硝化细菌的作用 “乌鸫与乌龟”的作用，你真的了解吗？

事实上，《乌鸫与乌龟》在文章中并没有否认硝化细菌的作用，只是指出它的作用是处理氨氮，并没有从中衍生出其他神奇的能力。 而且水生植物还可以做处理氨氮的工作，效果比硝化细菌还要好，而且不会出现硝酸盐（硝态氮）积累的问题。 如果说有什么“贬低”硝化细菌的话，那就是告诉大家，一定要理性对待硝化细菌，没必要神化它。

不过，既然很多朋友对此反应强烈，至少可以说明该文章质量较差，没有把问题说清楚。 因此，《乌鸫与乌龟》决定再写两篇文章追本溯源，详细讲解鱼缸硝化细菌的作用以及为什么水草可以代替硝化细菌处理氨氮。 这也算是对这些朋友的公开回复吧。 也算是继续科普硝化细菌，供有兴趣的鱼友参考。 至于为什么需要分两篇文章来讨论？ 因为《乌鸟与乌龟》估计要详细解释这个问题至少需要一万字。 这么长的文章，而且又是枯燥的科普性质，估计没有多少人有耐心读下去。 考虑到可读性，最好单独阅读。

一、水体中氮的存在形式及氨氮的危害

说到硝化细菌的作用，我们首先得说说氮在水体中的存在形式以及氨氮的危害。 天然水体中的氮主要分为有机氮和无机氮两大类。 蛋白质、氨基酸、核酸、酰胺、氨基糖、尿素等都属于有机氮，其来源与动植物有关，包括动物粪便。 无机氮又分为氨氮（NH3）、铵态氮（NH4+）、硝态氮（包括亚硝酸盐氮和硝态氮）。 氨氮和铵态氮统称为氨氮。

在上述各种形式的氮中，铵和硝酸盐的毒性较小，在低浓度下可以认为是无害的。 亚硝酸盐有毒、致癌，但易氧化成硝酸盐。 有机氮化合物也无毒，大部分不能被植物直接吸收利用。 它们需要被微生物分解。 问题出在有机氮的分解上。 许多微生物如细菌、放线菌和真菌等都可以分泌蛋白酶来分解有机氮并释放氨（NH3）。 这些微生物称为氨化微生物，主要是细菌，因此也称为氨化细菌，因为它们分解氨。

氨是一种无色气体，具有高度刺激性和毒性。 它能灼伤皮肤、眼睛和呼吸器官的粘膜。 如果人们吸入过多，会导致肺部肿胀，甚至死亡。 关于氨的更多信息，《乌龟与乌龟》建议您直接在百度应用上方的搜索框中输入“氨”，点击搜索，关于它的知识你就会有百科全书。 它的物理性质、化学性质、毒性危害等都有详细介绍，这里不再赘述。

氨不仅对人危害很大，而且对水中的鱼也危害很大。 虽然我们把氨氮（即氨气NH3）和铵氮（即铵离子NH4+）统称为氨氮，但从危害来看，有毒的主要是氨而不是铵。 虽然有点绕，但还是希望大家能够区分，不要撞错了目标。

鱼缸中氨的主要来源有两个。 一是鱼食残渣、鱼粪便等含氮有机物（主要是蛋白质）的氨化分解； 二是鱼体内呼吸和蛋白质代谢产生的废物，通过鱼鳃和排泄孔释放到鱼缸水中。 氨对鱼类的危害主要有以下两点：

(1)氨本身有毒。 它会刺激鱼类，破坏鱼体表、鳃和消化道的粘膜，从而引起这些组织器官的出血和病理变化。 同时，氨还具有神经毒性，会损害鱼类的大脑和中枢神经系统。 严重时可导致直接中毒死亡。

(2)氨气极易溶于水，与水反应生成一水氨：

一水氨也是一种刺激性有毒物质，能弱电离产生氢氧根离子，氢氧根离子呈弱碱性，能改变鱼缸水的pH值。 这些特性会对鱼类产生不利影响。 但一水氨更严重的危害在于它具有组织渗透性，可以通过皮肤、鳃渗透到鱼体内。 当氨进入血液后，会与血红蛋白结合，使血液输送氧气的能力急剧下降，导致鱼类缺氧，称为血氨中毒。 因此，鱼类急性氨中毒的明显症状之一就是呼吸困难、呼吸急促，甚至窒息死亡。 此时，即使氧气爆炸也无法挽救患者，因为血红蛋白已被氨占据，血液无法携带氧气。 只有紧急换水才能缓解症状。 上面我们说过，对鱼有毒的是氨，而不是铵，正是这个原因。 铵离子无组织渗透性，低浓度时对鱼类无明显毒害作用。 我们要控制的是氨。

所以氨对鱼类的危害是相当严重的，可以说是鱼缸中的第一杀手。 想要养好鱼，首先要做的就是降低鱼缸中氨的含量。 绝大多数养鱼户依赖硝化细菌。 是时候介绍一下本文的主角，大名鼎鼎的硝化细菌了。

2.硝化细菌的作用是什么？

在地球的氮循环中，有一类微生物发挥着非常重要的作用。 它们能将有毒的氨氮依次转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 这个过程称为硝化作用，因此它们被称为硝化细菌。 根据分工不同，产生亚硝酸盐的细菌称为亚硝化细菌； 那些产生硝酸盐的细菌称为硝化细菌。 因此，我们通常所说的硝化细菌实际上包括两类，即亚硝化细菌和硝化细菌。 每个类别由不同属的细菌组成。 例如，亚硝化细菌包括亚硝化球菌属、单孢菌属、螺旋杆菌属和疫霉属； 硝化细菌包括硝化杆菌、球菌和棘杆菌。 硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，主要经过以下三个步骤：

(1)铵离子的生成主要是氨气溶于水生成一水氨，然后电离生成铵离子，或者氨与酸反应生成铵离子：

有的朋友可能会问，你说的铵离子和硝化细菌有什么关系呢？ 别急，我们慢慢往下看。 与通常的理解相反，硝化细菌实际上处理的不是有毒的氨，而是几乎无毒的铵离子。 为什么要单独作出这样的表述呢？ 这是因为对于铵离子的处理，除了硝化细菌之外，还可以使用其他的东西，有时效果会更好，比如我们后面要讲的水草。

(2)亚硝化细菌将铵离子转化为亚硝酸根离子：

上述反应称为亚硝化反应，生成的亚硝酸根离子也具有毒性和致癌性。 但幸运的是，它很容易被不断氧化，生成低毒的硝酸根离子。

(3)硝化细菌将亚硝酸根离子转化为硝酸根离子：

上述反应称为硝化反应，铵离子被氧化成硝酸根离子。 虽然铵离子和硝酸根离子都是低毒的，但铵离子与有毒的氨有关。 氨被氧化后，氨会通过平衡反应不断生成铵，氨会逐渐被消耗（还是一口）。 所以相当于硝化细菌将有毒的氨转化为低毒的硝酸根离子。 总的反应方程式可写为：

以上就是硝化细菌处理氨的基本过程。 这也是鱼缸中硝化细菌的主要价值，就是处理和转化有毒的氨。 这个功能对于养好鱼确实非常重要，可以保护鱼免受氨氮的伤害。

3.我们需要神化硝化细菌的作用吗？

硝化细菌有效化解了鱼缸中有毒氨氮的危害，其作用确实很重要。 不过，基于此，其他功能也都放在了硝化细菌的头上，甚至神化了，显得无所不能，这是没有必要的。 例如下面这些常见的俗语：

(1)硝化细菌可以分解鱼类食物残渣和鱼类粪便。

我不知道这个说法从何而来，但是很多人都相信。 硝化细菌处理氨氮（准确地说是铵），而不是鱼食或鱼粪。 虽然鱼缸里的氨氮来源于鱼的食物残渣或者是腐生菌分解的鱼粪便，但是你能说吃苹果就等于吃苹果树吗？ 硝化细菌不能分解鱼类食物残渣和鱼类粪便。 分解它们的是腐生细菌。 分解产物氨氮是硝化细菌的食物。

(2)硝化细菌可以使水变清澈。

它可以使水更清澈，这是关于硝化细菌的另一个神话。 很多朋友都说是真的。 我添加硝化细菌后，水变得浑浊，然后我打开过滤。 3-7天后，水变得清澈。 这不是硝化细菌的功劳吗？ 事实并非如此。 相反，水浑浊的原因可能是你添加的“硝化细菌”。

说实话，对于鱼缸水质浑浊的问题，“乌鸫与乌龟”一直很困惑。 因为无论你养龟还是养鱼，都没有添加硝化细菌，加水初期从来没有出现过鱼缸里出现白水（浑水）的现象。 比如这两个养龟的塑料缸，刚开始加水养龟时，没有添加硝化细菌，不存在白水问题，期间换水频率也不高。 尤其是9月20日左右到12月13日左右，一直没有换水。 当水蒸发较少时我才再次加水。 水底已经很脏了，但是水质很清澈，鱼儿在里面还生活得很好（海龟已经冬眠了）。 显然这不是硝化细菌的工作，因为硝化系统的自然形成需要很长时间，而且一开始不起作用。

下面的新鱼缸，加自来水24小时后添加水草，24小时后开始加鱼。 直到今天，差不多一个月前，还没有出现浑水的问题。 那么，水质的澄清是靠硝化细菌吗？ 显然不是，因为我从来没有听说过硝化细菌可以在24小时内自然建立和完善。

反过来看，很多人反映添加硝化细菌后，水先变混浊，然后变清澈，认为这是硝化细菌的作用。 事实上，水质浑浊的原因恰恰是添加的“硝化细菌”。 为什么这么说呢？ 由于活硝化细菌的保存受温度、氧气、湿度、光照等因素的影响，保存不易，极易造成死亡，影响活性。 即使是粉末状的休眠菌也有保质期，并受上述条件限制，所以不能随便保存。 因此，很多朋友早就怀疑，目前市面上的大部分硝化细菌制剂，尤其是低价产品，无论是液体还是粉末，都含有营养成分，而其中一小部分是活性未知的硝化细菌。 添加硝化细菌后，水会因为这些营养物质而变得浑浊。 与硝化细菌有关，无论是氨、铵、亚硝酸盐、硝酸盐，溶解在水中后都是无色透明的，不会造成水混浊。 然后水又变清澈了，这不是硝化细菌造成的。 真正起作用的是腐生细菌，它分解了添加的营养物质的微小颗粒，水又变得清澈了。

最后说句直白的，不要让过滤器、氧气爆炸等连续开启超过3-7天。 即使什么都不做，让水静置，三天后自然就会澄清。 这根本不是硝化作用。 细菌的作用，而是水中物理吸附沉淀、化学反应和微生物分解等自然净化过程的存在，可以使水变得清澈。

(3)硝化细菌可以治疗鱼病。

硝化细菌可以治疗鱼病也是民间流传的说法。 一旦有人在网上举报自己的鱼生病了，总会有一群朋友在下面给出建议：“硝化系统不完善”、“赶紧去除硝化细菌”等等，把硝化细菌当作灵丹妙药。

客观地说，硝化系统不完善导致鱼病是有道理的。 如上所述，水中氨的积累会导致鱼类患病甚至死亡。 不完善的硝化系统意味着氨处理不好，确实很容易导致鱼生病。 但一旦鱼生病或将其归因于不完善的硝化系统，就推荐硝化细菌是没有意义的。

硝化细菌的作用是转化氨氮，避免鱼发生氨中毒。 事实上，它起到了排毒的作用。 可用于预防氨中毒。 但当鱼生病时，氨中毒只是一方面。 多由病原细菌、真菌、病毒引起。 硝化细菌不是杀菌或杀病毒药物。 他们如何治疗疾病？ 相反，此时添加大量的硝化细菌，只会让效果变得更糟，甚至加速病鱼的死亡。 由于硝化细菌是好氧细菌，其繁殖需要水中大量的氧气，可能会导致病鱼因缺氧而死亡，得不偿失。

因此，硝化细菌在养鱼中的积极作用是应该肯定的，即硝化细菌确实可以通过转化氨氮来预防鱼类氨中毒，这是它的主要作用。 除此之外，并没有其他所谓的作用，比如分解鱼粪、净化水质、治疗鱼病等，没有必要神化它。

事实上，即使在转化氨氮时，硝化细菌的作用也远没有我们想象的强大。 由于硝化细菌的生存能力较其他细菌弱，因此不具有竞争优势。 硝化细菌是需氧自养细菌，繁殖缓慢，易受水中溶解氧、温度、pH、光照强度等条件的影响。 事实上，氨氮的处理很不稳定。 这也是很多朋友鱼缸硝化系统经常崩溃的原因。

例如，从溶解氧的角度来看，大多数学者建议保持在1.5-2.0mg/L以上。 低于0.5mg/L时，硝化作用趋于停止； 温度在15-35℃之间，最适温度为20 -30℃，低温下硝化作用容易停止； 就pH而言，微碱性最好（7.0<pH<8.5），亚硝化细菌和硝化细菌的最适pH不同。 因此，硝化细菌有很多限制条件，无法与异养腐生细菌竞争。 它们在水中的生态位是有限的，它们的作用并不像宣传的那么大。

另外，我们通常只关注硝化细菌对氨氮的转化，而选择性地忽视了转化后的硝酸根离子的危害。 是的，硝酸根离子的毒性确实比氨低。 但当浓度较高时，其危害也不容小觑。 例如，我国现行的国家生活饮用水标准（GB5749-2006）规定硝酸盐的上限为10mg/L，这意味着超过这个值就会对人体健康产生不利影响。

硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐后，不会将其从鱼缸中清除。 硝酸盐会逐渐在鱼缸内积累，且浓度不断增加。 这可以说是硝化细菌处理氨氮的局限性。 高浓度的硝酸盐，一方面会增加水中的盐度，造成盐胁迫； 另一方面，在缺氧条件下（如在底沙中），硝酸盐会重新反硝化成亚硝酸盐，甚至氨对鱼类有毒。 经验丰富的鱼友通常会定期换水来稀释硝酸盐的浓度，以避免造成伤害。

三、结论

氮以两种形式存在于水体中：有机氮和无机氮。 氨气、铵离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子都是无机氮。 其中氨和亚硝酸根离子是有毒的，而其他的在低浓度下可以认为是无毒的。 有机氮可被氨化细菌分解产生氨气，造成氨氮危害。 硝化细菌可以将氨氮转化为低毒的硝酸盐，这是它的主要功能。 此外，声称硝化细菌可以分解鱼类食物残渣和粪便、净化水质清澈、甚至预防鱼类疾病等，都是无理的“神话”。 我们应该理性看待硝化细菌的作用。

事实上，即使在转化有毒氨氮方面，硝化细菌的效果也没有宣传的那么强。 由于硝化细菌是自养细菌，繁殖缓慢，易受温度、pH、溶解氧等环境条件变化的影响，其向氨氮的转化不稳定。 单纯依靠硝化细菌是不可能真正养鱼的，对此我们应该有清醒的认识。

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