البكتريا النتريفيج والمرشح الحيوي

وناقش الفصل الثاني الدور الحيوي للبكتيريا النتريفينغ فيما يتعلق بالعملية المائية الشاملة. تقوم البكتيريا النتريفينغ بتحويل نفايات الأسماك، التي تدخل النظام بشكل رئيسي كالأمونيا، إلى نترات، وهو سماد للنباتات (الشكل 5.1). هذه عملية من خطوتين، وتشارك مجموعتين منفصلتين من البكتيريا النتريفيجة. الخطوة الأولى هي تحويل الأمونيا إلى النتريت، والذي يتم من قبل البكتيريا المؤكسدة الأمونيا (AOB). وغالبا ما يشار إلى هذه البكتيريا من قبل اسم جنس المجموعة الأكثر شيوعا، * النيتروسوموناس*. الخطوة الثانية هي تحويل النتريت إلى نترات يتم بواسطة البكتيريا المؤكسدة النتريت (NOB). يشار إلى هذه عادة من قبل اسم جنس المجموعة الأكثر شيوعا، Nitrobacter. هناك العديد من الأنواع داخل هذه المجموعات، ولكن لأغراض هذا المنشور، الاختلافات الفردية ليست مهمة، ومن المفيد أكثر النظر في المجموعة ككل. تحدث عملية النتريفيكاتيون على النحو التالي:

1 - تقوم بكتيريا AOB بتحويل الأمونيا (NH) إلى نتريت (^NO-)

2 - ثم تقوم بكتيريا NOB بتحويل النتريت (^NO-) إلى نترات (^NO-)

النيتريكاتيون، وبالتالي، مستعمرة بكتيرية صحية أمر ضروري لنظام أكوابوني يعمل. البكتيريا النتريفينج بطيئة نسبيا في التكاثر وإنشاء المستعمرات، تتطلب أيام وأحيانا أسابيع، وبالتالي فإن صبر المزارع هو واحد من أهم معايير الإدارة عند إنشاء نظام أكوابوني جديد. وقد فشلت العديد من أحواض السمك والنظم المائية بسبب إضافة الكثير من الأسماك قبل أن يتم تطوير مستعمرة البكتيريا بشكل كامل. هناك العديد من المعلمات الرئيسية الأخرى لدعم البكتيريا النتريفينغ. بشكل عام، تحتاج البكتيريا إلى موقع كبير ومظلم للاستعمار بنوعية جيدة من المياه، والغذاء الكافي والأكسجين. في كثير من الأحيان، تشكل البكتيريا النتريفيجة مصفوفة غروي، بني فاتح أو بيج على المرشح الحيوي، ولها رائحة مميزة يصعب وصفها، ولكنها لا رائحة كريهة بشكل خاص والتي يمكن أن تشير إلى الكائنات الدقيقة الأخرى.

مساحة سطح عالية

تعتبر مادة الترشيح الحيوي ذات المساحة السطحية العالية (SSA) مثالية لتطوير مستعمرات واسعة من البكتيريا النتريفينغ. وSSA هي نسبة تحدد المساحة السطحية المعرضة من حجم معين من الوسائط، ويعبر عنها بالأمتار المربعة لكل متر مكعب (م^2/م3). بشكل عام، كلما كانت جزيئات الوسائط أصغر وأكثر مسامية، كلما زاد السطح المتاح للبكتيريا للاستعمار. وهذا يؤدي إلى الترشيح الحيوي أكثر كفاءة. وهناك العديد من هذه المواد المستخدمة في علم الأحياء المائية، إما كوسائط متنامية أو للترشيح الأحيائي، مثل الحصى البركاني، والطين الموسع، وكرات المرشحات البيولوجية البلاستيكية التجارية، وجذور النباتات. ^{تحتوي الطف البركاني وBioballs® الوارد في هذا الدليل، على التوالي، على 300 م مربع/م3و 600 م مربع/م3، وهي عبارة عن اتفاق أمن خاص مناسب لتمكين البكتيريا من الازدهار.} و يرد في الجدول 4-1 و التذييل 4 موجز لل خصائص الإضافية و SSA لمختلف الوسائط المستخدمة في علم الأحياء المائية. إذا كانت مادة الفلتر الحيوي ليست مثالية ولها مساحة سطح أقل إلى نسبة الحجم، فيجب أن يكون المرشح الحيوي أكبر. فالمرشح الحيوي المتضخم لا يمكن أن يضر بنظام أكوابوني، وعلى الرغم من أن المرشحات الحيوية الكبيرة بشكل مفرط ستضيف نفقات غير ضرورية، إلا أن القدرة الزائدة على الترشيح الحيوي أنقذت العديد من الأنظمة من الانهيار.

درجة الحموضة المائية

البكتيريا النتريفينغ تعمل بشكل كاف من خلال نطاق الرقم الهيدروجيني من 6-8.5. بشكل عام، تعمل هذه البكتيريا بشكل أفضل عند درجة الحموضة الأعلى، مع تفضيل مجموعة النيتروسوموناس* درجة حموضة من 7.2-7.8، ومجموعة النيتروباكتر* تفضل الرقم الهيدروجيني 7.2-8.2. ومع ذلك، فإن الرقم الهيدروجيني المستهدف للأكوابونيكش هو 6-7، وهو حل وسط بين جميع الكائنات الحية داخل هذا النظام البيئي. تعمل البكتيريا النتريفينغ بشكل كاف ضمن هذا النطاق، ويمكن تعويض أي انخفاض في النشاط البكتيري بمرشح بيولوجي أكبر.

درجة حرارة الماء

درجة الحرارة المثلى لبكتيريا النتريفينغ هي 17-34 درجة مئوية، وهذا النطاق يشجع النمو والإنتاجية. إذا انخفضت درجة حرارة الماء إلى أقل من هذا النطاق، فإن إنتاجية البكتيريا تميل إلى الانخفاض. على وجه الخصوص، فإن مجموعة Nitrobacter* أقل تسامحا من انخفاض درجة الحرارة من مجموعة Nitrosomonas*، وعلى هذا النحو، خلال الفترات الباردة يجب مراقبة النتريت بعناية أكبر لتجنب التراكمات الضارة.

الأكسجين المذاب

تحتاج البكتيريا النتروية إلى مستويات كافية من DO في الماء في جميع الأوقات لتنمو بشكل صحي والحفاظ على مستويات عالية من الإنتاجية. النتريفيكاتيون هو رد فعل تخفيض/أكسدة (الأكسدة)، حيث تستمد البكتيريا الطاقة للعيش عندما يتم الجمع بين الأكسجين مع النيتروجين. المستويات المثلى من DO هي 4-8 ملغم/لتر، وهو أيضا المستوى المطلوب للأسماك والنباتات. لا يحدث النتروية إذا انخفض تركيز DO إلى أقل من 2 ملغم/لتر. ضمان الترشيح الحيوي الكافي من خلال تخصيص التهوية للمرشح الحيوي، إما من خلال دورات الفيضانات والصرف في أسرة الوسائط، أو الحجارة الهوائية في المرشحات الحيوية الخارجية، أو خطوط إعادة المياه المتتالية إلى القنوات وخزانات المستنقعات.

ضوء الأشعة فوق البنفسجية

البكتيريا النتريفينغ حساسة للضوء حتى أنها إنشاء تماما مستعمرة، وأشعة الشمس يمكن أن يسبب ضررا كبيرا للمرشح الحيوي. أسرة وسائل الإعلام تحمي بالفعل البكتيريا من أشعة الشمس. ولكن في حالة استخدام مرشح بيولوجي خارجي، تأكد من إبقائه مظللة من أشعة الشمس المباشرة.

رصد النشاط البكتيري

إذا تم احترام جميع هذه المعلمات الخمسة، فمن الآمن أن نفترض أن البكتيريا موجودة وتعمل بشكل صحيح. ومع ذلك، والبكتيريا مهمة جدا لأكوابونيكش أنه يستحق معرفة الصحة العامة للبكتيريا في أي وقت من الأوقات. ومع ذلك، والبكتيريا هي كائنات مجهرية، وأنه من المستحيل أن نرى لهم دون المجهر. هناك طريقة بسيطة لمراقبة وظيفة البكتيرية. اختبار الأمونيا والنتريت والنترات يوفر معلومات عن صحة المستعمرة البكتيرية. وينبغي أن يكون الأمونيا والنتريت دائما 0-1 ملغم/لتر في وحدة أكوابونك فعالة ومتوازنة. إذا كان أي منهما يمكن اكتشافه، فإنه يشير إلى وجود مشكلة مع البكتيريا النتريفينغ. هناك سببان محتملان وشائعان لحدوث ذلك. أولا، فلتر بيولوجي صغير جدا بالنسبة لكمية الأسماك وعلف الأسماك. لذلك، هناك خلل وهناك الكثير من الأسماك. لتصحيح، إما زيادة حجم المرشح الحيوي أو تقليل عدد الأسماك، أو نظام تغذية الأسماك. في بعض الأحيان، يمكن أن تحدث هذه المشكلة عندما بدأ النظام بالتوازن عندما كانت الأسماك أصغر، ولكن تدريجيا أصبح غير متوازن مع نمو الأسماك وتغذية أكثر مع نفس الحجم الحيوي. ثانيا، إذا كان النظام متوازنا في الحجم، ثم البكتيريا نفسها قد لا تعمل بشكل صحيح. وهذا يمكن أن يشير إلى وجود مشكلة مع نوعية المياه، ويجب التحقق من كل معلمة المذكورة أعلاه. في كثير من الأحيان، يمكن أن يحدث هذا خلال مواسم الشتاء حيث تبدأ درجة حرارة الماء في الانخفاض ويبطئ النشاط البكتيري.

• المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *