Dusík je jedním z hlavních prvků nezbytných pro zvířata a rostliny. Je součástí bílkovin, které jsou součástí rostlinných a živočišných buněk. Některé sloučeniny dusíku ve vysokých koncentracích jsou škodlivé pro živé organismy a mohou způsobit onemocnění a smrt ryb.
Dusík tvoří jednoduchou látku – plynný dusík, jehož molekuly se skládají ze dvou atomů N2. Tento bezbarvý plyn bez zápachu je hlavní složkou atmosférického vzduchu, kde je objemový zlomek N2 rovných 78 %. Plynný dusík je mírně rozpustný ve vodě (v 00 g H2O – 1,5 ml N2 při 20 °C). Tento plyn je chemicky a biologicky inertní: prakticky nevstupuje do chemických reakcí ani ve vzduchu, ani v roztoku a nehraje významnou roli v chemických a biochemických procesech probíhajících v akváriu. Dusík je součástí mnoha sloučenin, které hrají důležitou roli v životních procesech vodních obyvatel, a proto je součástí živočišných a rostlinných bílkovin. Proteiny jsou organické polymerní látky, jejichž složení lze znázornit následovně:
kde R1, R2, R3 – zbytky různých organických aminokyselin.
Bez dusíku je růst rostlin nemožný. Spolu s fosforem a draslíkem je potřeba ve velkém množství. Rostliny dokážou dusík absorbovat ve formě jednoduchých anorganických sloučenin (amoniak, dusitany, dusičnany) a přeměnit jej na složitější organické sloučeniny (aminokyseliny, bílkoviny). Živočichové včetně ryb přijímají dusík pouze ve formě organických látek (hlavně bílkovin) rostlinného původu nebo z tkání jiných živočichů.
V důsledku rozkladu exkrementů ryb a jiných akvarijních živočichů, zbytků potravy a rostlin a odumřelých organismů vzniká anorganická sloučenina dusíku – amoniak NH3 – plyn s charakteristickým štiplavým zápachem, vysoce rozpustný ve vodě. Při teplotě 20°C lze tedy v 1 litru vody rozpustit až 700 litrů čpavku.
Amoniak ve vysokých koncentracích je velmi toxická látka. Znemožňuje dýchání. Ryby cítí ve vodě koncentraci amoniaku 0,2 mg/l a koncentrace 1 mg/l je pro většinu akvarijních ryb smrtelná.
Amoniak má schopnost interagovat s vodíkovými ionty H+, které se nacházejí ve vodě, nebo s molekulami vody za vzniku amonných iontů NH4 + ;
V důsledku toho se ustaví chemická rovnováha mezi molekulami amoniaku a amonnými ionty. Poměr koncentrace NH3 a NH4 + ve vodě závisí na její kyselosti: v kyselé vodě není prakticky žádný amoniak; v neutrálním a mírně alkalickém NH3 je zde však obsah iontů NH4 + stále nízká; v alkalickém prostředí prudce stoupá koncentrace amoniaku. Kvantitativní vztah mezi amoniakem a amonnými ionty ve vodě při různém pH je znázorněn na Obr. 11. Amoniak může způsobit zvláštní potíže akvaristům, kteří chovají africké cichlidy v jezerech Malawi, Nyasai Tanganyika (pH by mělo být 7,5 – 9) a milovníkům mořských akvárií (pH asi 8,3).
Rýže. 11. Vztah mezi amoniakem a amonnými ionty ve vodě různé kyselosti při teplotě 20 o C
Amonné ionty jsou výrazně méně toxické než amoniak. Aby se zabránilo otravě ryb amoniakem, je nutné okyselit vodu (pokud je to pro obyvatele přijatelné) a udržovat pH v rozmezí od 6 do 7. K takovému okyselení se používají kyseliny (octová, chlorovodíková, fosforečná) nebo rašelinový nálev. a často se používá odvar. Kyseliny je nutné používat velmi opatrně, neustále sledovat hodnotu pH. Za prvé musíme vzít v úvahu, že kyselost lze velmi prudce zvýšit, což škodí rybám a mnoha rostlinám. Za druhé, kyselina může začít reagovat s půdou obsahující vápenec as vodorozpustnými hydrogenuhličitany vápenatými a hořečnatými. Tím se uvolňuje oxid uhličitý, který je ve vysokých koncentracích toxický i pro ryby.
Co dělat v případech, kdy není možné okyselit vodu? Ostatně mnoho obyvatel akvárií – africké cichlidy, molly Velifer, mořští živočichové atd. – vyžaduje vodu s alkalickou reakcí. V tomto případě je třeba přijmout zvláštní opatření, aby se zabránilo otravě ryb amoniakem: udržování čistoty v akváriu; včasné odstranění zbytků potravy, rybích exkrementů, odumírajících listů rostlin; nahrazení části vody (až 1/4 a někdy i více za týden) čerstvou vodou. Účinným prostředkem ochrany ryb před otravou čpavkem je filtrace vody.
Je třeba poznamenat, že amoniak a amonné ionty nejsou konečnými produkty rozkladu látek obsahujících dusík. NH molekuly3 a NH ionty4 + může být oxidováno a oxidace probíhá ve dvou fázích. Nejprve se tvoří dusitanové ionty NO2‾:
Vzniklé dusitanové ionty jsou dále oxidovány na dusičnanové ionty NO3‾:
K oxidaci amoniaku a amonných iontů může docházet vlivem chemických oxidačních činidel (např. kyslíku rozpuštěného ve vodě), avšak tyto reakce probíhají pomalu. Redoxní reakce probíhají mnohem rychleji pod vlivem bakterií existujících v akváriu. Bakterie rodu Nitrosomonas provádějí NH proces3 (NH4 + ) → NE2‾, a bakterie rodu Nitrobacter – proces NO2‾ → NE3‾.
Při použití akvarijních filtrů dochází k přeměně amoniaku na dusičnanové ionty obzvláště rychle. V nejjednodušším z nich je voda čerpána přes vrstvu štěrku nebo syntetického materiálu (pěnová pryž, houba vyrobená z polymerních vláken). Mnoho lidí věří, že tato zařízení pouze mechanicky filtrují vodu a zbavují ji suspendovaných pevných látek, ale není tomu tak. Ve filtru se vlivem zvýšené koncentrace kyslíku hromadí a rychle množí bakterie rodů Nitrisomonas a Nilrobacter, které přispívají k přeměně amoniaku a amonných iontů na dusitany a dusičnany.
Na živé organismy působí toxicky i dusitany a dusičnany. Toxicita dusitanů je zvláště vysoká. Je dokonce vyšší než u amoniaku: většina sladkovodních ryb hyne při koncentraci iontů NO2‾ 0,5 mg/l. Dlouhodobé vystavení ryb vodě s koncentrací dusitanových iontů vyšší než 0,1 mg/l může být smrtelné. Dusitany se však ve vodě zpravidla nehromadí ve velkých koncentracích v důsledku jejich oxidace na dusičnany.
Dusičnany jsou podstatně méně toxické sloučeniny dusíku než amoniak a dusitany. NO koncentrace iontů3‾ může dosáhnout 20 mg/l a ještě vyšších hodnot. Ve vodě s takovým obsahem dusičnanů přitom ryby žijí dlouhodobě a bez viditelného poškození zdraví. Typicky jsou koncentrace dusičnanů vysoké v takzvané „staré“ vodě. Dříve se věřilo, že taková voda je nejvhodnější pro akvárium; tento názor byl nyní změněn.
I přes nízkou toxicitu dusičnanů by se neměly zneužívat. Bylo zjištěno, že ve vodě bohaté na dusičnany ryby (zejména plůdek) rostou pomaleji, obtížněji se množí a ztrácejí schopnost reprodukce dříve. Je tedy žádoucí, aby koncentrace dusičnanů v akvarijní vodě nepřesáhla 20 mg/l. Nadměrné množství dusičnanů lze snížit buď použitím filtrů s adsorbenty (aktivní uhlí apod.), nebo pravidelnou částečnou výměnou vody. Porovnání toxicity amoniaku, dusičnanů a dusitanů je na Obr. 12.
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:
