Acquario

Composti azotati:

Ammoniaca, Nitriti e Nitrati

Azoto e composti azotati

L’azoto è l’elemento fondamentale delle proteine. Ogni organismo vivente è fatto di proteine, ed ogni organismo vivente deve fabbricare o ingerire proteine esterne per poterle metabolizzare, vivere e crescere; una parte però viene espulsa sotto forma di escrementi sia solidi che liquidi, in particolare i pesci producono l’equivalente della nostra urina attraverso le branchie o in piccola parte attraverso il loro corpo. Il restante lo producono attraverso le feci.
In termini semplici ogni organismo deve produrre o ingerire proteine cioè composti azotati, e costantemente ne deve eliminare una parte, cioè eliminerà composti azotati. Tanto per fare una battuta….. ci si potrebbe chiedere.. ma non sarebbe meglio che si tenesse quelle che ha? In modo da non produrre sostanze di rifiuto? ….purtroppo o per fortuna non è così, perchè la vita ha le sue logiche dietro le quali ci sono ragionevoli motivi per funzionare in questa maniera. Così è se vi pare (come diceva Pirandello).

Sopra trasformazione dei composti azotati in una situazione ottimale.

Maturazione

Brevemente ricordo cosa accade durante la maturazione; durante questa fase (della durata di circa 20-40 giorni) avverrà una variazione del quantitativo e una trasformazione dei composti azotati come descritto nell’immagine qui sotto. In realtà questi valori cambiano perchè il primo prodotto, l’ammoniaca, si trasforma nel secondo prodotto, cioè i nitriti (NO₂), che poi si ritrasforma nel terzo composto cioè i nitrati (NO₃). Sottolineo che questo accade di solito durante la maturazione in un periodo di 20-40 giorni dall’inizio dell’avvio dell’acquario.

Una volta terminato questo processo (cioè dopo i 20-40 giorni), in una situazione ottimale la trasformazione di questi tre composti azotati cioè l’ammoniaca, i nitriti e i nitrati avviene in maniera rapida, e i primi due (ammoniaca e nitriti) non sono misurabili perchè vengono ossidati immediatamente l’uno nell’altro fino a trasformarsi in nitrati (NO₃). Quindi ammoniaca e nitriti non aumenteranno più come sul grafico sopra ma aumenteranno solo i nitrati come indica la linea tratteggiata (dei nitrati) del grafico sotto. La logica conseguenza sarà solo un accumulo di nitrati (NO₃) che possono avere la tendenza ad aumentare all’infinito.

Ammoniaca

Se dopo aver fatto maturare per bene il proprio acquario abbiamo ancora alti livelli di ammoniaca (NH₄⁺o NH₃), c’è qualche problema nell’acquario. La stessa cosa vale se questo accade dopo un periodo di ottimale funzionamento dell’acquario, quindi se ci troviamo a misurare alti livelli di ammoniaca (e/o nitriti, NO₂) significa che il filtro non sta funzionando, oppure che si sta decomponendo qualcosa (di grosso) che può essere una grossa pianta o un grosso animale. Oppure che l’ambiente non è ben ossigenato, oppure che il fondo sta marcendo.

Di solito si generalizza parlando di ammoniaca, ma approfondendo il discorso e volendo essere precisi il primo prodotto azotato di rifiuto può essere ammoniaca (NH₃) o ammonio (NH₄⁺),  perchè l’uno si trasforma nell’altro a secondo del ph e dalla temperatura, cioè a secondo del ph e della temperatura avremo una percentuale differente di ammoniaca e ammonio solubilizzato in acqua come si può comprendere dal grafico qui sotto:

Riassumendo, a pH inferiore a 2, troviamo solo ioni ammonio (NH₄⁺). Da 2 a 6 c’è il 99,9% di ioni ammonio e, da 6 a 7 più o meno il 99,5%. Quando il pH è 8, si ha una riduzione del 5% di ioni ammonio (95,0%).

La relazione fra ammoniaca e ammonio è controllata dalla seguente equazione chimica:

NH₃ + H₂O <-> NH₄⁺ + OH^–

Qui sotto una tabella dei valori in percentuale di ioni NH₃ e NH₄⁺ in base al ph nell’intervallo di ph compreso tra 6 e 12. Si può notare che sono presenti entrambi ma in una percentuale variabile in base al crescere o diminuire del ph. A ph di circa  9,10 e 9,30 le due forme di NH sono più o meno equamente presenti.

Come dicevamo, in realtà questa percentuale può variare di poco anche in base alla temepratura (oltre che del ph). Qui sotto una tabella dei valori in percentuale di ioni NH₃ in base al ph nell’intervallo di ph compreso tra 7 e 10,2 e la temperatura tra 4 e 34 gradi Celsius. Questa tabella può essere utile soprattutto se si allevano pesci tipo i pesci rossi, medaka, koi, ecc.. che hanno un ampio intervallo di allevamento nei riguardi della temperatura.

La tabella qui sotto prende in considerazione il quantitativo in percentuale delle 2 forme di NH, a secondo del ph (intervallo tra 7 e 12), e della temperatura (intervallo tra 0 e 30 gradi Celsius) mostrando in maniera chiara il leggero scostamento della percentuale dei 2 composti NH in base alla temperatura.

Molti siti descrivono una diversa tossicità tra le 2 differenti forme di ammoniaca, secondo me non ha nessuna utilità decrivere i livelli di tossicità perchè la presenza di ammoniaca rappresenta comunque uno squilibrio nell’ottimale conduzione dell’acquario, della vasca utilizzata o del laghetto, e la possibilità di forte pericolo di salute o morte dei nostri amati animali acquatici. Quindi per un acquariofilo è importante sapere che per la salute dei nostri amati animali è bene avere questi valori sempre a zero!! Condizione tra l’altro semplice se l’acquario, contenitore o laghetto è ben proporzionato nei volumi, nel numero degli animali, nelle luci, nel filtro e nella conduzione generale.

Nitriti

I Nitriti NO₂ sono il prodotto dell’ossidazione dell’ammoniaca, sono molto tossici, nella tabella sotto il quantitativo minimo tossico è 1 milligrammo litro, se ci riflettiamo sopra è un quantitativo piccolissimo ma estremamente dannoso e mortale per numerosi animali o invertebrati acquatici. Per quegli animali che apparentemente non manifestano sintomi si tenga conto che con il passare del tempo può creare danni irreversibili. Per abbassarlo spesso è sufficiente un ossigenatore o un consistente cambio d’acqua. In un acquario avviato si possono rialzare i nitriti nel caso di mal funzionamento del filtro: ad esempio se il filtro è troppo sporco, se il filtro è piccolo, se è mal organizzato nella combinazione/composizione dei materiali filtranti, o se muoino i batteri responsabili della della trasformazione dei nitriti a nitrati (questi ultimi meno tossici e più tollerati dagli animali acquatici). In un acquario dove tutto funziona bene i nitriti (NO₂) devono essere a zero, questo significa che tutti i nitriti vengono trasfomati in nitrati (NO₃).

 Nitrati

Come già descritto in precedenza i nitrati (NO₃) sono l’ultimo prodotto di trasformarmazione dei composti azotati in acqua. Questi in linea teorica tendono ad aumentare all’infinito se non assorbiti dalle piante, trasformati in biofilm o se non rimossi tramite i cambi dell’acqua. Di solito sono dei forti stimolatori algali, e la crescita algale è direttamente proporzionale al quantitativo contenuto in acquario.

Hanno livelli tossici molto inferiori ai nitriti (NO₂), ma sono anche loro tossici quando si supera un certo livello, inoltre il livello di tossicità varia da pesce a pesce e da invertebrato ad invertebrato, mediamente si può dire che è meglio mantenere dei valori bassi inferiori ai 10-20 milligrammi litro. Spesso sopra i 20-60 milligrammi litro si può avere una proliferazione batterica o microbica potenzialmente pericolosa che può favorire lo sviluppo di malattie latenti o di cui i pesci sono portatori senza evidenti sintomi. Tra i 60-100 milligrammi litro se l’acquario è ben illuminato si sviluppa spesso una forte fiorituta algale (che comunque abbassa o blocca l’innalzamento dei composti azotati e quindi anche dei nitrati). Spesso gli effetti negativi si possono vedere nel lungo periodo perchè possono appunto provocare effetti collaterali in alcuni pesci o invertebrati dopo mesi di apparente salute. Il livello tossico letale medio è circa 100-200 milligrammi litro, in questo livello generalmente si può verificare un blocco della crescita delle piante e un mal funzionamento del filtro.

Si noti che mentre 1 milligrammo litro di nitriti (NO₂) è estremamente tossico se non letale per molti pesci, 1 milligrammo di nitrato (NO₃) è tranquillamente tollerato da qualunque essere acquatico. I gamberetti che sono gli animali più sensibili inizano ad accusare qualche problema dopo un livello di 10-20 milligrammi litro. Ricordo però che i livelli di tolleranza variano di molto da pesce a pesce e da invertebrato ad invertebrato.

Denitrificazione

In determinate circostanze si possono creare meccanismi di denitrificazione, cioè l’azoto nitrato viene trasformato in azoto gassoso. Esistono appositi apparecchi denitrificatori (o filtri denitratori) per far funzionare questa reazione. Per il momento non è indispensabile comprendere come accade questo o sfruttare questa possibilità per diminuire i livelli di azoto in acquario; mi riservo di parlarne in un futuro articolo.

Smaltimento Ammoniaca, Nitriti e Nitrati da parte delle piante

Questi tre composti organici possono essere assorbiti anche direttamente dalle piante senza che si trasformino nell’ultimo composta azotato cioè il nitrato. Esistono addirittura piante che conservano direttamente l’ammoniaca in vescicole nei tessuti fogliari. Ovviamente non tutte le piante assorbono direttamente ammoniaca. In passato si pensava che solo dopo la loro trasformazione finale in NO₃, questo veniva assorbito dalle piante. C’è chi è convinto ancora oggi che le piante assorbano solo gli NO_3, affermazione parzialmente vera. Nello specifico esistono piante che privilegiano l’assorbimento di un composto azotato rispetto all’altro (se non fosse chiaro i composti azotati sono questi NH₃ e NH₄⁺, NO₂, NO₃). Qui sotto un elenco di alcune piante (acquatiche o palustri) suddivise in base alla preferenza di assorbimento del tipo di composto azotato:

Piante che preferiscono l’ammonio:

• • • Agrostis canina
    • Amphibolis antarctica
    • Callitriche hamulata
    • Ceratophyllum demersum
    • Cymodocea rotundata
    • Drepanocladus fluitans
    • Eichhornia crassipes
    • Elodea densa
    • Elodea nuttallii
    • Fontinalis antipyretica
    • Halodule uninervis
    • Hydrocotyle umbellata
    • Juncus bulbosus
    • Jungermannia vulcanicola
    • Landoltia punctata
    • Lemna gibba
    • Lemna minor
    • Marchantia polymorpha
    • Myriophyllum spicatum
    • Pistia stratiotes
    • Potamogeton alpinus
    • Ranunculus fluitans
    • Salvinia molesta
    • Salvinia natans
    • Scapania undulata
    • Sphagnum
    • Spirodela oligorrhiza
    • Thalassia hemprichii
    • Thalassia testudinum
    • Zostera marina

Piante che preferiscono il nitrato:

• • • Echinodorus ranunculoides
    • Littorella uniflora
    • Lobelia dortmanna
    • Luronium natans

Quali sono i casi di emergenza in cui possono alzarsi nitriti e nitrati?

Elencare tutti i casi è abbastanza complesso, elencherò i più diffusi e quelli che ho imparato dai miei passati errori nella mia esperienza, o mi è capitato di leggere sui social, o mi è capitato di dover risolvere facendo assistenza.

• Spesso nel caso del filtro sottodimensionato, l’acquario può funzionare per bene per diversi mesi, poi per un naturale cambio della chimica dell’acqua, ed un lento accumulo di sostanza organica come biofilm nel fondo sulle pareti o nel filtro, la situazione collassa, il biofilm muore tutto insieme rilasciando grossi quantitativi di sostanza in decomposizione, inoltre in fase di decomposizione si può verificare un forte aumento di microrganismi e macro organismi che morendo creano un aumento di composti azotati
• Nel caso di un aumento della popolazione dei pesci o degli invertebrati in seguito a riproduzione degli stessi. L’aumento degli animali aumenta anche il quantitativo di cibo somministrato di conseguanza ci sarà un maggior quantitativo di sostanza organica di rifiusto (feci, e ammoniaca da respirazione branchiale) da trasformare in composti meno tossici che poi dovranno essere assorbiti dalle piante. Spesso in questo caso possono aumentare sia i nitriti che i nitrati
• Blocco della crescita delle piante, nel mometo che la produzione della sostanza organica di rifiuto dopo la trasformazione non viene assorbita dalle piante, si accumula nell’acquario facendo alzare molto spesso i nitrati NO₃
• Aumento spropositato di lumache o planarie, anche queste possono produrre sostanze di rifiuto ed aumento di NO_{2 e} NO₃
• Aumento spropositato di alghe unicellulari o altre alghe che in conseguenza di un cambio di chimica possono morire in massa e inquinare l’acqua specialmente se non ci sono robuste piante pronte ad assorbire NO₂ o NO₃
• Irregolare cambio dell’acqua. Di solito cambiando l’acqua di un 20% settimanale si tolgono parte dei nitrati ma si apportano anche sostanze utili (nel caso si utilizza acqua del rubinetto). Oppure di solito se si utilizza acqua d’osmosi si agginge concime e le piante assorbono la restante parte di composti azotati. Se si saltano i cambi di acqua si può verificare un accumulo di NO₃ e un aumento di NO₂
• C’è chi può permettersi di non fare cambi d’acqua perchè ha solo 2 pesci in 100 litri (situazione rara ma c’è chi lo fa), in questa situazione possono comunque verificarsi aumenti di nitrati perchè le piante possono bloccare la loro crescita per qualche ragione (ad esempio caenze di elementi), oppure muoiono per un cambio naturale di chimica o perchè il filtro si blocca
• C’è chi crede che si possa tenere i pesci in un ambiente estremamente artificioso, privo di piante, può accadere specialmente alla prima esperienza in cui l’entusiasmo di possedere il proprio pesce da tenere in un contenitore non fà riflettere sull’importanza di informarsi sulle esigenze del pesce, prima di prendere un piccolo essere vivente; soprattutto si sottovaluta che le piante tengono sotto controllo anche la carica batterica, mantenendo l’ambiente molto più salubre

Questi esempi sono solo uno spunto per far capire che un acquario è un sistema dinamico dove si immettono continuamente sostanze e conseguentemente si devono anche rimuovere, non è un sistema autonomo, con le opportune cure però, e si cerca di mantenere una stabilità, gli interventi sono minimi e piacevoli. La cosa importante quindi è imparare quali sono queste opportune cure.

Filtraggio: esempi di un filtro sporco ed interventi

In un acquario ben equilibrato, cioè delle dimensioni giuste e con il filtro adeguato non occorre sifonare o togliere le feci dal fondo, se utilizzi il litraggio adeguato in base al tipo e il numero di pesci e un buon filtro, le feci si decompongono efficacemente e il prodotto della decomposizione può essere assorbito in parte dalle piante in parte eliminato con i cambi d’acqua settimanali. Saltuariamente si deve rimuovere il frutto della decomposizione sedimentata nel filtro.

Soprattutto quando l’ovatta di perlon (o lana filtrante) si satura di materia organica, va assolutamente sciacquata altrimenti non potrà svolgere il suo scopo, vedi figura sotto per comprendere fino a che punto l’ovatta può trattenere la sostanza organica.

Ovatta di perlon (comunemente chiamata anche lana) del filtro, satura di materia organica

Qui sotto nella foto degli esempi del livello di pulizia da mantenere sul materiale del filtro biologico, nel cestello in alto i canolicchi sciacquati sotto acqua corrente, non occorre lavarli con detergente o togliere le macchie, non occorre farli splendere di bianco, quello che vedete è un livello di pulizia sufficiente per farli funzionare adeguatamente. Nel cestello più in basso un esempio di accumulo di materia organica da rimuovere con opportuni lavaggi in acqua corrente. 

Primo cestelli di canolicchi dopo lavaggio sotto acqua corrente, secondo cestello ancora da sciacquare.

La melma che si accumula nei filtri è frutto di aggregati organici, microrganismi (unicellulari, batteri e funghi), alghe e mucillagini che si formano in acquario. Si formano in seguito alla decomposizione delle feci dei pesci, del cibo, delle piante, delle sostanze chimiche che aggiungiamo (come i concimi) e delle trasformazioni chimiche ed organiche che avvengono in un acquario che funziona bene. Tutto ciò che compone questa melma (che di solito profuma di bosco) può macchiare chimicamente i materiali filtranti e farli sembrare sporchi anche dopo averli lavati. I materiali filtranti anche se di colore poco rassicurante funzionano benissimo e dopo essere abbondantemente sciacquati possono essere efficacemente e tranquillamente riutilizzati. La lana filtrante bianca non filtra di più solo perchè bianca, non è il colore che ne definisce l’utilizzo ma la struttura, se la struttura risulta ancora compatta la sua efficacia rimane invariata. Spesso con il tempo infeltrisce e tende a filtrare anche in maniera leggermente più efficace.

Situazione di emergenza cosa fare

Esistono tantissimi sistemi per ripristinare la situazione ottimale, negli ultimi anni le più blasonate marche di prodotti chimici per acquariofilia hanno sviluppato prodotti quasi miracolosi, questi prodotti agiscono secondo modalità strettamente chimica e poco naturale. Quel che dichiarano è opinabile e quindi non entrerò nel tema dei nomi dei prodotti e cosa contengono per evitare logiche da vespaio. Lascio al buon senso la valutazione della scelta nell’uso di certi prodotti. Personalmente sono contrario all’uso di questi prodotti perchè ritengo opportuno che l’acquario debba funzionare bene con i propri cicli naturali; ma sono favorevole all’uso di prodotti specialmente in emergenza a vantaggio del benessere dei propri animali acquatici. Purtroppo il risultato di questi prodotti può indurre l’acquariofilo meno esperto ad usarli con troppa regolarità a discapito del mantenimento di un equilibro naturale che permette nel lungo periodo uno sviluppo più sano e nessun effetto collaterale.

Ritorniamo al tema del discorso, qui di seguito elenco una serie di operazioni che si devono effettuare in una vasca compromessa; quindi in emergenza gli interventi da fare possono essere:

• misurazione dei nitriti e dei nitrati (se non lo avete già fatto) con reagenti liquidi, quelli a striscetta vanno bene per una misurazione rapida, per conoscere valori più precisi è consigliabile il test con reagente liquido
• accensione di un areatore
• pulizia del filtro ma mai approfondita cioè senza l’uso di additivi o detergenti, è sufficiente togliere gli eccessi di materia organica sciacquando i materiali filtranti in comune acqua del rubinetto (come nel primo cestello foto sopra), non date retta a chi vi racconta che sciacquando i materiali filtranti sotto acqua corrente, specialmente i canolicchi, i batteri poi muoiono, non è così, in un filtro con materiali filtranti troppo sporchi (come nella figura sopra dove è evidente il vano con la melma organica) è molto facile che i batteri sono già tutti belli inattivi (come se fossero morti) e quindi dando una bella sciacquata ai materiali filtranti, i batteri vengono riattivati e i materiali filtranti ricolonizzati a dovere
• cambio dell’acqua del 50% fino al 90%, ovviamente la percentuale è anche in base ai livelli di composti azotati rilevati
• non sifonare il fondo perchè si possono smuovere sostanze organiche tossiche che è meglio far smaltire/trasformare nel tempo dal filtro
• a secondo della gravità del problema e quindi del livello di nitriti e nitrati: misurazione dei nitriti e nitrati ogni 4-8-12 o 24 ore dopo il cambio d’urgenza d’acqua, questo per rivalutare il problema, comprendere se è contenuto ed eventualmente procedere ad un nuovo cambio d’urgenza dell’acqua.

Consiglio per mantenere bassi i composti azotati

Spesso le alghe compaiono quando nel proprio acquario vengono prodotti composti azotati in quantitativi consistenti, a molti può dare fastiodio questa proliferazione algale, ma in realtà le alghe tamponano l’aumento dei composti azotati e conseguentemente se crescono sono anche indicatori dell’aumento dei composti azotati.

Se non ci danno fastidio si può creare un ambiente dove far crescere in maniera controllata un acquario di sole alghe o altre piante adatte che non possano essere danneggiate dalle alghe.

Se invece le alghe sono sgradite, è buona norma fare cambi periodici di acqua, utilizzare un concime adatto per le proprie piante, illuminare adeguatamente, mettere piante a crescita veloce e riempire la propria vasca di oltre il 50-60% di piante. Evitare soprattutto il sopravraffollamento della vasca con troppi pesci o invertebrati e nutrire con parsimonia, la fame del pesce non è un buon indicatore per comprendere quanto cibo va somministrato. Mi riservo di scrivere un altro articolo specificatamente sulla nutrizione per spiegare quantitativi dosi ed altre informazioni al riguardo.

Ritornado a cosa è necessario fare per mantenere i composti azotati sotto controllo; bisogna aver chiaro e in mente che le piante sono un elemento essenziale per il contenimento dei nitrati e per la salubrità del proprio acquario. Quindi è essenziale un buon fondo, perchè le piante si devono ancorare bene sul fondo per poter crescere vigorose, altrimenti se si vuole mettere poco fondo o non metterlo affatto si deve ripiegare sul far crescere solo piante galleggianti o piante senza radice o piante che si ancorano a leghi o altri arredi. Di galleggianti ne esistono davvero tante per tutte le esigenze e la stragrande maggioranza sono a crescita abbastanza veloce, quindi non rimane che l’imbarazzo della scelta.

Conclusioni

Spesso viene sottovalutata l’importanza della misurazione dei composti azotati oppure viene mal compresa l’importanza di mantenere bassi valori di nitrati (NO₃) per evitare nel tempo complesse problematiche di salute dei nostri animali acquatici.

L’acquario, come già detto, è un sistema dinamico dove si immettono continuamente sostanze, per mantenere un buon equilibrio è necessario anche toglierle, non è un sistema autonomo, la funzionalità dipende tutta da noi e dalla nostra capacita di capire gli opportuni interventi da fare e le opportune cure. La cosa più importante quindi è comprendere ed imparare quali sono questi interventi e cure da fare.. dopodichè i risultati potranno essere solo che positivi!!