Wie Nitrit in das Aquarienwasser kommt

Häufige Ursachen für hohe Nitritwerte

  • Das Leitungswasser enthält bereits viel Nitrit.
  • Bei der Zersetzung von toten Tieren, z. B. Fischen oder Schnecken, entsteht Nitrit.
  • Im Stickstoffkreislauf entsteht Nitrit beim Abbau organischer Stoffe.
  • In neuen Aquarien entsteht zwangsläufig der so genannte Nitritpeak.
  • Zu frühes Einsetzen von Fischen nach der Neueinrichtung eines Aquariums
  • Falsche Filterpflege, z. B. zu häufige oder zu gründliche Reinigung
  • Zu niedriger Sauerstoffgehalt (1 – 2 mg/Liter) bei hohem Nitratgehalt (mehr als 100 mg/Liter). Nitrat wird dann zu Nitrit reduziert.
  • Zu starke Fütterung
  • Medikamente im Wasser

Nitrifikation

Als Nitrifikation bezeichnet man die Umwandlung von Ammonium und Ammoniak durch Bakterien in Nitrit.

Fische geben im Rahmen ihres Stoffwechsels Ammonium und Ammoniak in das Aquarienwasser ab. Eine bestimmte Gruppe von Bakterien, die so genannten Nitrosomonas, wandeln Ammonium oder Ammoniak in Nitrit um. Eine andere Bakteriengruppe, die so genannten Nitrobacter wandeln das entstandene Nitrit anschließend in Nitrat um.

Nitrosomonas

In einem neuen Aquarium befinden sich relativ wenige Bakterien, die Ammonium und Ammoniak in Nitrit umwandeln. In den ersten Tagen und Wochen müssen sich diese Nitrosomonas so stark vermehren, dass sie das Ammonium und Ammoniak, das die Fische später erzeugen, möglichst schnell und vollständig in Nitrit umwandeln.

Nitrobacter

Sobald Nitrit im Wasser ist, vermehrt sich auch die zweite Bakteriengruppe, die das Nitrit weiter in Nitrat umwandelt. Diese Nitrobacter benötigen ca. 2 Wochen, bis sie sich entsprechend vermehrt haben. In der Zwischenzeit entsteht mehr Nitrit als umgewandelt wird. Der Nitritwert im Aquarium steigt ständig an. Der so genannte Nitritpeak entsteht. Erst wenn soviele Nitrobacter im Aquarium vorhanden sind, dass mehr Nitrit abgebaut wird als neu entsteht, geht der Nitritpeak allmählich zurück.

Ammoniak und Nitrit sind giftig.

Ammoniak und Nitrit sind für Fische giftig. Deshalb dürfen erst dann Fische in ein Aquarium gesetzt werden, wenn der anfängliche Nitritpeak vorüber ist.

Die Bakterien leben im Filter.

Nitrosomonas und Nitrobacter siedeln sich bevorzugt in feinporigen Materialien an, wie Schaumstoffmatten, Siporax usw.

Nitritwert senken

OpenClipart-Vectors / Pixabay

Ausführliche Anleitung zur Senkung des Nitritwerts finden Sie hier. Die schnellste Maßnahme gegen erhöhte Nitritwerte sind mehrere große Wasserwechsel. Bei tödlich hohen Nitritwerten können mehrmals am Tag jeweils ca. 80 % Wasser gewechselt werden.

Dauerhaft lässt sich der Nitritwert nur dann auf eine ungefährliche Höhe senken, wenn der Fischbesatz nicht zu hoch und ein eingefahrener Filter vorhanden ist. Das Einfahren des Filters kann beschleunigt werden, wenn alter Filterschlamm aus einem eingefahrenen Aquarium in den neuen Filter gegeben wird. Muss der Schlamm länger als eine Stunde transportiert werden, sollte der Transportbeutel hin und wieder geschüttelt werden.
Steht kein Filterschlamm zur Verfügung kann ggf. auf Bakterienkonzentrate aus dem Handel zugegriffen werden.

Die Fütterung wird reduziert bzw. möglichst ganz eingestellt, bis der Nitritwert gesunken ist, damit möglichst wenig neues Nitrit entsteht.

Nitrittest überprüfen

Messstäbchen und Messflüssigkeiten können falsche Werte anzeigen, wenn sie z. B. überaltert sind. Für eine schnelle Überprüfung wird etwas Wasser gekocht. Den Wasserdampf lässt man an einer sauberen Kunststofffläche kondensieren. Bei diesem Wasser muss der Nitrittest einen Nitritwert von 0 anzeigen, weil es sich um destilliertes Wasser handelt.

Nitritpeak im Aquarium

Was ist der Nitritpeak?

Nitrat und Nitrit
PublicDomainPictures / Pixabay

In einem neu eingerichteten Aquarium gibt es nur wenige Bakterien. Wenn organische Stoffe, z. B. Pflanzen, Fische und Fischfutter, in das Aquarium kommen, wird beim Zerfall oder als Ergebnis ihres Stoffwechsels Ammonium und Ammoniak in das Wasser abgegeben. In saurem Wasser entsteht mehr Ammonium, in alkalischem Wasser mehr Ammoniak. Während Ammonium relativ ungefährlich ist und von Pflanzen als Dünger verbraucht wird, ist Ammoniak sehr giftig.
Ammonium und Ammoniak werden durch Bakterien, die so genannten Nitrosomonas, in ebenfalls giftiges Nitrit umgewandelt. Andere Bakterien, die so genannten Nitrobacter, wandeln das Nitrit in Nitrat um. Nitrat wird von den Pflanzen als Dünger verwendet. Überschüssiges Nitrat wird mit Wasserwechseln aus dem Aquarium entfernt.

In einem neu eingerichteten Aquarium müssen sich genug Bakterien angesiedelt haben, damit diese Abbauprozesse effektiv arbeiten. Je mehr Nahrung die Bakterien erhalten, desto stärker vermehren sie sich.
Die Bakterien siedeln sich bevorzugt auf dem Filtersubstrat und im Bodengrund an. Die Nitrit erzeugenden Bakterien vermehren sich erst dann, wenn ausreichend Ammonium und Ammoniak vorhanden ist. Die Bakterien, die Nitrat erzeugen, vermehren sich erst dann, wenn genug Nitrit zur Verfügung steht.
Allerdings wird die Entwicklung von Nitrobacter zunehmend gehemmt, je stärker der Nitritwert über 1 mg/Liter ansteigt.

In einem neuen Aquarium sammelt sich also zuerst eine bestimmte Menge Ammonium und Ammoniak an. Wenn sich die Nitrosomonas genug vermehrt haben, erzeugen sie immer mehr Nitrit, bis das Ammonium und Ammoniak im Wasser immer weniger wird. Da noch nicht genug Nitrobacter im Aquarium sind, steigt der Nitritwert im Wasser an. Dieser Anstieg wird Nitritpeak genannt. Aufgrund des immer besseren Nahrungsangebots vermehren sich schließlich auch die Nitrobacter. Da die Zellteilung der Nitrobacter mit einem Tag relativ lange dauert, steigt der Nitritwert zunächst noch schneller an als durch die sich vermehrenden Bakterien abgebaut werden kann.

Mit der Zeit wird immer aber immer mehr Nitrit in Nitrat umgewandelt, bis schließlich auch der Nitritwert langsam sinkt. Mit der Zeit bildet sich so ein Gleichgewicht, in dem so viele Schadstoffe abgebaut werden wie neu entstehen. Dazu müssen natürlich ausreichend große Besiedlungsflächen für die Bakterien vorhanden sein.

Weil in einem Aquarium ohne spezielle Vorkehrungen im Regelfall Nitrat nur von den Pflanzen verbraucht wird, muss das zuviel erzeugte Nitrat durch Wasserwechsel entfernt werden. Es gibt aber auch spezielle Nitratfilter, in denen Nitrat weiter umgewandelt wird. Bleibt überschüssiges Nitrat im Aquarium, besteht die Gefahr, dass sich Algen stark verbreiten, die Nitrat ebenfalls als Nährstoff nutzen.

Nitrit ist für Fische giftig und viele neu eingesetzte Fische sterben in neu eingerichteten Aquarien wegen des Niritpeaks. Deshalb muss ein neues Aquarium unbedingt eingefahren werden, bevor Fische eingesetzt werden. Damit das Einfahren möglichst schnell geht, also damit sich die erforderlichen Bakterien möglichst schnell vermehren, kann ein neuer Filter mit Filterschlamm aus einem alten Aquarium angeimpft werden. Nach dem anfänglichen Nitritpeak werden erst wenige Fische eingesetzt. Der Besatz wird dann langsam erhöht. Die Bakterien müssen sich immer wieder an die Menge der abzubauenden Schadstoffe anpassen. Ansonsten können sich zu viele Schadstoffe ansammeln und zu Erkrankungen oder Todesfällen unter den Fischen führen.

Wie hoch ist der Nitritpeak?

Wie viel Nitrit entsteht, wie hoch der Nitritpeak also ist und wie lange er dauert, hängt davon ab, wie viele Fische im Aquarium sind, wie stark gefüttert wird usw. Bei vielen Fischen und starker Fütterung ist der Nitritpeak hoch. Bei wenigen Fischen und geringer Fütterung ist der Nitritpeak niedriger. Ein konkreter Wert kann nicht angegeben werden, weil zu viele Faktoren den Wert beeinflussen. Dazu gehört auch, wie viele Bakterien am Anfang im Aquarium sind und wie schnell sie sich aufgrund der vorliegenden Bedingungen vermehren.

Dauer und Höhe des Nitritpeaks werden beeinflusst von
  • der Futtermenge
  • der Aquariengröße
  • der Filtergröße
  • der Wasserwechselmenge
  • dem Sauerstoffgehalt
  • dem pH-Wert
  • der Temperatur
  • dem Pflanzenwuchs
  • der Belastung des Leitungswassers
  • der Anzahl Bakterien, mit der das Aquarium angeimpft wird

Wie lange dauert der Nitritpeak?

In der Regel wird davon ausgegangen, dass nach ca. 4 Wochen Einfahrzeit der Nitritpeak vorüber ist. Je nach Bedingungen kann der Peak aber auch erst nach 8 oder mehr Wochen auftreten. Ebenso gibt es Aquarien, in denen nach der Neueinrichtung gar kein Nitritpeak festgestellt wurde. Mit einem Sicherheitsfaktor empfiehlt es sich deshalb nach 4 bis 6 Wochen erste Fische in ein neu eingerichtetes Aquarium zu setzen.

Mit einem Nitrittest kann bei regelmäßigen Messungen einfach festgestellt werden, wann der Nitritpeak beginnt und wann der Peak beendet ist.
Nach dem Einsetzen von neuen Fischen ändern sich die Bedingungen im Aquarium. Es können danach mehr Schadstoffe anfallen als bisher von den Bakterien abgebaut wurden. Möglicherweise müssen sich die Bakterien jetzt erst nochmals vermehren, bis die Abbauleistung groß genug ist. Es kann also ein weiterer, aber in der Regel kleinerer Peak auftreten. Wird der Besatz leicht erhöht, ist der Effekt kaum messbar. Wird der Besatz stark erhöht, kann aber durchaus ein starker Peak folgen. Es ist deshalb sinnvoll auch bei Besatzänderungen den Nitritwert eine Zeit lang mit Tests zu überwachen.

Wird während der Einfahrphase Wasser gewechselt?

Argumente für Wasserwechsel in der Einfahrphase

  • In der Einfahrzeit entstehen Schadstoffe schneller als sie abgebaut werden. Werden diese Stoffe nicht beseitigt, entstehen Algen.
  • Mit frischem Wasser wird auch Sauerstoff in das Becken gebracht. Die Nitrifikation wird verbessert und die Bakterien entwickeln sich schneller.
  • Während des Einfahrens sinkt das Redoxpotenzial. Frischwasser gleicht dies aus.
Argumente gegen Wasserwechsel in der Einfahrphase
  • Durch Wasserwechsel wird den Bakterien die Nahrungsgrundlage entzogen.
  • Erst die Anreicherung von Schadstoffen in der Einfahrphase führt dazu, dass sich so viele Bakterien entwickeln, wie bei späterer Belastung des Aquariums zum Schadstoffabbau notwendig sind.
  • Algen entstehen erst später, nicht kurz nach der Einlaufzeit.
  • Wasserwechsel sind erst erforderlich, wenn zu viel Nitrat erzeugt wird.
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Filter einfahren

In einem eingefahrenen Aquarium sind genug Bakterien vorhanden, so dass die Schadstoffe weitgehend abgebaut werden. Ein Teil der Bakterien befindet sich auch im freien Wasser bzw. wird aus dem Filter in das freie Wasser gespült. Wenn ein neuer Filter an das Aquarium angeschlossen wird, gelangen so auch Bakterien in den neuen Filter. Mit der Zeit pendelt sich das System so ein, dass in beiden Filtern so viele Bakterien sind, wie Nahrung, d. h. Ammonuim/Ammoniak und Nitrit vorhanden ist.

Dissoziationsgleichgewicht zwischen Ammonium und Ammoniak

Das Verhältnis zwischen Ammonium und Ammoniak hängt vom pH-Wert ab. Bei niedrigen pH-Werten liegt relativ mehr Ammonium vor, bei höheren pH-Werten liegt relativ mehr Ammoniak vor. Ammoniak ist giftig.

Welche Konzentration an Ammoniak die Fische vertragen, hängt vom Gehalt an Sauerstoff und Kohlendioxid im Wasser ab. Die Giftwirkung wird wesentlich verstärkt, wenn wenig Sauerstoff oder wenig Kohlendioxid vorhanden ist.

Ammonium ist nicht wie oft geschrieben wird ungiftig ist. Ammonium wirkt z.B bei den meisten Pflanzen als Zellgift. Ammonium wird in den meisten Pflanzen deshalb schnell in die Aminosäure Glutamin umgewandelt.
Ammonium ist aber bei weitem nicht so stark giftig wie Ammoniak. Gefährlich ist die mögliche Umwandlung von Ammonium in Ammoniak bei höheren pH-Werten im Fischkörper, z. B. im Blut, und im Aquarienwasser.

Fische scheiden durch Diffusion Ammoniak über die Kiemen aus, da der Ammoniakgehalt im Blut höher ist als im umgebenden Wasser. Atmen die Fische bei genug Sauerstoff langsam und ruhig, wird das Wasser im Bereich der Kiemen durch ebenfalls abgegebenes Kohlendioxid stark angesäuert. Der pH-Wert im Kiemenbereich sinkt so und verschiebt das Gleichgewicht zwischen Ammonium und Ammoniak in Richtung Ammonium. Das giftige Ammoniak (NH3) wird quasi zu unschädlichem Ammonium (NH4+) umgewandelt, indem ein H+ Ion angehängt wird. Nach der Fütterung besteht erhöhter Sauerstoffbedarf und es wird vermehrt Ammoniak ausgeschieden.

Der pH-Wert der Körperflüssigkeiten von Fischen liegt immer über 7,2. Schon bei einem kleinen Mangel an CO2 im Wasser oder an Sauerstoff im Fischkörper atmet der Fisch schneller. Tritt dadurch auch im Körper ein CO2-Mangel auf, steigt der pH-Wert der Körperflüssigkeiten weiter. Es entsteht aus dem Ammonium im Blut immer mehr Ammoniak. Dies wirkt sich besonders auf das Kiemenepithel aus, weil hier Blut und Wasser direkten Kontakt haben.

Die Giftigkeit wird also weniger durch das Ammoniak im freien Wasser bestimmt, sondern durch die Ausscheidung von Ammoniak durch den Fisch und die Ansäuerung des Wassers im Bereich der Kiemen durch Kohlendioxid.

Ein Wassertest für Ammonium bzw. Ammoniak kann deshalb noch unschädliche Werte anzeigen, während für den Fisch schon eine kritische Situation besteht, z. B. nach der Fütterung bei CO2– oder Sauerstoffmangel.

Die Ausscheidung von Ammoniak wird beeinflusst durch
  • die Zusammensetzung des Futters
  • körperliche Anstrengung
  • evtl. schlechte Sauerstoffversorgung
Die Ansäuerung des Wassers im Kiemenbereich wird beeinflusst durch
  • den Sauerstoffgehalt – zu wenig Sauerstoff führt zu schneller Atmung und verhindert die Ansäuerung

Ist nur wenig Sauerstoff und Kohlendioxid im Wasser, können Fische schon bei 0,01 mg Ammoniak/Liter sterben, wenn sie stark proteinhaltiges Futter bekommen. Wenn dagegen genug Sauerstoff und Kohlendioxid vorhanden sind, können Fische auch 0,1 mg Ammoniak/Liter problemlos verkraften.

Dissoziationsgleichgewicht zwischen Nitrit und salpetriger Säure

Sowohl Nitrit als auch salpetrige Säure sind giftig. Auch das Gleichgewicht zwischen Nitrit und salpetriger Säure hängt vom pH-Wert und der Wassertemperatur ab. Ein niedriger pH-Wert oder eine niedrige Temperatur verschieben das Gleichgewicht in Richtung der salpetrigen Säure. Während salpetrige Säure als Molekül ungehindert in den Fisch diffundieren kann, muss Nitrit vom Fisch aktiv aufgenommen werden. Während die Giftigkeit von Nitrit mit Hilfe von Salz verringert werden kann, kann die Giftigkeit der salpetrigen Säure nur durch eine Anhebung des pH-Werts verringert werden.

In der Fachliteratur werden Grenzwerte für die Giftigkeit, d. h. für die höchste zulässige Konzentration, deshalb anhand der salpetrigen Säure definiert. Bei Karpfen ist der Grenzwert 0,0004 mg je Liter.

Der optimale pH-Bereich für die Nitrifikation

In der Aquaristik sind die bekanntesten Bakterien, die Ammonium aufnehmen und in Nitrat umwandeln, die Gruppen Nitrosomas und Nitrobacter. Nitrosomas oxidieren Ammonium und Ammoniak, d. h. sie wandeln Ammonium und Ammoniak mit Hilfe von Sauerstoff in Nitrit um. Nitrobacter oxidieren Nitrit, d. h. sie wandeln Nitrit mit Hilfe von Sauerstoff in Nitrat um.
Diese Bakterien wandeln die jeweiligen Schadstoffe bei einem pH-Wert zwischen 7 und 8 am Besten um.

Die Ammonium oxidierenden Nitrosomas scheiden salpetrige Säure (HNO2) aus, die in H+ und Nitrit zerfällt. Der pH-Wert sinkt. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen NH3 und NH4+ zu Gunsten des ungiftigeren Ammoniums. Gleichzeitig senken die Nitrosomas durch ihren Verbrauch den Gehalt an Ammonium und damit indirekt auch den Gehalt an Ammoniak.
Auch das Gleichgewicht zwischen salpetriger Säure und Nitrit hängt vom pH-Wert ab. Je höher der pH-Wert ist, desto stärker verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen HNO2 und NO2 in Richtung des Nitrits. Weil Nitrit giftiger ist als salpetrige Säure, werden die Ausscheidungsprodukte der Nitrosomas giftiger, je höher der pH-Wert wird. Gleichzeitig verringern aber die Nitrit oxidierenden Nitrobacter den Nitritgehalt.
Bei niedrigen pH-Werten entsteht relativ mehr salpetrige Säure. Diese zerstört die Karbanathärte, so dass der pH-Wert zusätzlich sinkt. Die salpetrige Säure senkt die Karbonathärte um etwa 0,45° d, für je 10 mg/Liter Nitrat, dass durch die Nitrifikation entsteht.
Neben dem pH-Wert bestimmt auch die Wassertemperatur in welche Richtung sich die Gleichgewichte verschieben.

Im Idealfall gibt es ein Gleichgewicht zwischen Nitrosomas und Nitrobacter, so dass eine vollständige Nitrifikationskette vorliegt.

Wird der Stoffwechsel einer der beiden Bakteriengruppen gestört, z. B. durch eine Veränderung des pH-Werts, verändert sich die Konzentration von Ammonium und Nitrit. Bei höheren pH-Werten kann so viel Nitrit entstehen, dass der Nitritwert für die Bakterien selbst giftig wird. Bei niedrigen pH-Werten kann die Konzentration an salpetriger Säure giftig werden. Bei niedrigeren pH-Werten kann dazu soviel Ammonium und abhängig davon Ammoniak entstehen, dass ebenfalls für die Bakterien giftige Konzentrationen entstehen. In einem basischen Millieu wirkt eine stärkere Konzentration von Ammoniak auf die Nitrit oxidierenen Nitrobacter giftig. In beiden Fällen wird die Nitrifikation gestört.

Sehr niedrige pH-Werte

Bei pH-Werten unter 5 stellen Nitrosomas und Nitrobacter ihr Wachstum ein. Der Stoffwechsel wird zwar verlangsamt, aber die Bakterien sterben nicht ab. Die Abbauleistung der Bakterien verringert sich jedoch. Sobald der pH-Wert wieder erhöht wird, wird die Abbauleistung wieder höher. Der Abbau der Schadstoffe wird bei niedrigen pH-Werten von anderen Bakterienarten, Hefen und Pilzen übernommen. Bei einem langsamen Absenken des pH-Werts besteht deshalb keine Gefahr, dass ein Nitritpeak auftritt.

Experimente

Tests unterstützen die Aussage, dass auch bei einer Absenkung des pH-Werts auf ca. 4 eine Nitrifikation stattfindet. Hinweise deuten darauf hin, dass die Denitrifikation in Nitratfiltern bei einem pH-Wert unter 6 gestört ist. Evtl. ist ein Enzym empfindlich gegen Säure, so dass weniger Nitrit reduziert wird.

Bakterien wandeln Nitrit in Nitrat um.

Bakterien, die Nitrit im Aquarium abbauen und in Nitrat umwandeln, werden Nitrobakter genannt. Noch ehe ein messbarer Nitritwert im Aquarium vorliegt, ist genug Nitrit vorhanden, damit sich Nitrobakter vermehren können. Die Zellteilung der Bakterien dauert etwa einen Tag. Der Nitritwert steigt zu Beginn deshalb schneller an als sich die Bakterien vermehren können. Das entstehende Nitrit kann deshalb nicht vollständig von den Bakterien abgebaut werden. Es kommt zum so genannten Nitritpeak.

Beim Einfahren des Aquariums sollte die Futtermenge, die in das nicht besetzte Aquarium gegeben wird, langsam so gesteigert werden, dass schließlich so viel Futter gegeben wird, wie auch später den Fischen gegeben wird. Damit ist die Belastung des Aquariums ungefähr so hoch, wie später bei besetztem Aquarium. Die Bakterienmenge kann sich so auf die künftige Belastung einstellen.
Ansonsten kann es beim Einsetzen der Fische zu einem weiteren Nitritpeak kommen, wenn mehr Nitrit erzeugt wird als durch die vorhandenen Bakterien abgebaut werden kann. Die Bakterien müssen sich erst wieder vermehren, bis auch dieser Peak abgebaut werden kann.

Wenn mehr als 1 mg/Liter Nitrit vorhanden ist, wird die Entwicklung der Bakterien zunehmend gehemmt.

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Letzte Aktualisierung am 11.09.2019 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API