Ciclo azotato

In questa guida tratteremo il ciclo azotato in acquario

In acquario l’acqua si arricchisce nel tempo di residui organici derivanti essenzialmente:

  • dal metabolismo dei pesci e dalle loro deiezioni.
  • da eccesso di mangime non consumato che si decompone.
  • dalla marcescenza delle piante che vanno in decomposizione.

Tutte queste sostanze si accumulano sul fondo e vengono trasformate dai batteri in composti azotati semplici (formate cioè da azoto indicato con la lettera N).

 

ciclo azotato

Alla base di tutti i sistemi di filtrazione c’è un fenomeno molto importante che è quello della decomposizione chimica operata da parte di milioni di batteri. Questa si divide in diverse fasi e dà come risultato la formazione di composti azotati e minerali. Nella prima fase le catene proteiche vengono spezzate in frammenti piu’ piccoli, gli amminoacidi,  dai microrganismi eterotrofi tramite un processo di digestione enzimatica ovvero:

proteine –> peptidi –> amminoacidi

Da qui inizia la seconda fase che è quella della biodegradazione degli amminoacidi in composti azotati semplici:

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

L’ammoniaca e l’ammonio sono in equilibrio tra loro e sono condizionati dal pH. Per valori acidi avremo quasi esclusivamente ammonio rapidamente assorbito dalle piante mentre per valori alcalini aumenta concentrazione dell’ ammoniaca  (per un pH = 8.0 la concentrazione di ammoniaca è pari al 10%). Entrambe le sostanza sono molto solubili in acqua e rappresentano i veleni piu’ pericolosi per il nostro acquario.

Nella terza fase gli ioni di ammonio vengono trasformati in nitriti (NO2) quindi:

Ioni ammonio —–>Nitriti(NO2) 

Nella quarta fase avviene l’ ossidazione  dei nitriti (NO2) in nitrati(NO3) quindi:

Nitriti(NO2)—–>Nitrati(NO3) 

I nitrati rappresentano quasi l’ultima fase del processo descritto  a grandi linee per cercare di far comprendere le fasi principali e tralasciando tutti i sotto processi che ci farebbero confondere molto le idee soprattutto per chi inizia a sentir parlare da poco di ciclo azotato. I nitrati si accumulano in vasca con il passare del tempo e solo un cambio parziale puo’ contenere il loro continuo accumulo.

[pullquote-left]Il ciclo azotato si chiude con un ulteriore processo, anche se non se ne parla spesso, dove i nitrati per riduzione dell’ azoto (N) vengono trasformati in azoto gassoso (N2). Questo è dovuto a colonie di batterici anaerobici che si formano negli strati profondi del fondo dove l’ ossigenazione è molto scarsa o nulla.[/pullquote-left]

Le zone anossiche (assenza di ossigeno) possono rappresentare anche un grave pericolo per via della formazione di particolari colonie batteriche sempre anaerobiche che degradano gli aminoacidi ed altri composti organici solforati (nella loro struttura molecolare presentano atomi di zolfo) producendo acido solfidrico, sostanza caratterizzata dall’ odore di uova marce la cui tossicità è ben nota. Ciò provocherà un avvelenamento di tutta la vasca.

All’avvio di una nuova vasca il ciclo azotato non è ancora innescato perche’ i batteri non si sono ancora insediati nel filtro (dove avviene la maggior parte del ciclo azotato) e quindi occorre un periodo di tempo durante il quale i batteri nitrificanti devono svilupparsi e moltiplicarsi. Per questo motivo avremo che nel primo periodo si svilupperanno le colonie di Nitrosomonas che trasformano l’ ammoniaca (NH3) in nitriti (NO2) che inizieranno ad aumentare in vasca fino a raggiungere un valore massimo detto picco dei NO2. Sfalsati nel tempo inizieranno a svilupparsi anche le colonie di Nitrobacter deputati a trasformare i NO2 in NO3 per cui osserveremo nel tempo la riduzione  dei NO2 sino alla loro scomparsa e contestualmente un aumento dei NO3. 

Il tempo di maturazione del filtro dipende da diverse variabili (temperatura, valore del pH, inoculo attraverso cibo per pesci, uso di prodotti specifici) e richiede mediamente circa 30 giorni ma ripeto che non esiste un tempo fisso e preciso che quanto più tempo diamo alla maturazione del filtro tanto più l’ acquario partirà nelle condizioni migliori. A volte in fase di avvio di una nuova vasca si possono avere sia nitriti che nitrati prossimi allo zero e questo succede per due motivi:

  • Non si sono formati i ceppi batterici e quindi l’acqua è ancora satura di composti ammoniacali
  • il picco è già avvenuto ed i nitrati non sono rilevabili perchè assorbiti dalle piante presenti nella vasca.

Non sempre avere i nitrati prossimi allo zero è una ottima cosa perche’ oltre ad essere uno dei principali nutrimenti per le piante è anche sinonimo di un ottimale funzionamento del filtro biologico.

[pullquote-right]Nota: Prima di inserire i pesci è molto importante attendere la maturazione completa del filtraggio biologico monitorando settimanalmente le variazioni dei NO2 e dei NO3 con i test a reagente. [/pullquote-right]

Quando i NO2 dopo il picco non sono più rilevabili, e contestualmente verifichiamo un aumento dei NO3, è consigliabile attendere almeno un’ ulteriore settimana.Inserire i pesci gradualmente per non sovraccaricare il filtraggio biologico. Un filtro non ben maturo potrebbe comportare un improvviso aumento dei NO2 con effetti tossici gravi da provocare moria dei pesci.

I nitriti assorbiti attraverso le branche si legano all’ emoglobina formando metaemoglobina che impedisce a livello branchiale lo scambio CO2/O2. L’ aumento della concentrazione ematica  di CO2 provoca acidosi del sangue e scarsa ossigenazione cellulare.

Quello che notiamo è un aumento della velocità di respirazione del pesce che per sopperire alla scarso apporto di ossigeno si porta in superficie boccheggiando.

L’ asfissia si manifesta già ad una concentrazione di 0,5 mg/L. 

Come intervenire?: effettuare cambi sostanziali di acqua, migliorare l’ ossigenazione con l’ uso di aeratore, inserire colture batteriche specifiche (ammostop, biodigest, nitrivec, etc). In alternativa usare il NaCl (cloruro di sodio) per sfruttare la competitività del Cl verso i NO2 nell’ assorbimento branchiale. In questo caso la concentrazione di Cl deve essere 10 volte superiore a quella dei NO2 sottratta la quantità di Cl già presente in vasca. Per questo intervento è necessario avere il test a reagente per il Cl (cloro).  

 

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Si ringrazia DanPao,Marco Ferrara e marte82 per la collaborazione.

Scheda revisionata da Mario Mandici

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