氨氮产生的原因(辟谣：水草不能代替硝化细菌处理鱼缸氨氮？其实水草除氨效果更好)

Posted 2023-05-30

篇首语：没关系，天空越黑，星星越亮。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了氨氮产生的原因(辟谣：水草不能代替硝化细菌处理鱼缸氨氮？其实水草除氨效果更好)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

氨氮产生的原因(辟谣：水草不能代替硝化细菌处理鱼缸氨氮？其实水草除氨效果更好)

作为详细起底硝化细菌、回应网友质疑系列文章的第一篇，鸫龟先生在《还在神化硝化细菌吗？其实它处理鱼缸中氨氮并没有想象中那么靠谱》一文中，分析了鱼缸中硝化细菌的作用，指出其主要功能是转化有毒的氨氮，防止鱼氨中毒。除此之外，并不具备分解鱼食残渣和粪便、使水清澈等功效，没有必要对它进行神化。

今天的文章，是属于这一系列的第二篇，主要谈谈“水草能够代替硝化细菌处理鱼缸中氨氮”问题。这句话也是不少朋友认为鸫龟先生“一味贬低硝化细菌的作用”的证据，他们认为水草是无法直接吸收氨氮的，只有经过硝化细菌的转化，变成硝酸根离子以后，植物才能吸收利用。事实真的是如此吗？实际上，这和认为硝化细菌无所不能一样，都存在一定的误解。硝化细菌处理鱼缸中氨氮的作用，水草不仅可以代替，且效果更好，优点更多。具体原因，且听鸫龟先生详细给大家分析。

一、硝化细菌处理鱼缸氨氮的主要局限性

鱼食和粪便等含氮有机物，在氨化细菌分解下，会释放出有毒氨气；同时，鱼呼吸和体内蛋白质代谢的最终产物也是氨，通过鱼鳃和排泄孔，释放到水中，这些氨称为氨氮。硝化细菌的主要作用，就是通过硝化反应转化这些氨氮。其基本过程是，氨溶于水中，电离或与酸反应生成铵离子，亚硝化细菌将铵离子转化为亚硝酸根离子，接着硝化细菌再把亚硝酸根转化为硝酸根离子，如下图所示：

硝化细菌转化氨氮的基本步骤

通过上述这一基本过程，硝化细菌将原本对鱼毒害性较强的氨（NH3），转化为最终产物硝酸根离子（NO3-）。由于硝酸根离子毒性不大，低浓度下可以认为无毒，因此对鱼有严重危害的氨，就这样被硝化细菌化解了，这是硝化细菌在鱼缸中的最主要作用。

虽然硝化细菌转化氨氮的工作十分重要，但也并非看上去那么完美，实际上局限性还是非常多的，主要表现为以下方面：

1、硝化细菌处理氨氮后，容易造成硝酸根浓度积累

硝化细菌转化氨氮的最终产物是硝酸根离子，虽然毒性降低了，但并没有从水中清除。随着硝化作用的不断进行，硝酸根不断产生，最终会越积累越多，这是硝化细菌转化氨氮的很大局限性。鱼缸中硝酸根浓度增大，危害主要有三个方面：

①增加水中盐度，产生盐分胁迫。随着硝酸根浓度增加，盐度也在不断升高。盐度是水质的一个重要指标，对鱼类生长和繁殖都有重要影响。研究发现，水中盐度的变化，影响鱼的代谢活动及渗透压调节，也对鱼的营养需求、组织结构和生理生化指标等产生影响。特别是渗透压的变化，盐分过高或过低，都有可能造成鱼死亡。

硝酸根浓度的积累，相当于鱼缸总盐度升高，会给鱼带来不利影响

②通过反硝化作用，重新生成有毒的亚硝酸盐，甚至氨。硝化反应是一种好氧环境的下的氨氮转化，随着硝酸根浓度增加，如果鱼缸中存在缺氧环境（如底沙中），反硝化细菌也可以重新将硝酸根离子转化为亚硝酸根离子，甚至氨，这两种对鱼都是极毒的。

③促进鱼缸富营养化，产生爆藻现象。硝酸根是重要的速效氮肥，极易被植物吸收，促进藻类大量爆发。很多朋友养鱼的缸里，经常爆藻，除了光照等条件外，硝化细菌产生的硝氮也是一个非常重要的原因，提供了藻类繁殖的大量养分。

2、硝化细菌对环境变化敏感，处理氨氮的效果并不稳定

硝化细菌是好氧型自养菌，繁殖速度缓慢。这种特点，一方面决定了它对氨氮的处理速度较为缓慢，需要很长时间才能起效。另一方面，也决定了它无法与繁殖迅速的异养型腐生菌相竞争，在水中的生存范围被异养菌压缩侵占，实际作用并不像广告中宣传的那么强大。

同时，硝化细菌对环境变化敏感，容易崩溃。水中的溶解氧、pH、温度和光照等条件的变化，都会对硝化细菌产生影响，硝化系统并不是那么稳定。这也是很多朋友的鱼缸中，硝化系统动辄就崩溃的原因，它对环境变化太敏感了，限制条件很多。例如现在已经进入冬季，如果水温在10℃以下，硝化细菌就接近停工状态，对氨氮基本没有什么转化效果，这是因为硝化细菌最适合的工作温度是20-30℃。

3、造成鱼缸水质酸化，减少氧气含量

硝化细菌在转化氨氮的过程中，会产生氢离子（H+），具有酸化作用。同时，最终产物硝酸根，是典型的强酸根，当它与弱碱相遇时，会产生强酸弱碱盐，水解也是酸性。因此，过量的硝化细菌，会造成鱼缸水质偏酸，带来pH下降（即鱼缸跌酸）。此外，硝化细菌是典型的好氧菌，在鱼缸中大量存在，也会产生耗氧问题。

硝化细菌转化的最终产物硝酸根会造成鱼缸“跌酸”

俗话说，过犹不及，硝化细菌确实能转化氨氮，但凡事要适度，切不可因此过度神话它的作用。鱼缸硝化细菌过于强大，也并非好事，会带来一系列问题，例如硝酸根的积累、水质酸化和耗氧等。而且，硝化细菌对环境变化敏感，动辄就崩溃，其处理氨氮的效果也是不稳定的，这些都是硝化细菌的局限性。

实际上，利用硝化细菌转化氨氮，只是众多处理氨氮的方法中的一个，有些朋友却把它片面的当成了唯一的一个。研究表明，像池塘这类浅的静水区域，实际对氨氮起主要吸收去除作用的，是藻类和水生植物，并不是硝化细菌。相对于经常崩溃的硝化细菌，利用水生植物来去除鱼缸水中的氨氮，其实是个非常不错的方法。

二、水草能够代替硝化细菌处理氨氮吗？

与不少朋友理解的不一样，水草不仅能够代替硝化细菌处理氨氮，而且相比较于硝化细菌，利用水草处理氨氮，操作更简单，优点更多。

1、为何说水草能处理氨氮？

在上一篇文章中，鸫龟先生说过，硝化细菌处理的并不是有毒的氨（NH3），而是几乎无毒的铵离子（NH4+）。如果换一种思路来看，我们可以借助硝化细菌将铵离子转化为硝酸根离子，来解决有毒的氮氮问题。为何就不能利用水草直接吸收铵离子，来消除氨氮危害？不要忘记，铵可是植物的养分和肥料。说到底，这其实只是解决同一问题的不同方法。

铵离子是农业生产中的速效氮肥的有效成分，易被植物吸收

铵离子就是农业生产中的速效氮肥铵肥（如硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵等）的主要显效成分，是可以被植物直接吸收利用的。植物对养分的吸收，主要有被动吸收和主动吸收两种方式。被动吸收是通过浓度差实现的（即渗透压），由高浓度移动向低浓度。而主动吸收，则可以突破这种限制，实现由低浓度向高浓度方向移动（即逆浓度差移动）。主动吸收靠的是植物体内的养分运载系统，直接输送到体内。

铵离子对植物而言，是属于主动吸收的养分。通过细胞膜上的铵转运蛋白，植物将环境中的铵离子直接输送到体内，用于合成氨基酸。由于铵离子是氨溶于水动态反应生成的：

氨生成铵离子的动态平衡反应

通过主动吸收铵的方式，水草将水中的铵离子转移到体内，氨就要不断反应重新生成铵，以达到新的动态平衡，这样氨就会不断消耗，直至氨在水中耗尽。这就是水草能够吸收、去除氨氮的基本原理。因此，说水草不能直接吸收氨氮，是不符合科学的说法，水草是可以吸收氨氮的。那么，水草吸收氨氮的效果怎么样呢？

2、水草吸收氨氮的效果如何？

水草不仅可以吸收氨氮，且效果还非常不错，这早已为众多研究者的试验结果所证实。例如浙江大学刘佳等的研究表明，培养21天后的水草金鱼藻，对氨氮的吸收率是91.2%，效果可谓相当好。南京林业大学纪庆亮的研究表明，即便是在冬季，菹草、美人蕉和西伯利亚鸢尾对氨氮的净去除率也可以高达84.58%、76.25%和75.83%。西北农林科技大学王俊华的研究表明，水芹菜在夏季和秋季对氨氮的最大去除率分别是70%和82%。合肥工业大学藕翔的研究表明，美人蕉、凤眼莲和苦草对氨氮的去除率，分别高达88%、93%和65%。中南林业科技大学张倩妮等人的研究表明，29种水生植物对氨氮均具有良好的处理净化效果。当然，类似的研究还有很多，大家可以自行在知网等渠道查阅。以上研究结论的出处，请见参考文献目录。

鸫龟先生的鱼缸都是下水草24小时后放鱼，自然养，不加硝化细菌

从鸫龟先生自己的亲身经历来看，鱼缸里养水草的好处，也是显而易见的。在一个月前和上周，鸫龟先生分别开了两个新鱼缸，置换掉了原先用的塑料整理箱。这两个鱼缸都没有用过硝化细菌。开缸过程也极为简单，鱼缸清洗干净，放入水草后注满水，24小时后即放鱼入缸。目前两个缸都没有问题，水质更是清澈如初。下面视频中即为一个月前开的新鱼缸，没有用过硝化细菌，也无过滤等设备。

视频加载中...

其实在此之前，这些鱼都生活在加了水草的塑料箱里，同样也是没有用过硝化细菌。时间最长的已经养了两年多，也没有问题。虽然鸫龟先生不具备大学科研机构等实验室检测条件，没有确切的数据，但结果是明确的，那就是这功劳并不是硝化细菌的，而是水草的。因为还没有听说过，加入自来水24小时后，硝化细菌就能自行建立并完善的。水草的作用无需置疑，不仅可以处理氨氮，而且好处更多。

3、水草不仅能够处理氨氮，且好处更多

如上文所述，水草通过直接吸收铵离子，可以去除水中的氨氮，这已为众多学者的研究和鸫龟先生的实践所证实。对于利用水草处理氨氮（铵），很多朋友不以为然，他们认为植物对硝酸根的吸收更好。实际并不是这样，对于植物而言，铵离子和硝酸根离子，都是可以直接吸收利用的无机氮肥。确实有些植物更偏好铵离子，有些植物更偏好硝酸根，其实就如我们人一样，植物界也存在偏食者，但并不存在只吸收铵离子或硝酸根离子的情形。

说到植物对于硝酸根的吸收，有一个诡异的现象不得不提，那就是吸收了以后，植物并不能直接利用，而是要重新把它还原为氨氮，再加以利用。一般认为，硝酸盐在植物体内的还原步骤是：

还原的方程式分别为：

由上面的反应过程，我们可以发现一个令人哭笑不得的事实：硝化细菌历经千辛万苦，将铵离子转化为了硝酸根离子，供植物吸收利用。可植物吸收以后，又要将其转化为初始状态的铵，才能再次利用。也就是说，氨氮经硝化细菌这么一转化，绕了一圈又回到了原点。既然如此，我们为何要多此一举，不直接利用水草来吸收铵呢？其实与硝化细菌相比，水草处理氨氮，优点真的很多，主要表现在以下几个方面：

（1）吸收氨氮更为快速直接。

植物通过细胞膜上的铵转运蛋白，将环境中的铵离子主动吸收到体内，用于氨基酸的合成，供自身生长发育，利用这一原理，实现氨的去除。从处理速度上看，硝化细菌无论是人为加入，还是自然形成，都需要一定时间才能处理氨氮。而水草则不同，放入水中马上就可以工作。相对于经过硝化细菌转化再吸收，水草对氨氮的吸收更为直接有效，可以快速将氨氮的危害扼杀在萌芽状态。

水草放入鱼缸就开始了吸收清除氨氮的工作

（2）对氨氮的吸收更为彻底。

硝化细菌虽然可以转化氨氮，但最终产物硝氮（硝酸根）要留在鱼缸里，无法清除，带来盐分胁迫、水质酸化、爆藻等问题。硝酸根也可以通过反硝化作用，再次生成亚硝酸根和氨氮，对鱼产生毒害。

但是利用水草处理鱼缸中的氨氮，就没有这方面的困扰。无论是铵离子还是硝酸根离子，都是水草的养分，可以直接吸收，能将其从水中移除，这是硝化细菌做不到的。所以，养了水草以后，鱼缸可以做到长期不换水，只加水。但仅仅是有硝化细菌，无法做到，只能通过定期换水，来稀释硝酸根的浓度，减轻危害。

水草对氨氮处理更彻底，可长期不换水

（3）水草处理氨氮更为稳定。

硝化细菌对环境的依赖性非常强，水中溶解氧含量、pH、温度、光照和有机质等方方面面的变化，都有可能造成硝化细菌死亡、硝化系统崩溃。水草，特别是本地原生的土著水草，适应环境的能力非常强，不容易死亡，养起来也非常简单，根本无需过多照料，即可正常开始除氨氮等净水工作，简直不要太省心。

比如现在到了冬季，如果是冷水缸，硝化系统实际上已经接近停止，对氨氮几乎不再转化（以长三角地区为例）。但水草则不同，多年生的金鱼藻、蜈蚣草等水草，在冬季仍正常生长，不断吸收氨氮及鱼缸中的其他污染物，确保水质无忧，这是硝化细菌无法做到的。

冬季低温硝化细菌基本停止工作，但水草不受影响

（4）鱼缸里养水草的其他好处。

实际上，在鱼缸里养水草，不仅仅能够有效处理氨氮，其他好处也非常多。例如光合作用可以增加水中溶解氧，没有空气泵也同样可以养好高氧鱼；高效吸收氮磷钾等营养物质，防止富营养化，进而防止爆藻；改善鱼缸环境，更符合鱼儿的需要，不容易发生应激反应等等。由于本文主要是探讨氨氮，因此对于水草的以上这些优点，就不再详细展开论述。感兴趣的朋友们，建议直接用今日头条app上方的搜索框输入“鱼缸里养水草有什么好处”，然后进行搜索查询。里面有众多网友分享的信息，请大家有选择的理性参考即可。

三、鱼缸中水草和硝化细菌是对立的吗？

由于水草可以直接吸收铵离子，进而消除鱼缸中有毒氨的危害，从这个意义上，说水草能够代替硝化细菌处理氨氮，是没有问题的。代替的意思，是说如果没有硝化细菌，我们一样可以利用水草来处理氨氮，这只是处理问题方法与途径的不同。希望大家对此能有一个正确的理解，不要把“代替”这一词理解偏了。

不少朋友觉得鸫龟先生强调水草的作用，说“水草可以代替硝化细菌处理氨氮”，是贬低硝化细菌的作用。其实并非如此，鸫龟先生从来也没有否认过硝化细菌的作用，只是强调要理性看待，没必要去神化它。硝化细菌并不是万能的，局限性很多。实际上，相对于动辄就崩溃的硝化细菌，水草养护更简单，确实更有优势。

当然，鸫龟先生这样说，也并非意味着水草和硝化细菌是对立的，不可兼得。实际上，水草和硝化细菌，二者并不冲突，具有互补的关系，养了水草以后，更容易建立稳定的硝化系统。一般来说，由于受制于食物和氧气等因素影响，开始时新鱼缸并不具备硝化细菌大量繁殖的优良条件。此时我们可以先养水草，代替硝化细菌来吸收处理氨氮，以免造成危害。在养水草的过程中，也改善了鱼缸环境，为硝化细菌的着生提供条件。由于硝化细菌在环境中广泛分布，水、土壤、空气中等都有，只要条件适宜，就可以不请自来，形成稳定的系统。鸫龟先生一直认为，自然建立的硝化系统，才是最稳定的。因为这是根据鱼缸里的环境，自发繁殖形成的，不容易崩溃。

硝化系统自然建立并完善以后，水草和硝化细菌就可以相互配合，更好的处理鱼缸中的氨氮及净化水质。水草的直接吸收，再加上硝化细菌的转化，氨氮的处理速度更快。同时硝化细菌转化后的产物硝酸根，也可以直接被水草吸收，避免出现硝酸根积累、酸化和爆藻等问题。也就是说，硝化细菌处理氨氮的短板，可以通过养水草补上，建立一个水草和微生物相结合的优良水质净化系统，更有助于养好鱼。

四、结语

硝化细菌在转化氨氮的过程中，会带来硝酸根浓度积累、水质酸化、爆藻等一系列问题。由于硝化细菌相对脆弱，繁殖速度缓慢，自然形成的硝化系统，基本需要一个月以上时间；就算是人为加入硝化细菌，最快也要几天的时间，才能开始处理氨氮。而且，硝化细菌对环境变化敏感，溶解氧、pH、温度等条件的变化，都有可能造成硝化系统崩溃，其对氨氮的处理效果是不稳定的，存在较大局限性。

铵离子是植物可以直接吸收利用的速效氮肥，用于体内氨基酸的合成，因此水草是可以吸收氨氮的，且效果比硝化细菌更为稳定、彻底，没有太多的“后遗症”。说水草不能吸收氨氮，是不可信的。实际上，水草和硝化细菌，并不是截然冲突的，二者可以相互配合，构建出水草和微生物高效氨氮处理系统，弥补硝化细菌的系列短板。

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主要参考文献：

李合生，现代植物生理学，高等教育出版社，2005。

王镜岩等，生物化学（第三版），高等教育出版社，2011。

刘佳等，水生植物对水体中氮磷的吸收与抑藻效应的研究，核农学报，2007（4）。

纪庆亮，三种水生植物氨氮耐受性和冬季净水效果研究，南京林业大学，2010。

王俊华，水生植物和放线菌对皂河污水的净化研究，西北农林科技大学，2007

张倩妮，29种水生植物对农村生活污水净化能力研究，农业资源与环境学报，2019（3）。

藕翔，三种水生植物对黑臭水体修复效果的研究，合肥工业大学，2018。

李宝珍等，植物吸收利用铵态氮和硝态氮的分子调控，植物生理学通讯，2009（1）。