Stickstoff - (Nitrogenium) - N

Erscheinungsformen

Vorkommen von Stickstoff im Rahmen des globalen geochemischen Zyklusses:

Vorkommen von Stickstoff im Meerwasser:

Vereinfachter Ozeanzyklus von Stickstoff

Bei der bakteriellen Denitrifikation wird außer molekularem Stickstoff auch Ammoniumion und Stickstoffmonoxid erzeugt. Der größte Teil des molekularen Stickstoffs und des Distickstoffmonoxids entweicht in die Atmosphäre, ein kleinerer Teil aber verbleibt im Wasser und steigt zusammen mit dem Ammoniumion erneut in die zahlreichen Phasen des oben beschriebenen Zyklus ein.

Denitrifikation in Meeresaquarien

(1) Ideale Redoxpotentialwerte sind von 100 bis 200 mV. Bei Werten unter 300 mV wird hochtoxischer Schwefelwasserstoff als Nebenprodukt erzeugt. Andererseits wird bei einem Redoxpotential von 0 bis 50 mV gefährliches NO2 freigesetzt - da der ganze Abbauprozess nicht bis zum Ende durchgeführt wird.

(2) Deswegen ist es notwendig, ein solches Refugium 24 Stunden täglich zu beleuchten, so sinkt der pH-Wert nicht und das Redoxpotential wird erhalten.

Optimale Lösung

Für den Aquarianer ist es eindeutig am einfachsten und am vorteilhaftesten, einen naturnahen Prozess der bakteriellen Denitrifikation zu erreichen und zu behalten. Um das zu erzielen, müssen folgende Bedingungen eingehalten werden:

• Ausreichende hypoxische und anoxische Zonen im Becken
  (Zonen mit sehr kleinem oder keinem Sauerstoffgehalt)
• Anwesenheit von denitrifizierenden Bakterien im Becken
• Eine Wasserdurchströmung im ganzen Volumen des Beckens
• Die denitrifizierenden Bakterien müssen eine ständige Zufuhr von schnell umsetzbarer Energie haben

Ad 1 - Anoxische und hypoxische Zonen

In Becken mit einem Volumen von über 200 Liter sollte es zu keinen Komplikationen kommen – anoxische und hypoxische Zonen bilden sich im Substrat, vorausgesetzt dass seine Höhe mindestens 6 cm beträgt und dass die Korngröße stimmt. Weiterhin bilden sich diese Zonen auch in allen größeren lebenden Steinen und bei einer ausreichenden Menge von größeren lebenden Steinen am Beckenboden ist kein Substrat nötig. Oft wird die erwünschte Nitrifikation im abgeteilten Becken mit einem langsamen Wasserlauf lediglich mithilfe von lebenden Steinen und ständiger Beleuchtung erreicht.

Ad 2 - Denitrifizierende Bakterien

Ein Ansatz von denitrifizierenden Bakterien ist grundsätzlich in jedem lebenden Stein enthalten – vorausgesetzt, dass es sich tatsächlich um einen lebenden Stein handelt. Ein Bakterienansatz ist entweder (idealerweise) in importierten lebenden Steinen enthalten, oder in importiertem lebendem Korallen-Sand, in künstlich belebten Steinen und Sand, oder in kommerziell zugänglichen Präparaten, die einen künstlich aufgezogenen Satz vieler Meeresbakterienarten beinhalten.

Ad 3 – Wasserströmung

Währenddessen die Nitrifikation ein relativ schneller Prozess ist, der eine höchst sauerstoffhaltige Umgebung fordert und meistens bei einer verhältnismäßig schnellen Wasserströmung durch den Filter verläuft, herrschen bei der Denitrifikation ganz andere Bedingungen.

Da es in diesem Fall um einen langsamen Prozess mit einem hohen Energiebedarf geht, ist eine zu schnelle Strömung unerwünscht. Die optimale Wasserströmung ist in getrennten Becken mit lebenden Steinen einfach herzustellen, dagegen aber in einem großen Becken ist es nicht mehr so einfach. Ein schneller Wasserwechsel bereitet in den modernen Becken, wo Tausende Liter Wasser pro Stunde durchlaufen, kein Problem mehr – die Strömung wird wegen der Reibung an der Oberfläche der lebenden Steinen und auf dem Beckenboden verlangsamt und hängt vom Beckenvolumen ab. Ein Problem kann das Vorkommen von toten Zonen sein, in denen der Wasserstromlauf und damit auch der Wasserwechsel extrem langsam sind. In diesen Zonen kann es zur Fällung organischer Sedimente kommen und anschließend zu sehr gefährlichen Zerfallsprozessen, die mit der Denitrifikation im Prinzip nichts gemein haben.

Ad 4 – Bakterieenergiezufuhr

Wie schon erwähnt, der Nitrifikationsprozess fordert einen ständigen, relativ hohen Bedarf an schnell umsetzbarer Energie. Nur Kohlenhydrate, umgangssprachlich als Zucker bekannt, können im Wesentlichen diesen Anforderungen entsprechen. Es ist selbstverständlich möglich mit niedermolekularen „festländischen“ Kohlenhydraten und Alkoholen zu experimentieren, diese Methoden sind aber nicht natürlich und dadurch riskant. Konkret im Fall von Alkoholen herrscht ein hohes Überdosierungsrisiko, währenddessen bei der Anwendung von bestimmten Kohlenhydraten ernsthafte Nebenwirkungen auftreten können. Die einzige natürliche Art, die denitrifizierende Bakterien zu ernähren, ist der Einsatz eines ausgeglichenen Gemisches von Kohlenhydraten, die im Naturmeerwasser vorkommen.

Literaturquellen