La maturazione della vasca

La maturazione della vasca, cosa, come e quando.

Prima di iniziare sarebbe opportuna una lettura dell'articolo La filtrazione biologica che trovate appena sopra sulla sinistra. Dopo le divagazioni sui vari cicli biologici che intevengono nel filtro ed in tutta l'intera vasca passiamo ora ad un altro punto di vista.

Nel mentre continua la sperimentazione e relativa acquisizione dati sul forum di AcquaPortal inizio a buttare giù qualche riga come promemoria (spesso uso la rete come blocco appunti in modo da scrivere in qualunque luogo mi trovo).

Quindi questa è solo una bozza da prendere con le pinze fino alla completa stesura.

Entriamo un attimino nel merito dei principali processi chimici/biologici che avvengono nel ciclo dell'Azoto e definiamone alcune caratteristiche e rispettive quantità, principali per l'acquariofilo medio ovviamente.

La prima forma di Azoto che troveremo in vasca sarà l'Ammonio (NH4+) e, in base al pH ed alla temperatura dell'acqua, l'Ammoniaca (NH3) altamente tossica per i nostri animali. In tutti i bugiardini (fogli di istruzioni) dei test kit dell'Ammonio (NH4+) ci sarà l'apposita tabella per calcolare la percentuale di Ammoniaca (NH3) in base al pH dell'acqua della vasca.

Tra i tanti grafici che si possono trovare in rete o, come appena detto, sui bugiardini dei test kit di tutte le case commerciali, ho trovato questo che credo più interessante dato che prende in considerazione anche la temperatura dell'acqua, temperatura che influisce non poco sulla percentuale di Ammoniaca che possiamo avere in vasca:

percentuale NH3 - NH4+ a diversi pH e temperature
fonte: http://www.ersaf.lombardia.it

Come potete vedere, più è alta la temperatura e più è alto il pH, maggiore sarà la concentrazione di Ammoniaca presente a parità di Ammonio misurato dal kit.

L'Ammoniaca è tossica per tutti gli organismi e, nei nostri pesci, causa convulsioni, coma e successiva morte dato che attacca principalmente i neuroni e l'intero sistema nervoso. Studi scientifici concludono dicendo che pesci stressati producono più Ammoniaca e diventano, allo stesso tempo, anche più sensibili ai danni prodotti dalla stessa.
Ovviamente ci sono pesci più o meno tolleranti alla presenza di Ammoniaca in vasca e che hanno, nei secoli di adattamento all'ambiente di origine, costruito strategie di 'contrasto' aumentando la produzione di Glutammina nel cervello.

Miscugli di tipologie di pesci non compatibili in vasca e conseguente stress continuo degli stessi, adattamento forzato a valori acqua non consoni, avranno solo un risultato ... purtroppo tragico non solo per i poveri pesci ma per l'intera vasca.

Oltre a questo aggiungo anche che, in presenza di Ammonio, le piante preferiranno utilizzare quest'ultimo rispetto ai Nitrati (NO3) e ne consegue che ne avremo un maggiore accumulo in vasca da eliminare attraverso i cambi acqua (per chiarezza mi riferisco agli NO3). Se le piante e/o le alghe consumano l'Ammonio ne resterà meno per i batteri del filtro, quindi ci sarà anche meno Nitrito e così via per tutta la catena ... in pratica vasca con molte alghe e filtrazione biologica debole e malaticcia.

Come detto le piante, ed anche le alghe, preferiscono sfruttare l'Ammonio presente al posto dei Nitrati come fonte di Azoto per via della sua semplicità di utilizzo (consideriamo l'Ammonio come una pappa già pronta ed il Nitrato come un piatto che richiede ore di elaborazione).
Dato che le piante superiori hanno più energia da sfruttare rispetto alle alghe avranno più possibilità di usare il Nitrato (NO3) rispetto le alghe, sembra quindi più che evidente che il nostro primo interesse sia proprio quello di far sparire il prima possibile qualsiasi traccia di Ammonio in vasca, state tranquilli che le alghe riusciranno a sfruttarlo prima delle piante, e fare in modo che l'unica forma di Azoto usabile da piante ed alghe sia il Nitrato (NO3).

Ulteriore nota è che non solo dovremo servirci del filtro biologico, interno o esterno, per eliminare le tracce di Ammonio ma dovremo prestare molta attenzione al corretto movimento d'acqua in vasca, in ogni più piccola parte della nostra amata vasca.

Perchè l'importanza del movimento d'acqua ?

Semplice, i nostri batteri si fissano sulle superfici solide e qui prolificano. Al pari delle piante non nuotano in vasca cercando il cibo ma è il cibo (Ammonio e Nitrito) che deve arrivare da loro, ne consegue che in zone della vasca con poco movimento d'acqua ci saranno tracce di Ammonio libero e, inutile dirlo, alghe che prolificano ed ingrassano allegramente.

Altrettanta importanza, ed anche in questo caso il movimento d'acqua è fondamentale, riveste la presenza di Ossigeno, senza di questo non ci sarà nessuna trasformazione di Ammonio in NItrito e quindi in Nitrato. Una vasca poco ossigenata potrebbe impiegare molto più tempo per maturare è sarà sempre una vasca malaticcia.

Cerchiamo adesso di quantificare cosa succede durante i primi due processi del Ciclo dell'Azoto

NH 4 + + 3/2 O 2 → NO 2 ̄ + 2 H + + H 2 O

Lo ione Ammonio viene ossidato (quindi in vasca si consuma Ossigeno) e si trasforma in Nitrito (NO2) generando anche due ioni H+ (da notare che i due ioni H+ concorrono nell'abbassamento del pH) ed una molecola di acqua. State tranquilli che il livello dell'acqua in vasca non sale.

Ora separo/raggruppoi singoli componenti e vado a sostituirli con il relativo Peso Molecolare

N + H4 + 1.5(O2) → N + O2 + 4H + O

14,006 +  4.028 + 47.997 → 14,006 + 31.998 + 4.028 + 15.999

18,034 + 47,997 → 46,004 + 20,027

66.031 → 66.031 (la somma delle due per fortuna torna, e ci mancherebbe il contrario)

0.273 → 0.696 (prendo solo NH4 e NO2 sul totale che poi sono quelli che riusciamo a misurare)

0.696 / 0.273 = 2.55

1mg/l di NH4 →  2,55mg/l di NO2

Traducendo, questo significa che da 1 mg/l di NH4 otterremo 2,55 mg/l di NO2, e non dimentichiamo mai che i Nitriti (NO2) sono tossici in concentrazioni superiori agli 0,2 mg/l e quindi l'Ammonio non dovrà essere superiore agli 0,08mg/l, anche se generalmente viene considerato come livello massimo un 0,2mg/l.

Continuo con i calcoli ed adesso passo al secondo fondamentale passaggio, quello da Nitrito (NO2) al molto meno tossico Nitrato (NO3):

NO2̄ + 1/2 O2 → NO3̄

In questo caso la trasformazione di ossidazione è più semplice e viene solo consumato Ossigeno (inutile ripeterlo, dovrebbe ormai essere chiara l'importanza di avere Ossigeno in vasca)

N + O2 + 0.5(O2) → N + O3

14.006 + 31.998 + 15.999 → 14.006 + 47.997

62.003 → 62.003

0.741 → 1

1/0.741 = 1.35

1mg/l di NO2 → 1.35 NO3

Sempre traducendo, questo significa che da 1 mg/l di Nitrito (NO2) avremo in vasca 1,35 mg/l di NO3

Ricapitolando:

1mg/l di NH4 → 2,55 mg/l di NO2

1mg/l di NO2 → 1.35 mg/l di NO3

1mg/l di NH4 → 3.44 mg/l di NO3

Quest'ultimo passaggio puo rendere l'idea della motivazione per cui i Nitrati, durante la maturazione della vasca, possano raggiungere quasi improvvisamente valori elevati e come siano quindi utili non solo la misurazione dei classici NO2 ed NO3 ma anche quella degli NH4 che ci puà anche predire il comportamento futuro della vasca.

Giusto per maggiore chiarezza, questi passaggi appena scritti, sono e restano un puro esercizio di stile. Non potremo mai misurare l'Ammonio o il Nitrito prodotto e trasformato in vasca ma solo quello presente al momento della misurazione dato che vengono continuamente prodotti e trasfrormarti.

Per assurdo, con vasca in esercizio, potremmo avere una produzione di Ammonio (eiezioni dei pesci, marcescenza delle piante e dei residui di cibo sul fondo) di 10mg/l ma questi saranno (devono esserlo necessariamente) trasformati quasi istantaneamente in 25,5 mg/l di NO2 e quindi in 34,4 mg/l di NO3. Diventa quindi evidente che un eccesso di pesci in vasca, errore tipico dei principianti, oppure una vasca poco curata e quindi con molto materiale in marcescenza genererà molto NItrato (NO3) o, viceversa, se rileveremo un eccesso di NO3 sapremo dove andare a ricercarne le cause.

Qualcuno dirà: va bene, ma 34mg/l di NO3 sono sotto il valore limite dei 50mg/l (limite per la tossicità dei Nitrati o meglio per la definizione di acqua come potabile, non certo per in nostro probabile allevamento di alghe, per cui riduciamo tale limite a circa 10 - 20mg/l di NO3).

In effetti non ho incluso la variabile tempo nel discorso ma, supponiamo che questa sia la produzione oraria o giornaliera, cosa succederebbe adesso agli NO3 in vasca ? Riusciremo ad avere in vasca una quantità tale di piante che consumino tutto questo Nitrato ?
Abbiamo la disponibilità di tempo per i continui cambi acqua necessari a far fronte ad un alto tasso di produzione degli NO3 ?

Passiamo adesso ad osservare qualche grafico ottenuto da misurazioni quotidiane dei valori di NH3/4+, NO2 ed NO3 (se qualcuno ha voglia/tempo e intende partecipare fornendo i suoi dati può postarli a questo link su AcquaPortal)

Qui la vasca ed i dati forniti gentilmente da Lorenzo Rossato, utente di AcquaPortal

Litri vasca: 40 x 25 x 25 = 25lt
Portata pompa: 200l/h (filtro wave filpo corner twin)
Materiali filtranti: spugna cannolicchi
Regione/città: Lombardia - Mantova
Marca Test: Ph KH NO3 NO2 Sera GH askoll NH3/4 tetra (tutti a reagente)
Attivatori batterici/Marca: non utilizzati

primo riempimento 6/7 litri di osmosi il resto acqua di rete

In questo grafico evidenzio solo le misurazioni dell'Ammonio e dei Nitriti (NO2). Iniziamo a vedere, graficamente, cosa significa il picco dei Nitriti e come questo sia sempre preceduto da un altro picco, quello dell'Ammonio che purtroppo (per loro) pochissimi misurano.

Come avrete (spero) letto molte volte il ciclo dell'Azoto è formato da molte specie batteriche, specialistiche e non, che necessitano naturalmente sia di ben specifiche sostanze per poter iniziare a riprodursi, se non hanno cibo a sufficienza ovviamente si autolimitano restando latenti, sia di tempo, ogni specie batterica ha i suoi tempi di proliferazione.

Dovrebbe essere evidente la tempistica con cui si formano in vasca le varie forme azotate e la relativa tempistica di proliferazione dei batteri, motivo per cui si hanno i picchi.

I batteri che trasformano l'Ammonio in NO2 ovviamente hanno bisogno di Ammonio (il loro cibo, diciamo così per semplicità), altrimenti non prolificano (quindi se non c'è il primo picco la maturazione non avviene mai). Allo stesso modo se non inizia a formarsi in vasca del Nitrito (NO2) i batteri che si occupano di trasformare gli NO2 in NO3, non si moltiplicheranno mai ed infatti, in questo specifico caso, gli NO3 iniziano a formarsi il giorno n.6 (altro grafico in basso)


NB. ovviamente ogni singola vasca, in base al litraggio, in base ai valori acqua, in base alla tipologia di allestimento ecc. ecc. ha le sue tempistiche.

A questo punto si potrebbe dire che la vasca è matura ma, attenzione, attraversa nello stesso tempo una fase molto delicata ... motivo per cui è sempre conveniente aspettare più tempo.

Come si può vedere l'Ammonio è a zero ma, perchè ?

  • è a zero perchè viene subito trasformato in NO2
  • è a zero perchè non viene più prodotto

Come potete intuire la differenza sarebbe non di poco conto nel caso inserissimo dei pesci in vasca, nel primo caso la vasca è matura ed i pesci nuoterebbero tranquilli, nel secondo la vasca non è più matura e un eventuale inserimento dei pesci significherebbe una seconda 'maturazione' con nuovi picchi dei valori, letali per i poveri pesciolini.

Fermiamoci un attimo e cerchiamo di capire come mettere nelle migliori condizioni i batteri del filtro (ovviamente saranno presenti su sutte le superfici della vasca colonizzabili, quindi vetri, rocce, foglie delle piante, fondo ... insomma qualsiasi oggetto presente in vasca)

 

 

... segue

 

tempi riproduzione NH -> NO2 circa 24h

tempi riproduzione NO2 -> NO3 circa 140h