硝化细菌全解析

一、硝化细菌是什么？
硝化细菌 ( nitrifying ) 是一种好气性细菌，能在有氧的水中或砂层中生长，并在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌或螺旋菌。属于自营性细菌的一类，包括两种完全不同代谢群：亚硝酸菌属 ( nitrosomonas ) 及硝酸菌属 ( nitrobacter )。
亚硝酸菌属细菌一般被称为「铵之氧化者」，因其所维生的唯一食物来源是铵，铵和氧化合所生成的化学能足以使其生存。什么是铵？这须要解释一下。其实铵是一种氨气 ( nh3 ) 溶于水中所生成的阳离子 ( nh4+ )，因为它在化学上的行为就好像是一种金属离子，故命名为「铵」。气体的氨具有刺鼻的臭味，而离子态的铵则无特别的气味，故很容易加以辨认。
在有空气存在时，铵可被亚硝酸菌属细菌吸收利用。它们将其氢原子氧化成水，用氧取代之，所以铵变成水及溶于水中的氧化氮，后者化学家称为「亚硝酸」，其反应式如下：
藉由氧将铵氧化为亚硝酸 ( no2- ) 可以产生能量，亚硝酸菌可利用该能量从二氧化碳或碱度 ( 如 co32- 或 hco3- ) 中制造有机物，所以这类细菌根本不需要有机物就能生存及繁衍。
硝酸菌属细菌一般被称为「亚硝酸之氧化者」，因其所维生的主要食物来源是亚硝酸，亚硝酸和氧化合所生成的化学能足以使其生存，而且生成硝酸为氮循环的终产物，其反应式如下：
硝酸菌可利用此反应所产生之能量，用于合成自己所需之有机物，故这类细菌同样不需要摄取有机物也能生存及增殖。
铵被硝化细菌氧化成亚硝酸，随后又被氧化成硝酸的反应被化学家称为「硝化反应」。这个反应系由两种不同的细菌所进行的，须密切配合，才不致使反应的中间物 no2- 滞留累积于水中。
二、硝化细菌对水产养殖的重要性为何？
任何水产养殖池都会自产有机废物，它们绝大部份属于养殖生物的排泄物，除非立刻将这些有机废物由水中完全移除，否则水中自生之异营性细菌将很快地加以摄取利用，并排泄出氨于水中。
水中的的氨有两个不同的形式：一是氨 ( nh3 )，另一是铵 ( nh4+ )。氨有毒，而铵无毒。两者在水中相对百分率由水中之 ph 值来决定，若水中 ph 值越高，则水中所含有毒氨的百分率也越高，但在酸性的水中，有毒的氨几乎不存在。
养殖池中如果没有硝化细菌存在，必然会面临氨含量激增的危险，不论您采取何种方法都不能彻底解决这个问题。因为氨是剧毒物，只要水质偏向碱性，一部份的铵就会自然地转化成氨，当水中的氨浓度达到养殖生物的致死浓度时，造成重大意外损失也就不足为奇。但如果水中含有足够数量的硝化细菌为您不断地清除水中的铵，则整个池水的生态平衡系统的稳定性将可获得确保，并使养殖生物安全地成长于饲养环境中。
问题是一般的养殖池中常缺乏足够的硝化细菌，尤其是在初期养殖水中硝化系统尚未完全建立时更是如此，理由是一般养殖池中的生态环境，常缺乏硝化细菌繁殖之基本生活条件，无形中限制了它们数量及处理铵污染之能力及效率，而使铵被逐渐累积下来，这对碱性化水质及海水养殖的情况将具有极大的潜在危险性。复因硝化系统之建立需要相当时日，故放养初期的危险性更高。
总之，在一个封闭的养殖环境中，水族生态平衡系统之建立，主要是靠连显微镜下亦不易观察到之无数的微生物。这些微生物可以迅速处理池水自产的污染，其中尤以消除足让鱼虾等水产养殖生物致命的氨及亚硝酸最具关键性地位。因此，为使水产养殖成功，就有赖硝化细菌介入水族生态平衡系统中扮演清道夫的重要角色，否则要想获得成功的养殖经验几乎是不可能的。由此可知，硝化细菌对水产养殖的关系是何等重要。

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