשמל בגודל 40X60 ס"מ והכנסתי בתוכו את מערכת הסינון כל המערכת קיבלה ערוץ משלה במחשב ההשקיה של הגינה וצינור הניקוז מאפשר למים שמגיעים לגובה מסוים לגלוש דרך צינור לגינה ולהשקות מספר לא מבוטל של מקומות בו זמנית.

צינור SP שנכנס ממערכת ההשקיה לאחר סינון גס של חול ואבנים, עובר שני סנני פחם - פחם גרגירים ופחם דחוס, ואחריהם פילטר קוקוס שמגיע עם המערכת. אם יהיה צורך אני אוסיף ממבראנה אבל בשלב זה אינני רואה צורך בכך. גם בעבר וגם בהווה למרות שיש ברשותי מערכת סינון בשיטת האוסמוזה ההפוכה, הצלחתי לגדל את מרבית הצמחים גם במים שאינם מי אוסמוזה. לגבי הצמחים המאוד מיוחדים שמחייבים מים מאוד רכים - אני לא נמשך במיוחד לכך זה מתאים הרבה יותר לאקווריומים קטנים וגם אם כן, ניתן בהמשך להוסיף את הממבראנה.

טוב אזה מה כולל החור שבקיר?

צינור 6 מ"מ (לבן) למילוי מים ע"פ הוראות שמקבל ממחשב הגינה.
צינור 32 מ"מ PVC גמיש לצורך ריקון מים, שאיבת רפש משני הצדדים (ראה מערכת שאיבה), וגלישה של מים עודפים.
צינור כניסה וצינור יציאה של מערכת צינון המים (הרחבה בעתיד).

וזהו זה "ה" מילוי מתחיל.

המילוי איטי ואינו יוצר זרמים מה שמאפשר לאבני הקוורץ פשוט לצוף עד כמה שזה נשמע מוזר, מתח פני הנוזל של המים מספיק חזק להחזיק כמות של אבנים שאם היינו מצרפים אותן יחד הן היו בטח שוקלות איזה קילוגרם או משהו כזה. אופס, הנה הצעצועים שהלכו לאיבוד ושאריות נסורת וחלקי עץ, הכל כאן.

המילוי הזה הוא המילוי הראשון ה"אמיתי" כלומר המילוי הזה יחל את מחזור החנקן באקווריום שלי למרות שהאקווריום אינו צמוד עדיין לקיר. אני מתכנן התחלת פעילות כולל פילטרים ותאורה וכולל ניטור ערכי מים מפורט ובעוד יומיים לאחר שאראה שהכל בסדר עם כל הצינורות הגמישים (35 מטר צנרת ירוקה גמישה) ארוקן את המים ואדחוף את האקווריום למקומו - כ 8 ס"מ מהקיר על-פי התכנון.

מי שעקב אחר בניית הארון עליו יושב האקווריום יכול לזכור כי מתחת לאקווריום יש משטח החלקה שמאפשר לי להזיז אותו בכוחות עצמי (או לפחות כמעט בעצמי עם עזרה של אדם נוסף בכל זאת יש כאן יותר מחצי טון משקל כאשר האקווריום ריק ממים!)

מה קורה באקווריום לאחר מילוי המים הראשוני ?

רבים מהחובבים ובעיקר המתחילים לא נותנים את הדעת לתהליך המופלא שמתרחש באקווריום מרגע המילוי שלו, ולמעשה הוא אחד התהליכים הבסיסיים ביותר הסובבים אותנו: מחזור החנקן.

להלן תרשים שמצאתי באינטרנט המתאר את התהליך, ניסית לתרגם אותו ללא מילים מסובכות או שמות פרטיים של חיידקים כאלו או אחרים, ניתן לקרוא פרטים נוספים בקישורים המצורפים ובמיוחד אצל אגודת מגדלי דגי ה"קוי" של סאן-דייגו.

הערות לתרשים:

חיידקים אירובייים - חיים בסביבה שיש בה חמצן, משתמשים בחמצן לצורך פעולתם.
חיידקים אנ-אירוביים - חיים בסביבה נטולת חמצן או דלת חמצן (אנוקסית) לאחר פעילותם ניתן להריח ריח ריקבון חזק (כמו ביצה סרוחה).
פסולת אורגאנית - עלים שנשרו, צמחים מתים, ואפילו בעלי-חיים מתים.
הפרשות דגים - פרט לצואה "חרדגים", מבצע הדג חילוף חומרים גם דרך הזימים - סוף סוף מצאנו מאיפה משתין הדג.

התהליך הפשוט לכאורה הזה, קיים בהרבה ווריאציות שונות בטבע ובאקווריומים: במים מלוחים, במין מתוקים, במי ביוב ושפכים, בתהליכי טיהור של מים בתעשיה, בחקלאות, ועוד. הדבר העיקרי המבדיל בין סביבה לסביבה הם תת-משפחות של החיידקים המבצעים כאן את מירב הפעילות, והזנים השונים שהסתגלו לסביבות השונות.

במילים פשוטות:

הפרשות הדגים (השתן המופרש מהזימים, והצואה המכונה בספרות המקצועית: "חרדגים") באמצעות חיידקים או ישירות הופכת לאמוניה (NH3).

האמוניה באמצעות חיידקים (ניטרו-סומונאס Nitrosomonas) וחמצן (הרבה חמצן), מתפרקת (מתחמצנת) והופכת לניטריט. הניטריט באופן דומה מתפרק באמצעות חיידקים (ניטרו-בקטר Nitrobacter) וכמובן חמצן והופך לניטראט. הניטראט הוא כמעט ואינו רעיל ליצורים החיים באקווריום ולמעשה יזיק ברמות יחסית גבוהות שלא אמורות להיות כי אנחנו מבצעים החלפות מים באופן סדיר.

חשוב: לבעלי הניסיון ביננו יש מי שהבחינו לאחר הקמת אקווריום, בשלב של בועות רבות העולות מהמצע. זהו תהליך משנה שבו משתתפים חיידקים אנ-אירוביים (כלומר חיידקים החיים בסביבה דלת / חסרת חמצן (אנ-אירובית / אנוקסית), שמפרקות את האמוניה לגז. התהליך מתרחש כתוצאה מצריכה גבוהה של החמצן במצע ע"י הבקטריות . התהליך בדרך כלל נפסק מעצמו, אבל הוא רמז לכך שבשלבים הראשונים כדאי להוסיף חמצן למים עד כמה שניתן. הוספת החמצן למים יכולה להיעשות ע"י הוספת משאבת אוויר חיצונית, הזרמת מים על פני המים וערבולם, פילטר רטוב יבש או כל טכניקה אחרת.

באקווריום צמחיה קיימים הצמחים שמשלימים את התהליך וצורכים את הניטראט כמקור הזנה חיוני לגדילה. אקווריום עם מסת צמחיה גדול יוכל לכלות את כל עודפי הניטראט שלו בתוך כמה ימים מה שיצריך מאיתנו להוסיף ניטראט אפילו באופן מלאכותי.

נהוג להגדיר רמה של 30ppm (מ"ג בליטר) כרמה שמעליה יש עודף ניטראט במים, ולכן רצוי לבצע החלפה חלקית של מים, ורמה נמוכה מידיי תהיה 3-5ppm שמתחתיה - כלומר "אפס ניטראט" אנחנו מקיימים תנאים שנוחים מאוד לצרה צרורה ושמה ציאנו-בקטריה. "אצת הנזלת" המפורסמת שהינה בקטריה ולא אצה "אמיתית". אבל עליה נספר בפעם אחרת.

לחמצן שאותו אנחנו נוטים לקחת כמובן מאליו יש תפקיד חשוב מאוד בתהליך ה"ניטריפיקציה" המתואר לעיל ולכן מי שאינו מגדל צמחים חשוב שיחמצן את המים עד כמה שניתן באופן מלאכותי, ומי שכן מגדל צמחים חשוב שיאפשר לצמחים לחמצן את המים אין לראות בכך משהו שולי אלא משהו חשוב וחיוני לחלוטין להצלחה !

התהליך שתואר באופן קצר וממצה לעיל, מתואר בהרחבה במאות אתרים באינטרנט רק תבצעו חיפוש. הנה כמה אתרים בהם משתמש האדם ביישומים של התהליך הזה במתקנים לטיהור של מי-שופכין:

העיקרון דומה: בכל המקומות יש מים עם פסולת אורגאנית המכילה אמוניה כרעל מאוד מסוכן לבעלי חיים (וגם לאדם) מותזים באופן קבוע כך שיבואו כמה שיותר במגע עם האוויר ויומס בהם חמצן, במיכלים האלה ניתן לראות שיש "מדיה" כלומר מצע שעליו גדלים חיידקים - אותם ניטריפיקאטים" עליהם דיברנו. ככל שניתן יותר שטח מגע בין המים למצע כך יוכלו לגדול יותר חיידקים ולכן פותחו ומפותחים כל הזמן חומרים שמאפשרים יותר ויותר שטח פנים ליחידה של ליטר מדיה.

"מדיות" לסינון ביולוגי אשר באות בחשבון במחוזותינו כאשר מדובר על אקווריומים:

הנושא נדון בעבר רבות ב"אקווה" ניתן לקרוא ולהחליט לבד. יש לזכור ששטח הפנים הגדול של המדיה - לא הוא גורם לסינון אלא הבקטריות שמתיישבות עליו ולכן יש לספק לבקטריות את התנאים הטובים ביותר עבורן: חמצן, רמת חומציות, טמפרטורה וחומרי הזנה.

מספר פרמטרים חשובים שחילצתי ממרחבי הרשת האין סופיים, אין הדברים המובאים כאן בבחינת אקסיומה שכן יש גם דעות ותיאוריות חלוקות אבל הנתונים מאפשרים לנו לקבל כיוון לגבי אופיין הייחודי של הבקטריות החשובות כל כך לנו עבור התהליך:

קישור ישיר למאמרים: כאן, וכאן.

מבין כל משפחות החיידקים הפעילות בתהליכי הניטריפיקאציה השונים, רלוונטי עבורנו באקווריומים של מים מתוקים זן החיידקים "ניטרו-סומונס", כמפרק אמוניה לניטריט.

- הזן הזה חיי בתנאים אופטימאליים של PH=7.8-8.0, אך יוכל להסתגל גם לרמות של PH=6.5 כסביבה לא אידאלית.

- קצב הכפלת המושבה בתנאים אופטימאליים: 7 שעות.

- טמפרטורה: "מסתדר" היטב בטווחים שבין 24 ל- 32 מעלות, בטמפ' של 46 מעלות קצב הגידול פוחת ב 75%, בטמפ' של 18 מעלות קצב

הגידול פוחת ב 50%, ב 4 מעלות אין פעילות, וב- 0 מעלות הבקטריה מתה.

זן החיידקים "ניטרו-בקטר" פעיל באקווריומים של מים מתוקים כחיידק המשתתף בתהליך של הפיכת ניטריט לניטראט.

- הזן חיי בתנאים אופטימאליים של PH=7.3-7.5, אך יוכל להסתגל גם לרמות של PH=6.5 כסביבה לא

אידיאלית.

- קצב הכפלת המושבה בתנאים אופטימאליים: 13 שעות.

- טמפרטורה: בין 24 ל- 32 מעלות.

Nitrosomonas Bacteria

"ניטרו-בקטר" רגיש יותר למחסור בחמצן וקצב התרבותו נעצר כאשר יש במים פחות מ 2ppm חמצן מומס (DO - Dissolved Oxygen).
החיידקים רגישים לאור, במיוחד לקרינת UV הקיימת בקרני שמש ישירות.
כלור וכלורמין מזיקים למושבות מבוססות של בקטריות (הרי לשם כך הם מוספים לנו למי השתיה), לכן יש לטפל במים לפני הכנסתם לאקווריום.

בקיצור מאוד מפונקים הח'ברה האלה ואנחנו צריכים לדאוג להם כמה שיותר כדי שיוכלו להתרבות ולהגיע לכמויות שיוכלו לבצע את עבודת הפירוק. נהוג איפה לחשב את קצב הכפלת מושבת חיידקים בזמן של 15 עד 20 שעות (!) וזה הרבה מאוד זמן בהתחשב בחיידקים אחרים שאנחנו מכירים כמחוללי מחלות ונזלת שדרוש להם רק 20 דקות כדי להכפיל את גודל המושבה. עם זאת ולמרות שהתנאים אינם תמיד אופטימאליים עבור החיידקים, אקווריום מבוסס היטב שיש בו מספיק חומרי הזנה (רקבובית) ואיתה גם חיידקים יעמוד במרבית השינויים שיעברו עליו, כניקוי פילטרים, הפסקות חשמל, שינויים במים ובטמפרטורה.

מקווה שחירבשתי לכם במוח באופן מספיק מתומצת, אני בטוח שעל כל מילה שכתבתי כאן ניתן למצוא מאמר שלם בסייבר-ספייס.

אחרי שהבנו את חשיבות תהליך מחזור החנקן באקווריום נעבור לתכלס, החיים:

עוד אני מדבר והמים עולים ועולים עד הנקודה שממנה יש רק דרך אחת - לגינה.

המים עכורים, וצהבהבים כתוצאה מהכבול - מה שאמור להיפסק רק בעוד מספר רב של שבועות על-פי קצב החלפות המים המתון שאני מתכנן (כ 60-100 ליטר ביום).

זה הזמן לכייל את שני גופי החימום של Jager שיעבדו על אותה טמפרטורה. על הדרך כבר נבדוק סטיות של המדחומים הסיניים הפשוטים שנוטים "לגנוב" מעלה פלוס מינוס.

סימנתי את מד-החום שמראה מעלה יותר, ואת זה שמראה חצי מעלה פחות וזאת בהשוואה למד חום מקצועי יותר של מעבדה שמראה טמפרטורה אמינה יותר. מד החום הזה מאפשר מדידה עד טמפרטורה של 200 מעלות (אגב, בדקתי שהוא אכן מרתיח את המים - מהאוסמוזה ב 90 מעלות !).

ולבסוף באמצעות תפס של בורג הכיול, כיילתי את גופי החימום (זה לקח יומיים שלושה עד שהייתי בטוח ששני הגופים נדלקים ונכבים בהפרשים של דקות בודדות האחד מהשני). ביצעתי בדיקה גם ב 25 מעלות, וגם ב-30 מעלות.

זהו, עכשיו מחכים. עד עכשיו עבדנו ועכשיו שהבקטריות יעבדו.

האגדות מספרות (וגם המאמרים) שדרוש זמן של כ 4-6 שבועות כדי לבסס מושבות של בקטריה שיוכלו להתמודד עם כמויות האמוניה והניטריט שקיימות באקווריום מאוכלס היטב. מאחר וזו הפעם הראשונה עבורי שאני מבצע את הדברים באופן מסודר אנהל רישום מדויק של פרמטרי המים השונים ואוכל מכך להסיק מסקנות להמשך. הפעם האחרונה שהקמתי מאפס אקווריום הייתה לפני כ 12 שנים כשקניתי את האקווריום הקטן שלי.

החיים מספרים כנראה אחרת . . .

קישור ליומן רישום מילוי מים ראשוני

דיונים וקישורים רלוונטיים.

מחזור החנקן:

http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9s.html

http://www.abdn.ac.uk/~mbi010/index.htm

http://www.sws.uiuc.edu/nitro/biggraph.asp

http://www.abdn.ac.uk/~mbi010/nitrification.htm

http://koiclubsandiego.org/library/preface.php

מאמרים בנושא ניטריפיקציה:

http://aem.asm.org/cgi/reprint/64/1/258

http://www.bioconlabs.com/nitribactfacts.html