Stickstoff im Aquarium

Stickstoff kommt im Aquarium in drei Verbindungen vor, als Ammonium/Ammoniak, Nitrit und Nitrat.
Nitrifikation
Einer der wichtigsten biochemischen Vorgänge im Aquarium ist der Abbau stickstoffhaltiger organischer Stoffe. Dies ist deshalb von entscheidender Bedeutung, weil auf diesem Weg giftige Stoffe anfallen, die eine Gefahr für unsere Fische darstellen. Der Abbau geht über Mikroorganismen zu Ammonium/Ammoniak weiter zu Nitrit und weiter zum Nitrat. Ammoniak und Nitrit sind Giftstoffe! Diese Abbaukette bezeichnet man als Nitrifikation. Zu den stickstoffhaltigen organischen Stoffen zählen Futterreste, abgestorbene Pflanzenteile aber auch die Ausscheidungen der Fische.

Ammonium/Ammoniak NH₄/NH₃
Beim Abbau dieser Stoffe entsteht zunächst Ammonium NH₄+ bzw. Ammoniak NH₃. Welcher dieser beiden Stoffe vorliegt, ob das harmlose Ammonium oder das fischgiftige Ammoniak hängt vom pH Wert des Wassers ab. Je höher der pH Wert ist, desto größer ist der Anteil des schädlichen Ammoniak.

Das Ammonium/Ammoniak NH₄/NH₃ wird von Bakterien zu Nitrit NO₂ oxydiert. Zunächst sammelt sich also NH₄/NH₃ im Aquarium an, dies regt die Bakterien an, sich ausreichend anzusiedeln und zu vermehren. Wenn dies geschehen ist sinkt der Ammonium/Ammoniakspiegel. Es kommt also zuerst zu einem Ammonium/Ammoniak-Peak.

Nitrit NO₂
Diese Bakterien produzieren nun aus dem Ammonium/Ammoniak das Nitrit NO₂. Auch dieses NO₂ wird von Bakterien weiter oxydiert zu NO₃.

Nitritpeak
Einige Tage steigt nun der Nitritgehalt im Aquarium, da die Bakterien sich nicht so schnell vermehren und das Nitrit nicht so schnell zu Nitrat oxydieren können wie es nachgeliefert wird. Dieses bezeichnen wir als Nitritpeak. Das Nitrit ist ebenfalls fischgiftig.

Nitrat NO₃
Das Nitrat ist das ungiftige Endprodukt dieser Abbaukette.

Zeitablauf
Diese Abläufe finden in einem eingefahrenen Aquarium nebeneinander statt und im Idealfall ist nur das Nitrat nachweisbar bzw. sammelt sich an.
Bei einer Neueinrichtung eines Aquariums müssen sich die einzelnen Abbaustufen erst bilden und einrichten. Dieses geschieht nacheinander. Es kommt also zuerst zu einem Anstieg von Ammonium/Ammoniak und einem anschließendem Abfall, danach steigt das NO₂ an. Nach einiger Zeit haben sich ausreichend Bakterien gebildet und der Wert fällt wieder. Als Folge beginnt der NO₂ Gehalt zu steigen, um nach einiger Zeit ebenfalls wieder zu fallen. Danach sammelt sich dann das Nitrat NO₃ im Aquarium.

Ammonium/Ammoniak
Futterreste, abgestorbene Pflanzenteile, Fischkot und andere organische Verbindungen werden im Aquarium abgebaut und fallen als Ammonium NH₄+ an aber auch die Fische selbst scheiden Ammonium aus. Dieses Ammonium selbst ist ungiftig verwandelt sich aber bei pH Werten über 7,0 teilweise in das sehr fischgiftige Ammoniak NH₃. Der Gehalt steigt also in der Einfahrphase eines Aquariums zunächst an um dann wieder zu fallen, dieser findet in etwa nach 8 Tagen seinen Höhepunkt (Peak). Dieses Ammoniak stellt eine wesentliche Gefahr für unsere Fische bei zu frühem Besatz oder bei gestörter Nitrifikation dar. Je höher der pH Wert um so mehr giftiges Ammoniak liegt vor. Deshalb sollten diese beiden Werte bei Auffälligkeiten oder nach größeren Veränderungen am Filter oder im Aquarium geprüft werden. Den Anteil des giftigen Ammoniak kann man aus Tabellen ablesen. Diese stehen auch im Internet. Ammoniak gilt ab Werten von 0,03 mg/l als kritisch ab 0,2 als akut gefährlich.
Bei der Oxydation von NH₄/NH₃ zu NO₂ entsteht salpetrige Säure. Diese Säure greift auch die Karbonate der KH an und zerstört sie. Es kommt also zu einem Absinken der KH. Dieser Prozeß ist umkehrbar, so entsteht bei der Denitrifikation oder durch die Aufnahme der Pflanzen von NO₃ wieder KH. In manchen Situationen kommt es allerdings zur völligen Zerstörung der KH und und der pH sinkt dann deutlich ab. Dies ist jedoch die Ausnahme und nur bei mangelnder Wasserhygiene wahrscheinlich.

Nitrit/Nitritpeak
Durch den bakteriellen Abbau des Ammonium/Ammoniak entsteht das Nitrit NO₂. Dieses Nitrit wird von den Bakterien der Gattung Nitrobakter und anderen Bakterien weiter zu Nitrat oxydiert. Zunächst sammelt sich das Nitrit aber im Aquarium an und verschwindet erst wieder, wenn diese Bakterien in ausreichender Anzahl vorhanden sind und ihre Arbeit verrichten.
Die Bakterien sind sogenannte sessile Bakterien. Das bedeutet sie setzen sich auf einen Untergrund fest, wie z.B dem Bodengrund, auf Wurzeln, Steinen oder dem Filtermaterial. Im freine Wasser befinden sich nur sehr geringe Anteile dieser Bakterien. Der Verlauf und sein Peak ist in seiner Qualität typisch nicht jedoch in der Höhe und seinem zeitlichen Ablauf. Dieses ist von vielen Faktoren abhängig, z.B. Temperatur, pH Wert, dem Nitritgehalt selber und daher weder in Höhe noch vom Zeitpunkt vorhersehbar. Wenn sich die Bakterien aber erstmal etabliert haben ist das Nitrit nur noch sehr schwach nachweisbar.

Wie wirkt das Nitrit?
Im Blut ist das Hämoglobin für den Sauerstofftransport zuständig. Das NO₂ kann sich nun an die entsprechenden Rezeptoren anlagern und das Hämoglobin verändern. Man spricht dann von Methämoglobin, diese ist zum Sauerstofftransport nicht mehr fähig. Der Fisch erstickt also. Als Symptom beobachten wir das verstärkte Atmen der Tiere, die dann direkt unter der Oberfläche stehen! Ausserdem haben diese Vorgänge einen Einfluß auf die Osmoregulation und den Blut-pH.

Wann ist ein Nitritpeak gefährlich?
Wenn es in einem eingefahren Aquarium zu einem Anstieg des Nitritwertes kommt so kommen in erster Linie Pflegefehler in Betracht, wie zu gründliche Filterreinigung oder Bodengrundreinigung aber auch der Einsatz von bakterienschädigenden Medikamenten. Meist erholen sich die Bakterien schnell wieder und der Peak fällt niedrig aus und ist nur von kurzer Dauer.
Wesentlich häufiger kommt es zu gefährlichen Anstiegen, wenn neu eingerichtete Aquarien zu früh besetz werden. Hier kann es auch in der Höhe zu dramatischen NO₂ Konzentrationen kommen. Ein Grenzwert für die Giftigkeit des NO₂ läßt sich aber nur sehr schwer definieren. Er hängt einmal von der individuellen Art, dem pH Wert, dem Ionengehalt z.B. Chloriden und vielen anderen Faktoren ab.
Wie reagiert man auf einen Nitritanstieg? Um das Nitrit aus dem Wasser zu bekommen helfen nur Wasserwechsel. Die Menge sollte so bemessen sein, dass der Wert anschließend deutlich unter 0,5 mg/l liegt. Wenn der Wert wieder über diese Grenzen steigt ist erneut zu reagieren! Dabei kann die Menge durchaus auch mal 80% betragen und bis zu 2 mal täglich gewechselt werden.

Nitrat
Das Nitrat NO₃ ist das Endprodukt der Nitrifikationskette. Es wird von den Pflanzen aufgenommen. Die Pflanzen sind übrigens in der Lage alle 3 Stickstoffverbindungen aufzunehmen also NH₄/NH₃, NO₂ und NO₃. In einem ausgewogenen Aquarium mit reifer Bakterienflora ist daher auch das Nitrat nur sehr gering vorhanden und steigt kaum an.

überarbeitet Februar 2012