硝化細菌的作用 “烏鶇與烏龜”的作用，你真的了解嗎？

事實上，《烏鶇與烏龜》在文章中并沒有否認硝化細菌的作用，只是指出它的作用是處理氨氮，并沒有從中衍生出其他神奇的能力。 而且水生植物還可以做處理氨氮的工作，效果比硝化細菌還要好，而且不會出現硝酸鹽（硝態氮）積累的問題。 如果說有什么“貶低”硝化細菌的話，那就是告訴大家，一定要理性對待硝化細菌，沒必要神化它。

不過，既然很多朋友對此反應強烈，至少可以說明該文章質量較差，沒有把問題說清楚。 因此，《烏鶇與烏龜》決定再寫兩篇文章追本溯源，詳細講解魚缸硝化細菌的作用以及為什么水草可以代替硝化細菌處理氨氮。 這也算是對這些朋友的公開回復吧。 也算是繼續科普硝化細菌，供有興趣的魚友參考。 至于為什么需要分兩篇文章來討論？ 因為《烏鳥與烏龜》估計要詳細解釋這個問題至少需要一萬字。 這么長的文章，而且又是枯燥的科普性質，估計沒有多少人有耐心讀下去。 考慮到可讀性，最好單獨閱讀。

一、水體中氮的存在形式及氨氮的危害

說到硝化細菌的作用，我們首先得說說氮在水體中的存在形式以及氨氮的危害。 天然水體中的氮主要分為有機氮和無機氮兩大類。 蛋白質、氨基酸、核酸、酰胺、氨基糖、尿素等都屬于有機氮，其來源與動植物有關，包括動物糞便。 無機氮又分為氨氮（NH3）、銨態氮（NH4+）、硝態氮（包括亞硝酸鹽氮和硝態氮）。 氨氮和銨態氮統稱為氨氮。

在上述各種形式的氮中，銨和硝酸鹽的毒性較小，在低濃度下可以認為是無害的。 亞硝酸鹽有毒、致癌，但易氧化成硝酸鹽。 有機氮化合物也無毒，大部分不能被植物直接吸收利用。 它們需要被微生物分解。 問題出在有機氮的分解上。 許多微生物如細菌、放線菌和真菌等都可以分泌蛋白酶來分解有機氮并釋放氨（NH3）。 這些微生物稱為氨化微生物，主要是細菌，因此也稱為氨化細菌，因為它們分解氨。

氨是一種無色氣體，具有高度刺激性和毒性。 它能灼傷皮膚、眼睛和呼吸器官的粘膜。 如果人們吸入過多，會導致肺部腫脹，甚至死亡。 關于氨的更多信息，《烏龜與烏龜》建議您直接在百度應用上方的搜索框中輸入“氨”，點擊搜索，關于它的知識你就會有百科全書。 它的物理性質、化學性質、毒性危害等都有詳細介紹，這里不再贅述。

氨不僅對人危害很大，而且對水中的魚也危害很大。 雖然我們把氨氮（即氨氣NH3）和銨氮（即銨離子NH4+）統稱為氨氮，但從危害來看，有毒的主要是氨而不是銨。 雖然有點繞，但還是希望大家能夠區分，不要撞錯了目標。

魚缸中氨的主要來源有兩個。 一是魚食殘渣、魚糞便等含氮有機物（主要是蛋白質）的氨化分解； 二是魚體內呼吸和蛋白質代謝產生的廢物，通過魚鰓和排泄孔釋放到魚缸水中。 氨對魚類的危害主要有以下兩點：

(1)氨本身有毒。 它會刺激魚類，破壞魚體表、鰓和消化道的粘膜，從而引起這些組織器官的出血和病理變化。 同時，氨還具有神經毒性，會損害魚類的大腦和中樞神經系統。 嚴重時可導致直接中毒死亡。

(2)氨氣極易溶于水，與水反應生成一水氨：

一水氨也是一種刺激性有毒物質，能弱電離產生氫氧根離子，氫氧根離子呈弱堿性，能改變魚缸水的pH值。 這些特性會對魚類產生不利影響。 但一水氨更嚴重的危害在于它具有組織滲透性，可以通過皮膚、鰓滲透到魚體內。 當氨進入血液后，會與血紅蛋白結合，使血液輸送氧氣的能力急劇下降，導致魚類缺氧，稱為血氨中毒。 因此，魚類急性氨中毒的明顯癥狀之一就是呼吸困難、呼吸急促，甚至窒息死亡。 此時，即使氧氣爆炸也無法挽救患者，因為血紅蛋白已被氨占據，血液無法攜帶氧氣。 只有緊急換水才能緩解癥狀。 上面我們說過，對魚有毒的是氨，而不是銨，正是這個原因。 銨離子無組織滲透性，低濃度時對魚類無明顯毒害作用。 我們要控制的是氨。

所以氨對魚類的危害是相當嚴重的，可以說是魚缸中的第一殺手。 想要養好魚，首先要做的就是降低魚缸中氨的含量。 絕大多數養魚戶依賴硝化細菌。 是時候介紹一下本文的主角，大名鼎鼎的硝化細菌了。

2.硝化細菌的作用是什么？

在地球的氮循環中，有一類微生物發揮著非常重要的作用。 它們能將有毒的氨氮依次轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。 這個過程稱為硝化作用，因此它們被稱為硝化細菌。 根據分工不同，產生亞硝酸鹽的細菌稱為亞硝化細菌； 那些產生硝酸鹽的細菌稱為硝化細菌。 因此，我們通常所說的硝化細菌實際上包括兩類，即亞硝化細菌和硝化細菌。 每個類別由不同屬的細菌組成。 例如，亞硝化細菌包括亞硝化球菌屬、單孢菌屬、螺旋桿菌屬和疫霉屬； 硝化細菌包括硝化桿菌、球菌和棘桿菌。 硝化細菌將氨氮轉化為硝酸鹽，主要經過以下三個步驟：

(1)銨離子的生成主要是氨氣溶于水生成一水氨，然后電離生成銨離子，或者氨與酸反應生成銨離子：

有的朋友可能會問，你說的銨離子和硝化細菌有什么關系呢？ 別急，我們慢慢往下看。 與通常的理解相反，硝化細菌實際上處理的不是有毒的氨，而是幾乎無毒的銨離子。 為什么要單獨作出這樣的表述呢？ 這是因為對于銨離子的處理，除了硝化細菌之外，還可以使用其他的東西，有時效果會更好，比如我們后面要講的水草。

(2)亞硝化細菌將銨離子轉化為亞硝酸根離子：

上述反應稱為亞硝化反應，生成的亞硝酸根離子也具有毒性和致癌性。 但幸運的是，它很容易被不斷氧化，生成低毒的硝酸根離子。

(3)硝化細菌將亞硝酸根離子轉化為硝酸根離子：

上述反應稱為硝化反應，銨離子被氧化成硝酸根離子。 雖然銨離子和硝酸根離子都是低毒的，但銨離子與有毒的氨有關。 氨被氧化后，氨會通過平衡反應不斷生成銨，氨會逐漸被消耗（還是一口）。 所以相當于硝化細菌將有毒的氨轉化為低毒的硝酸根離子。 總的反應方程式可寫為：

以上就是硝化細菌處理氨的基本過程。 這也是魚缸中硝化細菌的主要價值，就是處理和轉化有毒的氨。 這個功能對于養好魚確實非常重要，可以保護魚免受氨氮的傷害。

3.我們需要神化硝化細菌的作用嗎？

硝化細菌有效化解了魚缸中有毒氨氮的危害，其作用確實很重要。 不過，基于此，其他功能也都放在了硝化細菌的頭上，甚至神化了，顯得無所不能，這是沒有必要的。 例如下面這些常見的俗語：

(1)硝化細菌可以分解魚類食物殘渣和魚類糞便。

我不知道這個說法從何而來，但是很多人都相信。 硝化細菌處理氨氮（準確地說是銨），而不是魚食或魚糞。 雖然魚缸里的氨氮來源于魚的食物殘渣或者是腐生菌分解的魚糞便，但是你能說吃蘋果就等于吃蘋果樹嗎？ 硝化細菌不能分解魚類食物殘渣和魚類糞便。 分解它們的是腐生細菌。 分解產物氨氮是硝化細菌的食物。

(2)硝化細菌可以使水變清澈。

它可以使水更清澈，這是關于硝化細菌的另一個神話。 很多朋友都說是真的。 我添加硝化細菌后，水變得渾濁，然后我打開過濾。 3-7天后，水變得清澈。 這不是硝化細菌的功勞嗎？ 事實并非如此。 相反，水渾濁的原因可能是你添加的“硝化細菌”。

說實話，對于魚缸水質渾濁的問題，“烏鶇與烏龜”一直很困惑。 因為無論你養龜還是養魚，都沒有添加硝化細菌，加水初期從來沒有出現過魚缸里出現白水（渾水）的現象。 比如這兩個養龜的塑料缸，剛開始加水養龜時，沒有添加硝化細菌，不存在白水問題，期間換水頻率也不高。 尤其是9月20日左右到12月13日左右，一直沒有換水。 當水蒸發較少時我才再次加水。 水底已經很臟了，但是水質很清澈，魚兒在里面還生活得很好（海龜已經冬眠了）。 顯然這不是硝化細菌的工作，因為硝化系統的自然形成需要很長時間，而且一開始不起作用。

下面的新魚缸，加自來水24小時后添加水草，24小時后開始加魚。 直到今天，差不多一個月前，還沒有出現渾水的問題。 那么，水質的澄清是靠硝化細菌嗎？ 顯然不是，因為我從來沒有聽說過硝化細菌可以在24小時內自然建立和完善。

反過來看，很多人反映添加硝化細菌后，水先變混濁，然后變清澈，認為這是硝化細菌的作用。 事實上，水質渾濁的原因恰恰是添加的“硝化細菌”。 為什么這么說呢？ 由于活硝化細菌的保存受溫度、氧氣、濕度、光照等因素的影響，保存不易，極易造成死亡，影響活性。 即使是粉末狀的休眠菌也有保質期，并受上述條件限制，所以不能隨便保存。 因此，很多朋友早就懷疑，目前市面上的大部分硝化細菌制劑，尤其是低價產品，無論是液體還是粉末，都含有營養成分，而其中一小部分是活性未知的硝化細菌。 添加硝化細菌后，水會因為這些營養物質而變得渾濁。 與硝化細菌有關，無論是氨、銨、亞硝酸鹽、硝酸鹽，溶解在水中后都是無色透明的，不會造成水混濁。 然后水又變清澈了，這不是硝化細菌造成的。 真正起作用的是腐生細菌，它分解了添加的營養物質的微小顆粒，水又變得清澈了。

最后說句直白的，不要讓過濾器、氧氣爆炸等連續開啟超過3-7天。 即使什么都不做，讓水靜置，三天后自然就會澄清。 這根本不是硝化作用。 細菌的作用，而是水中物理吸附沉淀、化學反應和微生物分解等自然凈化過程的存在，可以使水變得清澈。

(3)硝化細菌可以治療魚病。

硝化細菌可以治療魚病也是民間流傳的說法。 一旦有人在網上舉報自己的魚生病了，總會有一群朋友在下面給出建議：“硝化系統不完善”、“趕緊去除硝化細菌”等等，把硝化細菌當作靈丹妙藥。

客觀地說，硝化系統不完善導致魚病是有道理的。 如上所述，水中氨的積累會導致魚類患病甚至死亡。 不完善的硝化系統意味著氨處理不好，確實很容易導致魚生病。 但一旦魚生病或將其歸因于不完善的硝化系統，就推薦硝化細菌是沒有意義的。

硝化細菌的作用是轉化氨氮，避免魚發生氨中毒。 事實上，它起到了排毒的作用。 可用于預防氨中毒。 但當魚生病時，氨中毒只是一方面。 多由病原細菌、真菌、病毒引起。 硝化細菌不是殺菌或殺病毒藥物。 他們如何治療疾病？ 相反，此時添加大量的硝化細菌，只會讓效果變得更糟，甚至加速病魚的死亡。 由于硝化細菌是好氧細菌，其繁殖需要水中大量的氧氣，可能會導致病魚因缺氧而死亡，得不償失。

因此，硝化細菌在養魚中的積極作用是應該肯定的，即硝化細菌確實可以通過轉化氨氮來預防魚類氨中毒，這是它的主要作用。 除此之外，并沒有其他所謂的作用，比如分解魚糞、凈化水質、治療魚病等，沒有必要神化它。

事實上，即使在轉化氨氮時，硝化細菌的作用也遠沒有我們想象的強大。 由于硝化細菌的生存能力較其他細菌弱，因此不具有競爭優勢。 硝化細菌是需氧自養細菌，繁殖緩慢，易受水中溶解氧、溫度、pH、光照強度等條件的影響。 事實上，氨氮的處理很不穩定。 這也是很多朋友魚缸硝化系統經常崩潰的原因。

例如，從溶解氧的角度來看，大多數學者建議保持在1.5-2.0mg/L以上。 低于0.5mg/L時，硝化作用趨于停止； 溫度在15-35℃之間，最適溫度為20 -30℃，低溫下硝化作用容易停止； 就pH而言，微堿性最好（7.0<pH<8.5），亞硝化細菌和硝化細菌的最適pH不同。 因此，硝化細菌有很多限制條件，無法與異養腐生細菌競爭。 它們在水中的生態位是有限的，它們的作用并不像宣傳的那么大。

另外，我們通常只關注硝化細菌對氨氮的轉化，而選擇性地忽視了轉化后的硝酸根離子的危害。 是的，硝酸根離子的毒性確實比氨低。 但當濃度較高時，其危害也不容小覷。 例如，我國現行的國家生活飲用水標準（GB5749-2006）規定硝酸鹽的上限為10mg/L，這意味著超過這個值就會對人體健康產生不利影響。

硝化細菌將氨氮轉化為硝酸鹽后，不會將其從魚缸中清除。 硝酸鹽會逐漸在魚缸內積累，且濃度不斷增加。 這可以說是硝化細菌處理氨氮的局限性。 高濃度的硝酸鹽，一方面會增加水中的鹽度，造成鹽脅迫； 另一方面，在缺氧條件下（如在底沙中），硝酸鹽會重新反硝化成亞硝酸鹽，甚至氨對魚類有毒。 經驗豐富的魚友通常會定期換水來稀釋硝酸鹽的濃度，以避免造成傷害。

三、結論

氮以兩種形式存在于水體中：有機氮和無機氮。 氨氣、銨離子、亞硝酸根離子、硝酸根離子都是無機氮。 其中氨和亞硝酸根離子是有毒的，而其他的在低濃度下可以認為是無毒的。 有機氮可被氨化細菌分解產生氨氣，造成氨氮危害。 硝化細菌可以將氨氮轉化為低毒的硝酸鹽，這是它的主要功能。 此外，聲稱硝化細菌可以分解魚類食物殘渣和糞便、凈化水質清澈、甚至預防魚類疾病等，都是無理的“神話”。 我們應該理性看待硝化細菌的作用。

事實上，即使在轉化有毒氨氮方面，硝化細菌的效果也沒有宣傳的那么強。 由于硝化細菌是自養細菌，繁殖緩慢，易受溫度、pH、溶解氧等環境條件變化的影響，其向氨氮的轉化不穩定。 單純依靠硝化細菌是不可能真正養魚的，對此我們應該有清醒的認識。

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