Nitrat im AquarienwasserBedeutung und BeeinflussungBedeutungZur Beurteilung der Wasserqualität in Aquarien stellt der Nitratgehalt einen aussagekräftigen Indikator dar. Ein hoher Nitratgehalt wird i.d.R. begleitet von einer hohen Redoxspannung des Wassers. Letzteres kann zu Wuchsproblemen bei den Wasserpflanzen führen und das Auftreten von Algen begünstigen. Die Wasserpflanzen haben einen größeren Lichtbedarf, neigen zu übermäßigem Längenwachstum und verlieren in den unteren, lichtärmeren Regionen die Blätter oder der Wuchs stagniert sogar völlig. Eine alleinige Steigerung der Lichtintensität zieht jedoch oft ein vermehrtes Algenwachstum nach sich. Bei hohem Nitratgehalt besteht die Gefahr einer unkontrollierten Reduktion zu Nitrit. Nitrit schwächt das Immunsystem und ist ein Wachstumsinhibitor. Daher erreichen die Fische bei hohem Nitratgehalt oft ihre normale Größe nicht und können anfälliger gegen jegliche Art von Krankheiten sein. Neuere Beobachtungen deuten darauf hin, dass ein hoher Nitratgehalt in Verbindung mit einem sehr hohen Sauerstoffgehalt möglicherweise eher von den Fischen toleriert wird und nicht zwangsläufig zu Kleinwüchsigkeit führt. Nur so ist zu erklären, dass mit überdimensionierten Rieselfiltern ausgestattete Aufzuchtanlagen trotz hohem Nitratgehalt große Fische hervorbringen können. In bepflanzten Aquarien wird ein hoher Sauerstoffgehalt in Kombination mit einem hohen Nitratgehalt zum massenhaften Auftreten von Algen und dem Verkümmern der meisten Pflanzen führen, so dass hier auf jeden Fall eine Reduzierung des Nitrats anzustreben ist. Messung und BewertungZur Messung des
Nitratgehaltes bietet der Zoofachhandel verschieden aufwendige Tests an.
Die exakteren Tests arbeiten mit 3 Reagenzien, die einfachen enthalten in
das Wasser zu tauchende Stäbchen. In beiden Fällen ist anhand eines
Farbvergleichs der Nitratgehalt in mg/l ablesbar. In Becken mit ausreichend
hohem, nicht zu grobem Bodengrund (Reduktionszonen), dichter Bepflanzung
und geringem Fischbesatz werden niedrige Nitratwerte von 0 -20 mg/l zu
messen sein, die weitere Anstrengungen zur Nitratentfernung überflüssig
machen. Werte bis 50 mg/l sind grundsätzlich noch nicht zu beanstanden,
bis 100 mg/l gerade noch vertretbar, jedoch meistens schon mit
Pflanzenwuchsproblemen verbunden. Werte über 100 mg/l sind auf Dauer
Fischen und Pflanzen nicht zuträglich und sollten vermieden werden,
entweder durch drastische Reduzierung des Fischbestandes oder durch
Nitratentfernung. Wasserwechsel hat leider
oft nur einen geringen Einfluss auf den Nitratgehalt, da Trinkwasser nach
den EG-Richtlinien schon bis zu 50 mg/l Nitrat enthalten darf und oft auch
enthält. Kurze Zeit nach der (geringen) Absenkung des Nitratgehaltes
durch Wasserwechsel stellt sich der alte Wert wieder ein. NitratentfernungAls Ausweg aus dem
Dilemma stehen zwei Verfahren zur Verfügung: - die Nitratentfernung
mit speziellen Harzen (lonenaustausch) und IonenaustauschBeim
lonenaustausch werden
mittels Ionenaustauscherharzen u. a. Nitrationen gegen Chloridionen
ausgetauscht. Das gilt für Harze, die mit Kochsalzlösung regeneriert
werden. Statt Nitrat konzentriert sich nun Chlorid im Aquarienwasser auf.
Chlorid wird im Gegensatz zu Nitrat biologisch nicht abgebaut, so dass die
elektrische Leitfähigkeit ohne obere Begrenzung stetig steigt, wenn das
Chlorid nicht durch Wasserwechsel wieder entfernt wird. Da auch die
Ionenzusammensetzung in für natürliche Gewässer untypischem Maße verändert
wird, ist dieses Verfahren insbesondere für bepflanzte Becken wenig
geeignet. Es soll aber nicht unerwähnt
bleiben, dass es auch Nitratharze gibt, die mit Natronlauge regeneriert
werden. Die Regeneration ist recht aufwändig, dafür findet keine
Chloridanreicherung im Aquarienwasser statt. Erfahrungen mit dieser Art
von Ionenaustausch liegen mir nicht vor. DenitrifikationZur Betrachtung der
bakteriellen Denitrifikation sind einige Vorkenntnisse über die
Arbeitsweise von
Filterbakterien erforderlich: Nitrat entsteht in erster
Linie durch bakterielle Oxidation von Stoffwechselprodukten der Fische in
den Schritten: -
Eiweiß (enthalten im
Fischfutter) Dieser Vorgang läuft
unter Verbrauch von Sauerstoff hauptsächlich im Filter, jedoch auch im
Becken selbst ab. Eine
andere Bakterienart verarbeitet die kohlenstoffhaltigen, organischen
Verbindungen (z.B. Kohlenhydrate) ebenfalls unter Verbrauch von
Sauerstoff zu Kohlendioxid (C02) und Wasser (H20).
Diese Bakterien sind in der Lage auch chemisch gebundenen Sauerstoff zu
verwenden, wenn der freie Sauerstoff im Wasser erschöpft ist. Unter
sauerstoffarmen
Bedingungen (weniger als ca. 1 - 1,5 mg 02/l Wasser) und in
Anwesenheit von genügend organischem Kohlenstoff entnehmen diese
Bakterien ihren lebensnotwendigen Sauerstoff den stickstoffhaltigen
Verbindungen (Nitrat, Nitrit) und reduzieren diese in den Schritten Nitrat
(N03) - Nitrit (N02) - Stickstoff (N2). Stickstoff ist ein Gas
und entweicht an die Atmosphäre, die ohnehin zu 79 % aus N2
besteht. Nitrat wird ersatzlos aus dem Wasser entfernt. Den Vorgang nennt
man bakterielle Denitrifikation. Diesen Reinigungsprozess durchläuft
auch das Grundwasser in der Natur. Er erfolgt in unterschiedlichem Umfang
auch im Bodengrund von Aquarien und führt dazu, dass sich ein bestimmter,
beckentypischer Nitratgehalt einstellt und trotz Fütterung nicht weiter
erhöht. DenitrifikationsfilterIn speziellen Filtern
kann die bakterielle Denitrifikation gezielter zum Nitratabbau eingesetzt
werden. In der Praxis wird von der ohnehin vorhandenen Filterpumpe ein
geringer Teilstrom abgezweigt, ganz langsam durch den Nitratfilter
geleitet und dem Becken wieder zugeführt. Wird der Filter zusätzlich in
ausreichender Menge mit organischen Kohlenstoffverbindungen versorgt,
erfolgt nach Abbau des freien Sauerstoffes die Nitratreduktion. Im Zoofachhandel ist eine
Filtermasse erhältlich, die bereits mit organischem Kohlenstoff beladen
ist und, richtig eingesetzt, für den Zeitraum von einigen Monaten einen
biologischen Nitratabbau bewirkt. Ein ,,Bio-Denitrator"-Filtersystem
eines anderen Herstellers ist unbegrenzt lange einsetzbar, muss jedoch in
Zeitabständen von 1 - 7 Tagen (je nach Nitratbelastung) mit Kohlenstoff
in Form von Tabletten ,,angefüttert" werden. Grundsätzlich kann
ein biologischer Nitratfilter auch im Selbstbau hergestellt werden. Dies
lohnt sich besonders bei großen Aquarien, da viele der im Handel angebotenen
Geräte auf kleinere Becken zugeschnitten sind. Ein regelmäßiger Teilwasserwechsel ist meiner Ansicht nach auch bei dauerhaft niedrigem Nitratgehalt dringend anzuraten. So können sich keine schwer abbaubaren Giftstoffe über längere Zeit aufkonzentrieren. Auch werden mit dem Frischwasser dringend benötigte Mineralien und Spurenelemente eingebracht. Begleiterscheinungen der DenitrifikationBiologische Nitratfilter
senken die Redoxspannung des Wassers. D. h. die Fähigkeit des Wassers,
seine lnhaltsstoffe zu oxidieren, nimmt ab. Stoffe wie Ammonium, Eisen,
Mangan usw. bleiben in größerem Umfang als Pflanzennährstoffe
erhalten und werden nicht so schnell zu wasserunlöslichen oder für die
Pflanzen nicht verwertbaren Formen aufoxidiert. Weiterhin wird der
pH-Wert stabilisiert. Bei der Nitrifikation, genauer bei der Umwandlung
von Ammonium zu Nitrit, werden Hydrionen (H3O+)
frei. Wenn diese Hydrionen nicht durch einen Puffer (die Karbonathärte)
abgefangen werden, wirken sie als Säure. Dies ist am sinkenden pH-Wert
bei eingefahrenen Aquarien sehr gut zu beobachten. Bei fehlender
Karbonathärte kann der pH-Wert unter 3 abfallen (Säuresturz). Durch
biologische Nitratentfernung werden die säurebildenden Ionen
neutralisiert und die Karbonathärte bleibt erhalten. Hört sich
kompliziert an, bedeutet aber nur: Mittels biologischer Denitrifikation
bleibt der pH-Wert dauerhaft stabil, der sonst beobachtete Abfall findet
nicht statt. Neben Nitrat verschwindet
auch die Gelbfärbung des Wassers. Der Effekt ist vergleichbar mit der
Filterung über Aktivkohle. Zu beachten ist noch, dass das aus dem Nitratfilter ablaufende Wasser nahezu sauerstofffrei ist und den Sauerstoffgehalt des Aquariums gefährlich herunterdrücken kann. Hier ist ggf. durch entsprechende Belüftung oder Wasserbewegung (besonders nachts!) ein Ausgleich zu schaffen. Die
Senkung der Redoxspannung und die Zufuhr von Kohlehydraten im
Denitrifikationsfilter führt zu einer Erhöhung ZusammenfassungEin hoher Nitratgehalt
schädigt das Immunsystem der Fische, die Folge ist eine erhöhte
Anfälligkeit gegen Krankheiten. In Aquarien mit hohem Nitratgehalt ist
immer auch eine hohe Redoxspannung zu beobachten. Dieses kann
die Ursache für schlechten Pflanzenwuchs
und massenhaftes
Auftreten von Algen sein. Die biologische Denitrifikation in speziellen, extrem
langsam laufenden Filtern hilft hier die Verhältnisse entscheidend zu verbessern. Neben der Nitratentfernung werden auch Pflanzennährstoffe
verfügbar gehalten und die Gelbfärbung des Wassers vermindert.
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