Nitriet (No2) in het aquarium

Om te begrijpen hoe nitriet in aquariumwater kan komen is het van belang de stikstofcyclus te begrijpen.

De stikstofcyclus begint met de groene planten. Groene planten zijn in staat om met behulp van licht kooldioxide (CO2) en water (H2O) om te zetten in glucose (suiker) en zuurstof (O2). De gevormde zuurstof is voor de plant een afvalstof en wordt uitgescheiden. Dit proces wordt ook wel fotosynthese of koolzuurassimilatie genoemd.

Glucose is normaliter echter geen bouwstof waar een levend organisme iets aan heeft. Nagenoeg alles in levende organismen is opgebouwd uit of door middel van eiwitten. Eiwitten zijn complexe moleculen die opgebouwd zijn uit aminozuren. De aminozuren zijn de kleinste bouwstenen in organismen van waaruit alles wordt opgebouwd.

Aminozuren

Het aantal aminozuren is beperkt, de mens heeft ongeveer 20 aminozuren nodig om voort te bestaan. Alle aminozuren hebben één ding gemeen, ze hebben een zuurgroep, COO- en een aminogroep, NH3+. Het verschil tussen de aminozuren wordt veroorzaakt door de andere groepen die aan dit basisdeel vast zitten. Om vanuit suiker, welk geen stikstof bevat, aminozuren te maken, die wel stikstof bevatten, heeft een plant anorganische stikstof nodig zoals bijvoorbeeld nitraat (NO3). De plant maakt op deze manier aminozuren en vanuit de aminozuren (plantaardige) eiwitten. Planten worden ook wel producenten genoemd.

Dieren zijn niet in staat aminozuren uit anorganische componenten op te bouwen. Planteneters (consumenten van de eerste orde)krijgen hun benodigde stoffen binnen door planten te eten. Vleeseters (consumenten van de tweede of hogere orde) uiteraard door of planteneters te eten of andere vleeseters. De aminozuren van de plant of dier worden afgebroken en opnieuw opgebouwd tot de aminozuren en eiwitten die het dier nodig heeft.

Ammoniak

Wanneer aminozuren worden afgebroken wordt de aminogroep omgezet tot ammoniak (NH3). Zoogdieren zetten het zeer giftige ammoniak in de lever met behulp van kooldioxide om in het minder giftige ureum. Het ureum wordt met de urine uitgescheiden. Ureum wordt buiten het organisme weer teruggevormd naar CO2 en NH3. Vissen scheiden het ammoniak grotendeels rechtstreeks uit door de kieuwen (75%) en een klein deel (25%) via de urine/ontlasting.

Ook wanneer plantaardig of dierlijk materiaal buiten het organisme afsterft zullen de daarin voorkomen eiwitten onder invloed van bacteriën eveneens afgebroken worden in eerste instantie aminozuren en vervolgens tot ammoniak (en o.a. CO2). Dit kennen we als het rottingsproces. Ook voedsel (bestaat ook uit o.a. eiwitten) dat niet wordt opgegeten zal op dezelfde manier afgebroken worden tot het giftige ammoniak. Het ammoniak wordt door bacteriën (Nitrosomas) geoxideerd (omgezet) tot nitriet. Dit proces levert de bacterie energie op om zelf vanuit CO2 en H2O suikers te maken. Dit proces wordt chemosynthese genoemd. Het proces is echter aeroob, dat wil zeggen dat de bacterie zuurstof nodig heeft. Zonder zuurstof zal de bacterie afsterven. Het aantal bacteriën bepaalt hoeveel ammoniak omgezet kan worden. Zolang de voorraad ammoniak strekt zal de bacteriepopulatie groeien. De voortplanting van bacteriën gebeurt door celdeling. De nitrosomas bacterie zal bij voldoende ammoniak ongeveer elke 7 uur verdubbelen.

Nitriet – NO2

Het door de nitrosomas gevormde nitriet, NO2, is weliswaar minder giftig dan ammoniak, echter is nog steeds zeer giftig. Helaas is nitriet eveneens een ongeschikte anorganische stikstofbron voor planten. Gelukkig kan het aanwezige nitriet met behulp van de bacterie Nitrobacter verder oxideren tot NO3. Dit nitraat kan weer opgenomen worden door de planten en omgezet worden tot aminozuren, en de cirkel is rond. Nadeel is echter dat deze bacterie een verdubbelingssnelheid heeft van ongeveer 13 uur. Dit houdt dus in dat in de beginperiode de productie van nitriet (veel) groter is dan afbraak!

Wat betekent dit voor ons aquarium?

Een “vers” aquarium bevat nog weinig bacteriën. De eerste (afval)stoffen zullen die bacteriën laten groeien die de aminozuren omzetten naar ammoniak. Hierdoor stijgt de ammoniakconcentratie in het water en ontstaat de eerste “gifaanval”.
De aanwezigheid van ammoniak stimuleert de groei van de nitrsomasbacteriën die ammoniak omzetten naar nitriet. Dit proces is qua snelheid vergelijkbaar met het omzettingsproces van aminozuren naar ammoniak waardoor de ammoniakconcentratie niet erg ver op zal lopen.

Het aanwezige nitriet zal Nitrobacter bacteriën stimuleren het nitriet om te zetten naar nitraat. Doordat de verdubbelingssnelheid van deze bacteriën veel lager is dan die van de Nitrosomas bacteriën is dit een (veel) langzamer proces waardoor de nitriet concentratie gaat stijgen. Dit is de tweede “gifaanval” of “nitrietpiek”. Hoe meer producenten van ammoniak, vissen voer etc. hoe hoger de piek zal worden. Het stijgen van de nitriet concentratie betekent dat de bacteriepopulatie gaat groeien, net zo lang als dat er “brandstof” voor ze aanwezig is. De populatie blijft groeien tot de nitriet concentratie af gaat nemen. De populatie zal zich aanpassen aan het beschikbare nitriet en er ontstaat een evenwicht waarbij uiteindelijk al het gevormde nitriet snel omgevormd wordt en er geen nitriet meer gemeten wordt.
Ook in een aquarium met alleen maar zand zal dit optreden. Zand bevat altijd een (klein) percentage aan zogenaamd organisch stof. Dit organisch stof bevat een deel eiwitten en aminozuren.

Effecten van ammoniak en nitriet vergiftiging

Ammoniak komt in water voor als het ammonium ion (NH4+) dat veel minder giftig is dan ammoniak. Zeker bij pH waardes lager dan 7 zal de hoeveelheid ammoniak ten opzichte van het ammonium klein zijn. Daarom zal er in een aquarium waarbij het water een pH – waarde heeft van onder de 7,5 nauwelijks last van een ammoniakpiek. In zeewater, met een pH van boven de 8 is de kans hierop groter.

Naast het feit dat ammoniak reageert met (onderdelen) van de huid tast ammoniak het immuunsysteem van de vis aan. De vis loopt dus kleine beschadiging op en wordt door het aangetaste immuunsysteem kwetsbaarder voor andere ziekten. Nitriet is giftig omdat het zich bindt aan de rode bloedlichaampjes en daardoor de zuurstofopname beperkt. Belangrijkste symptomen van zowel ammoniak als nitriet vergiftiging zijn:

• openstaande kieuwen en een moeilijke “ademhaling”
• afzondering
• lusteloosheid
• liggen op de bodem
• rode (geïrriteerde) huid
• eventueel verhoogde slijmproductie van de huid
• verkramping

Gevolgen Nitrietpiek beperken

In geval van nitriet vergiftiging is het belangrijk direct grote hoeveelheden water te verversen. Helaas is dit ook riskant voor de vissen omdat die door de vergiftiging in ernstige mate last van stress kunnen hebben.

Neem zoveel mogelijk oorzaken van de ammoniak of nitriet weg door eventuele dode vissen en planten als ook voedselresten op te ruimen. Voer ook weinig de dagen (weken) na een ernstige nitrietpiek. Omdat nitriet de opname van zuurstof in het bloed bemoeilijkt is het belangrijk om het de vissen makkelijker te maken om zuurstof op te nemen. Voeg dan ook zoveel mogelijk zuurstof toe aan het water. Zorg voor beweging aan het wateroppervlak en voeg lucht toe met een bruissteentje.

Bekijk bij een langer draaiend aquarium of het filter voldoende doorstroomt. Zowel Nitrosomas als Nitrobacter zijn aerobe bacteriën en hebben zuurstof nodig. In een dichtgeslibd filter kunnen deze bacteriën afsterven en dan zelf voor ammoniak (en nitriet) zorgen.

In de literatuur is te vinden dat in geval van ammoniakvergiftiging het toevoegen van ongeveer 5 tot 7 g/l zeezout de opname van ammoniak kan beperken. In geval van een nitriet vergiftiging heeft dat echter geen zin en zal door de stress averechts kunnen werken. Aangezien de symptomen van ammoniakvergiftiging en nitriet vergiftiging op elkaar lijken zou ik daar niet voor kiezen. Het eventueel verlagen van de pH naar waarden kleiner dan 7,4 , waardoor het aanwezige ammoniak omgezet wordt in het veel minder giftige ammonium lijkt mij effectiever. Is de pH al lager dan 7,4 zal er slechts zeer weinig ammoniak zijn.