تصفیه بیولوژیک(Biological Filter) یکی از سه تصفیه آب در فیلتراسیون آکواریوم است که در آن فرآیند تصفیه آب به‌صورت بیولوژیک صورت می‌گیرد. برای اطلاع دقیق از نحوه عملکرد این تصفیه آگاهی از چرخه نیتروژن خالی از لطف نیست به همین دلیل در ادامه اشاره‌ای کوتاه به آن خواهیم کرد.
چرخه نیتروژن یکی از حیاتی‌ترین چرخه‌های طبیعت است که در آن نیتروژن هوا در قطرات باران حل‌شده و پس از باراش آن توسط گیاهان جذب و وارد آن‌ها می‌شود. سایر موجودات زنده با خوردن گیاهان نیتروژن آن‌ها را وارد بدن خود می‌کنند.
پس از مرگ گیاهان و حیوانات اجساد آن‌ها به‌وسیله موجودات ذره‌بینی موجود در خاک به اجزا کوچک‌تر تجزیه می‌شود. پس از تجزیه اجزا بزرگ به اجزا کوچک‌تر نوبت به باکتری‌ها می‌رسد که این اجزا را مجدد تجزیه کنند.
در بین باکتری‌ها گونه‌هایی از باکتری وجود دارد که به آن‌ها باکتری‌های شوره گذار گفته می‌شود این باکتری‌ها وظیفه تجزیه و تبدیل ترکیبات نیتروژن در طبیعت را بر عهده داشته و پس از تجزیه این اجزاء توسط باکتری‌ها، بخشی از نیتروژن در خاک باقی‌مانده و بخش زیادی از آن به هوا رفته و نیتروژن هوا را تشکیل می‌دهد. باکتری‌های موجود در خاک در چرخه نیتروژن از طریق تبدیل آن به شکلی که برای موجودات زنده دیگر قابل‌استفاده باشد، نقش حیاتی بازی می‌کنند.
تصفیه بیولوژیک چیست؟
وظیفه راه‌اندازی و برقراری چرخه نیتروژن در آکواریوم آب شیرین بر عهده سیستم فیلتراسیون آکواریوم آن است که تصفیه بیولوژیک در بین سه مرحله تصفیه آب در فیلتراسیون آکواریوم، با حذف ترکیبات نیتروژن نقش اصلی را بر عهده دارد. در تصفیه بیولوژیک (Biological Filter) عمل حذف آمونیاک و نیتریت تولیدشده در آکواریوم توسط باکتری‌های تثبیت‌کننده آمونیاک و نیتریت انجام می‌شود.
باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک و نیتریت تحت عنوان obligate chemolithotrophs دسته‌بندی می‌شوند. این باکتری‌ها فاقد هر نوع حرکت (non-motile) بوده و از نمک‌های غیر آلی به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند و قادر به مصرف کردن مواد آلی نمی‌باشند.
باکتری‌های تصفیه بیولوژیک به 2 دسته هوازی و بی‌هوازی تقسیم می‌شوند این باکتری‌ها به دلیل عدم توانایی در جابه‌جایی در محل کلنی که در آن به وجود آمده‌اند از خود ماده مخاطی چسبناکی ترشح کرده و به‌وسیله آن به سطوح می‌چسبند.
هر چه سطح مواد موجود زیرتر و خُلل و فُرج بیشتری داشته باشند در آن‌ها کلنی باکتری بیشتری به وجود آمده و باکتری‌ها دسترسی بیشتری به ترکیبات نیتروژن شامل آمونیاک، نیتریت و نیترات به‌عنوان غذا و همچنین اکسیژن خواهند داشت.
این باکتری‌ها برای برآورده کردن نیاز خود به انرژی باید آمونیاک و نیتریت را اکسید نموده و دی‌اکسیدکربن غیر آلی (CsO2) را برای نیاز خود به کربن تبدیل کنند؛ با افزایش دسترسی این باکتری‌ها به موارد موردنیاز خود سرعت تکثیر و رشد آن‌ها بیشتر شده درنتیجه کلنی بزرگ‌تری تشکیل می‌دهند.
باکتری‌ها با جریان آب در همه جای آکواریوم پخش‌شده و بر روی سطوح داخلی آکواریوم مانند شن، تزیینات سرامیکی و پلاستیکی و فیلترهای مکانیکی آکواریوم که مکان‌های مناسبی برای رشد و تشکیل کلنی این باکتری‌ها است می‌چسبند.
با توجه به مفید بودن این باکتری‌ها و ضرورت ایجاد سطوح بیشتر برای کلنی سازی آن‌ها در آکواریوم‌های، در فیلتراسیون قسمتی را برای تشکیل کلنی این باکتری‌ها در نظر می‌گیرند و داخل آن را با مواد مصنوعی که معمولاً از جنس سرامیک یا پلاستیک است پر می‌کنند.
باکتری‌های فیلتراسیون بیولوژیکی
باکتری‌های موجود در چرخه نیتروژن در دسته obligate chemolithotrophs دسته‌بندی می‌شوند و در بین آن‌ها باکتری‌های موجود در فیلتراسیون بیولوژیکی آکواریوم آب شیرین به دودسته باکتری هوازی و بی‌هوازی تقسیم می‌شوند.
باکتری‌های هوازی
باکتری‌های هوازی موجود در آکواریوم آب شیرین شامل باکتری‌های نیتروزوموناس (Nitrosomonas) و نیتروباکتر (Nitrobacter) هستند که نیتروزوموناس با جذب اکسیژن آمونیاک را اکسید کرده و آن را به نیتریت تبدیل کرده سپس باکتری نیتروباکتر این نیتریت را به نیترات تبدیل می‌کند.
باکتری‌های بی‌هوازی
باکتری‌های بی هوازی موجود در آکواریوم آب شیرین شامل باکتری های سودوموناس (Pseudomonas aeruginosa)، تیوباسیلوس (Thiobacillus) و پاراکوکوس (Paracoccus Denitrificans) هستند که این باکتری‌ها انرژی موردنیاز خود را از نیترات تأمین می‌کنند و در صورت عدم وجود اکسیژن نیز به حیات خود ادامه می‌دهند. این باکتری‌ها در داخل سنگ، سرامیک و سایر مواد متخلخل که در آن هوا وجود ندارد زندگی نموده و آب را از وجود نیترات پاک‌سازی می‌کنند.
فیلتر بیولوژیک امکان تولید و تشکیل کلنی باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی را در کمترین حجم ممکن فراهم می‌کند. استقرار و کلنی سازی باکتری‌ها در فیلترهای بیولوژیکی معمولاً چهل روز زمان نیاز دارد. به زمان لازم برای استقرار باکتری‌های نیتروژن خوار برای تبدیل آمونیاک به نیتریت و نیتریت به نیترات و تثبیت تبدیل این ترکیبات در آکواریوم‌های آب شیرین، چرخه نیتروژن گفته می‌شود.
تشکیل کلنی باکتری‌های مفید درنتیجه تثبیت چرخه نیتروژن در راه‌اندازی آکواریوم بسیار ضروری است و رهاسازی موجودات زنده در آکواریوم قبل از تثبیت چرخه نیتروژن باعث تلفات زیادی شده که به سندرم آکواریوم جدید معرف است.
مدیاهای بیولوژیک
مواد مصنوعی که محیط زندگی و رشد باکتری‌ها است را مدیا بیولوژیک (Biological Media) و به عملی که این باکتری‌ها برای تصفیه آب از مواد مضر توسط انجام می‌دهند را تصفیه بیولوژیک گویند. مدیای بیولوژیک شامل بیوسرامیک، بیوبال، سابستریت، سیپورکس و سنگ‌های آتش‌فشانی است که در سایزها و طرح‌های متنوعی تولید می‌شوند.
مدیای بیوسرامیک
جنس بیوسرامیک(BioCeramic) شبیه سرامیک است و همین باعث شده این مدیا را سرامیک نامگذاری کنند. مدیای سرامیک در مسیر جریان آب و پس از تصفیه مکانیکی نصب و مورداستفاده قرار می‌گیرد تا باکتری‌ها بیشترین سطح تماس با آب را داشته باشند و بهتر در کل آکواریوم پخش شوند.
حلقه‌های بیوسرامیک دارای لایه بیرونی و لایه داخلی بوده که یک سوراخ مرکزی در وسط آن برای عبور آب ایجادشده است. سرامیک ظاهری شبیه ماکارونی داشته و در رنگ‌های خامه‌ای، خاکستری و قهوه‌ای تولید می‌شود.
سطح این مدیا بسیار متخلخل و دارای حفره‌های میکروسکوپی است به همین دلیل سرامیک به محلی برای استقرار و تکثیر باکتری‌های ازت خوار تبدیل‌شده است. تخلخل و حفره‌ها بیوسرامیک یکی از دلایل اختلاف قیمت بیوسرامیک های معتبر شرکتی با انواع فله‌ای موجود در بازار است.
با افزایش مرغوبیت سرامیک سطح مؤثر بالاتری برای تشکیل کلنی‌ها فراهم‌شده و عمل تصفیه بیولوژیک باثبات و اطمینان بیشتری صورت می‌گیرد. در سرامیک هر دو باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی امکان رشد داشته و کلنی تشکیل می‌دهند. نقش اصلی این باکتری‌ها بالا بردن سطح اکسیژن محلول در آب، حذف آمونیاک، نیتریت، از بین بردن بعضی ویروس‌ها، پارازیت‌ها و کمک به کارکرد بهتر فیلتراسیون است.
باکتری‌ها در هفته اول راه‌اندازی آکواریوم در سرامیک شروع به ساخت و تشکیل کلنی نموده و با تشکیل کلنی، تصفیه بیولوژیک آب شروع‌شده و گازهای زیان‌آور محلول در آب مثل ازت، نیترات، نیتریت، متان تعدیل و مقدار آن‌ها به‌اندازه متعادل خواهد رسید.
وجود مقداری بی‌کربنات در جنس سرامیک باعث شده این مدیا به‌عنوان اولین انتخاب آکواریوم داران برای حضور در فیلتراسیون موردتوجه قرار گیرد. کربنات موجود در سرامیک تأثیر کاتالیزور در چرخه ازت یا ازت داشته و درعین‌حال موجب بالا رفتن ظرفیت بافری آب می‌شود.
استفاده از بیوسرامیک در آکواریوم
استفاده از سرامیک در فیلتراسیون آکواریوم برای نگهداری از ماهی هایی مثل دیسکس، اسکار، آنجل، گلدفیش، پوزهخرگوشی، فیلماهی، لوچ، آروانا الزامی است. برای استفاده از بیوسرامیک ابتدا آن را با آب آکواریوم یا هر آب فاقد ترکیبات کلر آب‌کشی نموده و برای جلوگیری از پخش شدن آن را در کیسه‌هایی که به این منظور طراحی‌شده است و در فیلتراسیون آکواریوم نصب نمایید.
برای شستشوی بیوسرامیک از آب آکواریوم و یا آب تصفیه‌شده که فاقد کلر است استفاده کنید زیرا باکتری‌های نیتروژن خوار نسبت به ترکیبات کلر حساس بوده و استفاده از آب شیر حاوی کلر باعث نابودی کلنی این باکتری‌ها خواهد شد. ازآنجاکه تشکیل مجدد کلنی این باکتری‌ها نیازمند صرف زمان زیادی است؛ در طول مدت تشکیل این کلنی‌ها شرایط شیمیایی نامساعدی بر موجودات آبزی آکواریوم تحمیل خواهد شد.
در صورت استفاده از حجم زیاد سرامیک، آن را به چند بخش تقسیم کرده و هر بخش را در کیسه‌ای جداگانه بریزید تا هنگام تعویض سرامیک با مشکل مواجه نشوید. تعویض هم‌زمان کل سرامیک آکواریوم به چرخه نیتروژن آکواریوم آسیب رسانده، به همین دلیل توصیه می‌کنیم در بازه زمانی طولانی‌تر و به‌مرور هر بخش سرامیک‌ها را جداگانه تعویض نمایید به‌طور مثال یک کیسه سرامیک قدیمی را خارج کرده و به‌جای آن کیسه سرامیک جدید را قرار نصب نمایید و این مراحل را هر چهار الی پنج روز یک‌بار تا تعویض تمام کیسه‌ها ادامه دهید.
برای نصب بیوسرامیک در فیلترهای داخلی چندتکه بهتر است سرامیک را در قسمت‌های بالایی فیلتر که به موتور نزدیک‌تر بوده و آب مستقیماً به آن وارد نمی‌شود اقدام به نصب سرامیک نمایید.
برای نصب بیوسرامیک در فیلترهایی کوچک و اسفنجی آن را در وسط اسفنج و قسمت‌های داخلی‌تر که اسفنج آن را احاطه کرده است سرامیک را بریزید تا ذرات معلق و بزرگ آب توسط اسفنج جذب‌شده و پس‌ازآن آب به سرامیک برسد در غیر این صورت حفره‌ها و روزنه‌های آن به‌سرعت توسط رسوبات آب پرشده و محلی برای کلنی سازی باکتری ها باقی نمی‌ماند.
مدیای سیپورکس
سیپورکس (Siporax) یکی از مدیاهای بیولوژیک است که نام آن از اختصار شده حرف‌های آغازین Silic Pore Expansion است. سیپورکس نوعی بتن گازی است که به دلیل سبکی و مقاومت بالا به‌صورت گسترده در ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
سیپورکس آکواریوم فاقد مواد سمی بوده و به دلیل خلل و فرج بسیار بالایی که دارد سی‌وچهار برابر بیوسرامیک، باکتری در خود جا داده و در تصفیه بیولوژیک به‌عنوان مدیای بیولوژیک مورداستفاده قرار می‌گیرد.
سیپورکس ازلحاظ ظاهری شبیه سرامیک بوده و هر یک لیتر آن برای آکواریوم دویست لیتری کافی است. با توجه به کارایی بالای سیپورکس نسبت به سرامیک، به افرادی که فضای کمی برای استفاده از بیوسرامیک دارند توصیه می‌کنیم به‌جای آن از سیپورکس استفاده کنند.
مدیای بیوبال
بیوبال(Bio Balls) یکی از مدیاهای بیولوژیک است که برای تولید و تشکیل باکتری نیتروزوموناس و نیتروباکتر در تصفیه بیولوژیکی مورداستفاده قرار می‌گیرد. بیوبال ها غالباً از پلاستیک ساخته‌شده و دارای سطحی متخلخل و شیاردار است.
بیوبال‌ها از پلاستیکی به نام ABS ساخته‌شده که بسیار سبک و زبر بوده و در اندازه و شکل‌های مختلفی به‌صورت فله‌ای یا شرکتی تولید و عرضه می‌شوند. در این مدیا باکتری‌های هوازی تشکیل کلنی داده که برای ادامه زندگی به اکسیژن وابسته هستند به همین دلیل از بیوبال در فیلترهایی که در آن‌ها هوا جریان دارد مانند فیلترهای تر/خشک و سامپ استفاده می‌شود.
سطح شیاردار و متخلخل بیوبال باعث می‌شود آب بیشتری از آن عبور کرده و علاوه بر افزایش دسترسی باکتری‌ها به ترکیبات نیتروژن؛ اکسیژن بیشتری تولید و در دسترس باکتری‌های هوازی قرار گیرد.
عبور آب از میان شیارهای بیوبال باعث برهم خوردن جریان آب و کاهش شدت‌جریان آن شده و با کاهش شدت‌جریان باکتری‌ها زمان بیشتری برای جذب ترکیبات سمی آب خواهند داشت. با افزایش امکان جذب ترکیبات نیتروژن، کلنی باکتری‌ها با سرعت بیشتری رشد کرده و سموم آب بیشتری پاک‌سازی خواهد شد.
برای استفاده از مدیای بیوبال در فیلتراسیون آکواریوم به ازای هر صد لیتر آب 2.2 لیتر بیوبال استفاده می‌شود و برای شستشوی آن نیز از آب آکواریوم استفاده می‌شود.
سابستریت
بسیاری سابستریت(Substrat) را به‌اشتباه ساب استارت می‌نامند؛ این مدیا یکی از مدیاهای بیولوژیک است که از کوارتز حرارت یافته ساخته می‌شود. مدیای سابستریت سطحی بسیار زبر داشته که برای تشکیل کلنی باکتری‌ها درنتیجه جذب ترکیبات نیتروژن بسیار کاربردی است. هر یک لیتر از سابستریت سطحی معادل 450 مترمربع را پوشش می‌دهد.
برای شستشوی سابستریت کافی است از آب آکواریوم استفاده کنید. توصیه می‌کنیم هنگام خرید آن از برندهای معتبر خرید کنید زیرا نمونه‌های تقلبی آن از سنگ‌ها و پوکه‌های معدنی استفاده می‌کنند که حاوی سولفید هیدروژن و گازهای سمی است.
سنگ‌های آتش‌فشانی
سنگ‌های آتش‌فشانی(Volcanic rock) یکی از مدیاهای بیولوژیک است که از سنگ‌های آتش‌فشانی در نقاط مختلف جهان ساخته‌شده است. سنگ‌های آتش‌فشانی بسیار متخلخل بوده و سطح بسیار زیادی را می‌پوشاند به دلیل همین ویژگی‌ها یک بستر باکتریایی بسیار قوی محسوب می‌شود.
به دلیل عدم حضور بی‌کربنات داخل سنگ‌های آتش‌فشانی، بایستی این مدیا به همراه سرامیک نصب و مصرف شود. این مدیا محل استقرار باکتری‌های هوازی نیتروزوموناس بوده که آمونیاک آب را به نیترات تبدیل می‌کند.
توصیه می‌کنیم هنگام خرید آن از برندهای معتبر انتخاب کنید زیرا در نمونه‌های تقلبی آن، از سنگ‌ها و پوکه‌های معدنی استفاده می‌کنند که حاوی سولفید هیدروژن و گازهای سمی است.
با سپاس از اینکه سایت تنگیتو را برای مطالعه این مقاله انتخاب کردید