ciclo dell azoto
 

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Per Nitrificazione si intende l'ossidazione dei composti inorganici dell'azoto allo stato ridotto, svolta da batteri autotrofi, in grado cioe' di utilizzare per la sintesi cellulare carbonio inorganico (CO2) e di trarre l'energia necessaria alla crescita e al metabolismo dall'ossidazione dell'ammoniaca e poi dei nitriti usando l'ossigeno libero come accettore di elettroni. Risultano di particolare interesse i batteri del genere Nitrosomonas, per l'ossidazione dell'ammoniaca a nitriti, e del genere Nitrobacter per l'ossidazione dei nitriti a nitrati.
Parte dell'azoto e' anche richiesto per la sintesi batterica sia dei Nitrosomonas che dei Nitrobacter.
Dall'osservazione di questa espressione si possono ricavare le seguenti considerazioni:
1. La sintesi di organismi nitrificanti e' piuttosto limitata, in rapporto ai quantitativi di ammoniaca ossidati: si ricava 0,1695 g di biomassa per ogni grammo di NH4 ossidato.
2. E' necessaria una considerevole disponibilita' di ossigeno libero.
3. Nel corso del processo si ha distruzione di alcalinita' con produzione di acido carbonico.
Per ogni grammo di NH4 ossidato si distruggono 8,62 g di HCO3 (che equivale a 7,07 g di CaCO3).
Conseguentemente si ha una tendenza all'abbassamento del pH, quando l'alcalinità iniziale dell'acqua da trattare non sia sufficientemente elevata per tamponare l'acidità prodotta durante la nitrificazione.
La velocità di ossidazione dell’ammoniaca, dovuta ai Nitrosomonas, in assenza di fattori limitanti, è assai minore rispetto a quella dei Nitrobacter nell’ossidazione dei nitriti a nitrati.
Il processo di denitrificazione permette la rimozione dei composti dell'azoto presenti in soluzione sotto forma di NO3(e in parte di NO2) ad opera di batteri eterotrofi facoltativi denitrificanti che sono in grado di convertire queste sostanze ad azoto gassoso che si libera quindi nell'atmosfera.
La denitrificazione e' operata da batteri eterotrofi facoltativi che, se posti in condizioni di anossia (cioe' in assenza di ossigeno disciolto), sono in grado di ossidare il substrato carbonioso organico utilizzando i nitrati invece dell'O2, producendo azoto gassoso come catabolita.
Si parla di anossia e non di anaerobiosi poiche' le vie biochimiche del trasporto di elettroni nei batteri denitrificanti sembrano essere le stesse che per l'O2 tranne per un solo enzima; proprio per questo tali batteri possono utilizzare indifferentemente O2 e NO3 come accettori finali di elettroni a seconda dell'ambiente in cui si trovano, senza rilevanti difficolta' di acclimatazione.
Tra i due, la preferenza e' comunque a favore dell'ossigeno, poiche' esso garantisce una maggiore resa energetica: la denitrificazione dissimilatoria di 1 mole di glucosio produce 570 kcal mentre la respirazione aerobica produce 686 kcal.
Il processo di denitrificazione si deve pertanto svolgere in condizioni rigorosamente anossiche, almeno nel microambiente circostante i batteri.
Quando i nitrati vengono utilizzati come accettori di elettroni, essi equivalgono a 2.86 mg di ossigeno. Per la nitrificazione vengono richiesti 4.57 mgO/mgN mentre con la denitrificazione vengono recuperati 2.86 mgO/mgN. Rispetto ai batteri nitrificanti che sono rappresentati principalmente da due soli ceppi batterici, i denitrificanti sono di diversi tipi: Pseudomonas, Micrococcus, Archromobacter, Bacillus, Alcaligens; questi tipi di batteri sono in grado di attuare una conversione completa di NO3 a N2.
Altri tipi di batteri invece, quali Aerobacter, Proteus, Flavobacterium, compiono solo il primo stadio della denitrificazione convertendo NO3 a NO2.
Bisogna sottolineare che la maggior parte dell'azoto, oltre il 90% del totale, viene rimosso dalla denitrificazione dissimilatoria (cioè conseguente alla respirazione batterica), mentre il contributo assimilatorio (cioè legato alla sintesi di nuova biomassa) è molto modesto (circa il 4-10%).
In seguito alla reazione di denitrificazione, si ha una produzione stechiometrica di 3,57 mg di alcalinita' espressa come CaCO3 per mg di NO3. Per questo motivo, durante il processo di denitrificazione, si assiste in genere ad un aumento del pH; questo comportamento e opposto rispetto al calo di pH che si rileva durante la nitrificazione, ma i due contributi non si pareggiano, in quanto la perdita di alcalinita' per la rimozione dell'ammoniaca (7,14 mg CaCO3) e maggiore della frazione che viene recuperata con la denitrificazione (3,57 mg CaCO3).
Per permettere il realizzarsi del processo di denitrificazione occorre mantenere una leggera miscelazione della miscela senza però favorire l’ossigenazione della biomassa (tramite l’adozione di miscelatori lenti). L’eventuale presenza di ossigeno disciolto, infatti, determina il consumo del substrato carbonioso senza riduzione dei nitrati, in quanto l’ossigeno costituisce una alternativa preferenziale come accettore di elettroni.
I principali fattori che influenzano il processo di denitrificazione sono legati sia al substrato utilizzato nella reazione biologica, sia alle condizioni fisico-ambientali in cui la trasformazione si sviluppa. Essi sono:
1. la natura del substrato carbonioso alimentato;
2. la temperatura;
3. il pH;
4. la concentrazione di ossigeno disciolto.
L'influenza del pH sull'attività dei batteri denitrificanti si fa sentire marcatamente per valori inferiori a 7,0, mentre per valori alti, anche fino a 9,0, non sembra influenzare molto il processo biologico: il campo ottimale è comunque compreso tra pH 7,8 e 9,1 e per valori oltre gli estremi si verifica un calo repentino nell'efficienza del processo biologico.
Il valore del pH sembra influire sui prodotti finali della reazione di denitrificazione: per pH < 7,3 si può riscontrare un incremento della concentrazione di nitriti nell'effluente finale.

bravo #25 è molto completo
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se durante il processo di denitrificazione, si assiste in genere ad un aumento del pH ........cosa provoca lo scioglimento della sabbia nel dsb ?

dubito che si sciolga qualcosa ,per me si compatta e basta

io ho dovuto integrare la sabbia ....... non credo sia compattamento quando c'era il coris sinsabbiava tutto per 12 cm #24

può darsi che svolazza in giro ..poi bhò

zucchino il negozio?
la sabbia si scioglie eccome...io nella vecchia vasca ne avevo 1 cm misurato,dopo un anno e mezzo in alcuni punti se la spalmavo bene non me ne rimaneva sul fondo...è anche vero che si compatta pero'.....

Forse il PH si abbassa ulteriormente e fà sciogliere la sabbia , non c'entrando nulla o poco con la denitrificazione ?

Bravo Christian... ora devi ampliare sui nitrificanti e sui fattori per regolare gli uni e gli altri per rendere pratici ed utili questi concetti.

Quali segni ci indicano problemi sui nitrificanti? quali sui denitrificanti? come ci comportiamo in una situazione e nell'altra?

Per non fare troppe domande insieme, comincio con la fase di nitrificazione: sono solo aerobici? Sono autotrofi o eterotrofi? cosa necessitano per vivere (CO2 ad esempio?) e quindi cosa consumano? NH3 e NO2 e richiedono fosforo e carbonio per riprodursi? Si riproducono più velocemente degli anaerobi?

solitamente l'attività batterica tende a ridurre il valore di PH e questa riduzione provoca il consumo della sabbia il carbonato si scioglie ad un ph + basso rispetto all'aragonite ....

allora non ho capito il passaggio di zucchen #24
io ho aragonite ...... con il passare degli anni ne ho integrata ...... diminuiva lo spessore #13

la nitrificazione consuma più carbonati di quanti se ne producano con la denitrificazione, a parità di N maneggiato. Quindi il bilancio fnale sul tampone carbonato è quello del consumo, con conseguente riduzione della capacità di neutralizzare protoni e riduzione finale del ph.

i nitrificanti sono autotrofi, che richiedono grosse quantità di O2 (è il principale fattore limitante) è sono maggiormente attivi ad un ph di circa 8,3 e temperatura compresa tra 25 e 26,5°C. Come fonte di carbonio, utilizzano la CO2. Come tutti gli esseri viventi, necessitano di fosforo per la costruzione di svariate molecole e strutture cellulari. Sono molto più lenti degli eterotrofi a crescere: circa 1 giorno e qualche ora per raddoppiare il numero di batteri in una colonia in condizioni ottimali, contro 1h e 15 minuti degli eterotrofi.

io la faccio + semplice :-) .. per rispondere a stefano66 se si guarda la prima delle 2 reazioni della nitrificazione con il consumo di O2 si ha la formazione di ioni H+ con conseguente riduzione del PH e da qui il consumo di aragonite (naturalmente è un prodecimento molto lento quello del consumo di aragonite) ;-)

ok grazie

grazie !

Cristian quindi stimoli i batteri nitrificanti con cosa???????????

Intanto ti dico la mia, poi vediamo se arriva Christian...
Con la CO2 e con l'O2.

in pratica ?? l'O2 c'è sempre....e la CO2 pure..come fa stimolarli ??

mi ricordo anni fa che nel filtro percolatore Dupla..veniva consigliata la somm.ne ci CO2 in vasca..non nel reattore...

voleva dire qualcosa ?

Simo se avessi capito come funziona nella pratica non avrei sempre quei maledetti nitriti a 0,02.

Ink .... nun te incazza ........per risolvere ......... togli la sabbia ;-)

stafno se fosse come dici tu, come spieghi che a giugno scorso per almeno un paio di mesi, sono riuscito ad averli a zero? naturalmente prima di quel periodo erano 0,02.
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ma soprattuto quale sarebbe la spiegazione scientifica della relazione con la sabbia? se parlassimo di nitrati...

forse in quel periodo i nitrati erano bassissimi o utilizzati ........ non ho capito la seconda domanda #24

stefano quando avevo cominciato con il BC a febbraio (ho riguardato bene l'agenda della vasca) i nitriti erano scesi a zero. Qualche volta rilevavo 0,02, ma per mesi sono stati a zero. Come sarebe possibile?

I miei nitrati sono sempre stati bassi, non so come fossero in quel periodo perchè non avevo un test tanto sensibile. Ora sono 0,1-0,2.

Poi i nitriti sono nel mezzo del ciclo della nitrifcazione... in sostanza se ci sono è perchè i nitrobacter, che li trasformano in nitrati, hanno qualche problema... sono batteri aerobi, non gli serve il DSB... Se mi si dicesse che ho i nitrati, ok, ma così qualcosa mi sfugge... Magari tornano indietro dai nitrati... ma perchè sono riuscito ad averli a zero per mesi, mentre alimentavo abbondantemente? poi, senza cambiare nulla, sono ricomparsi...

Ricordo che poco prima di mandarli a zero avevo aumentato la risalita e mi ero fatto l'idea di una maggiore ossigenazione come spiegazione, ma benchè vorrei aumentarla ulteriormente, non ce la faccio per via degli scarichi, sono già vicino al limite... e non riesco a fare un'altro scarico a vasca piena... Ora porto circa 900 l/h.

sicuri della tolleranza del test NO2..

anche perchè da 0,02 a zero c'è poco..

su acqua d'osmosi si vede bene la differenza e si legge zero. E poi se in passato leggevo zero... e poi se due test (elos e tropic) hanno sempre combaciato perfettamente... mi sa che ci sono davvero...

se hai nitriti come giustamente hai scritto o c'è qualche problema nella nitrificazione ( poco probabile in una vasca matura) oppure la denitrificazione si interrompe prima di trasformare in azoto
non hai un dsb con ampie zone anossiche .......... se ai batteri non serve ricavare altro ossigeno dai nitrati (non remunerativo) si interrompe al primo stadio
tutto IMHO naturalmente ;-)

Sbagli stadio, il blocco è prima dei nitrati. E' nel passaggio da nitriti a nitrati. Se il problema fosse nella denitrificazione, si accumelerebbero i nitrati... E' prorio questo il problema che non capisco... a me non servono altre zone anossiche, io di nitrati non ne ho... sono i batteri autotrofi ossigeno dipendenti ad avere problemi... Ho ipotizzato che siano in competizione con gli eterotrofi, che si sviluppano molto più rapidamente. Per questo, ora ho tolto la KW, per avere più CO2 in giro e favorire gli autotrofi e vedere se cambia qualcosa.

Probabilmente aiuterebbe avere una risalita più grossa perchè migliorerebbe l'ossigenazione, ma non saprei come fare a metterla... sto pensando ad aggiungere un overflow, ma mi sembra una follia... ci ho convissuto per anni nella vecchia vasca e non vorrei doverci ritornare... Maledetti scarichi da 40mm... ed il carico da 20mm... prossima vasca (o quando vuoto questa) scarichi del 50 e carico del 25mm
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oppure sono i nitrati che tornano a nitriti, ma è un passaggio di cui non conosco le motivazioni nè le condizioni che lo causino

Luca..sicuro di non voler proprio spaccare il capello in 4 ????

a parte le turbe la tua vasca non è malaccio....che si vuole cercare ?? per me è strepitosa...

per me il tuo scarico è perfetto se non ti convince ..abbassa il livello e fora....si può fare

Ink .......la denitrificazione avviene in assenza di ossigeno .... i batteri utilizzano l'O dei nitrati per la "respirazione" da NO3 togli 1 di ossigeno = NO2 ...... se serve altro ossigeno "respirano" completando altrimenti si interrompe
la respirazione anaerobica è meno vantaggiosa di quella aerobica ....... quindi la riduzione a ione nitrito e a ione ammonio sono processi reversibili in quanto inversi

Gli eterotrofi trasformano il nitrato prima in nitrito e poi in azoto gassoso. Potrebbe essere che si ferma al primo passaggio?

Potrebbe essere utile dare fonti di carbonio?
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Simo, anche se abbasso il livello, secondo me c'è troppo poco spazio per maneggiare il trapano in vasca... e poi non potendo fare mezzo buco da un lato e mezzo buco dall'altro lato, dietro la vasca, significherebbe fare un unico passaggio da dentro verso fuori e quando esci dietro la vasca slabri tutto il bordo del vetro... e sinceramente mi fa paura... un conto è farlo su vasca vuota, ma quando è piena...

è quello che cercavo di spiegare ........ carbonio non serve .......... dovresti alzare il livello della sabbia ad almeno 8 - 10 cm IMHO :-))

potrei mettere delle rocce in sump...

Per carità, potrei anche aggiungere sabbia, ma il problema è che le pompe spostano... per quello il mio fondo va da zero a 12-14cm...

La cosa più bella sarebbe fare un DSB remoto... è una cosa a cui sto pensando da un po' tra l'altro... il problema è che lo collegherei solo alla sump... post-skimmer però...

piu che fonti di carbonio aumentere o O2 o la CO2 in vasca ..........
come spiega quest articolo

http://acquaportal.it/ARTICOLI/Marin...ri/default.asp

dando fonti di carbonio si posso creare problemi in quanto alcuni processi di nitrificazioni posso essere interrotti con la consegueza di avere nitriti in vasca .........

Grazie, non l'avevo mai letto... credo andrò a cercare degli integratori di nitrobacter. Mi sembra al momento la cosa più logica, nonchè starmene buono buono col cibo... per quanto riguarda O2 e CO2 credo di aver già fatto tutto il possibile...

Se bisogna abbassare i nutrienti con l interscambio,se l ambiente e' oligotrofico la co2 dai pesci e' fondamentale per equilibrare il ratio .. Ihmo.

Credo proprio stia lì il punto... nella CO2. A me non mancano certo i pesci...

Ripensando, il momento in cui avevo i nitriti a zero era quando avevo portato e tenevo attivamente molto alti i valori di calcio, come da blucoral, e, guarda caso, usavo una quantità enorme di CO2... Poi probabilmente, tra pappone, zucchero del pappone e kalkwasser (che annulla la CO2), ed aver continuato il BC con valori normali di calcio (quindi con molta meno CO2) gli eterotrofi sono cresciuti un po' troppo e gli autotrofi hanno faticato...

Ora ho tolto la kalk, ho ridotto il fotoperiodo, ho aumentato il flusso del reattore (così richiede più CO2), do solo cibo ai pesci (che dovrebbe venire interamente convertito in urea ed ammoniaca e mi metto a dosare batteri autotrofi. Spero che la ricetta funzioni, sarà il tempo a dirlo... ci vogliono 6 giorni per raddoppiare la popolazione di autotrofi, quindi ci vorrà molto tempo per avere risultati, credo. Però sono molto fiducioso.

Il problema che hai i pesci e hai anche nitriti ,qualcuno e' di troppo. Io non li farei mangiare :-)

Cri ma che caxxo di consigli,solo per i neofiti che leggono :-D se ha nitriti causa pesci , forse sarebbe il caso ti toglierne qualcuno piuttosto che non alimentarli :-))

vabbè ma invece di metterli a digiuno....diminuire l'alimentazione per esempio??

forse invece sta proprio nel farli mangiare. Dando da mangiare a loro, ma solo a loro, producono urea ed ammoniaca, cibo per i nitrificanti, niente carbonio. E' dare il cibo alla vasca che fa male, perchè fa aumentare gli eterotrofi, che competono molto slealmente con gli autotrofi.

Ho riguardato la mia agenda: ho avuto i nitriti a zero per mesi. Guarda caso sono passati da 0,02 a zero dopo circa due settimane dall'aver portato il calcio a 470#480. Dopo alcune settimane dall'aver abbassato il calcio a valori normali, continudando ad alimentare, sono ricomparsi i nitriti. Sarà un caso?

Qualche volta serve salvare tutti i dettagli...

Ora col tempo vedremo se la storia si ripete... stavolta però CO2 senza cibo nè tantomeno zucchero.

Sarebbe bello integrare ammoniaca, cibo per autotrofi...