鱼缸中的硝化细菌有什么用？我们应该如何看待硝化细菌

鱼缸中的硝化细菌有什么用？我们应该如何看待硝化细菌鱼缸中氨的来源，主要有两种途径。一是鱼食残渣和鱼便等含氮有机化合物（主要是蛋白质）的氨化分解；二是鱼呼吸和体内蛋白质等代谢产生的废弃物，经鱼鳃和排泄孔释放到鱼缸水中。氨气能够对鱼产生危害，主要原因是因为以下两点：氨气不仅对人危害很大，对水中的鱼类同样也是如此。虽然我们把氨态氮（即氨气NH3）和铵态氮（即铵离子NH4 ）合称为氨氮，但从危害性而言，有毒的主要是氨而不是铵。虽然有点绕口，但还是希望大家能把它们区分开，不能打错了靶。尿素是常见的有机氮之一在上述各种形态的氮中，铵和硝酸盐，毒性较小，低浓度下可以认为无害。亚硝酸盐是有毒的，且具有致癌性，但容易被氧化为硝酸盐。有机氮类化合物也是无毒的，且大部分不能被植物直接吸收利用，需要经微生物分解后才可以。问题就出在有机氮的分解上，很多细菌、放线菌和真菌等微生物都能分泌蛋白酶，分解有机氮并释放出氨气（NH3）。这些微生物称为氨化微生物，其中主要是细

前几天发布了一篇关于如何在鱼缸中养水草的文章，在分析水草作用时，鸫龟先生指出水草可以直接吸收铵离子，在处理氨氮上，可以代替硝化细菌的作用。有些朋友对“水草能代替硝化细菌处理氨氮”这一说法，反应激烈，认为是“一味贬低硝化细菌的作用”。对于这些朋友的反应，鸫龟先生倒是一点也不奇怪。由于广告的影响（此处为何要说广告？什么东西需要广告？），导致硝化细菌在养鱼圈非常出名，可以说是达到了被神化的地步。开缸养水、水质混浊、水有异味、鱼缸换水、新鱼入缸、处理鱼屎残渣，甚至连鱼病了，统统都是加硝化细菌！……如此等等，硝化细菌可谓无所不能，受众非常多。由于很多朋友对硝化细菌能包治养鱼百病，深信不疑，突然出现鸫龟先生这么一个不着调的家伙，说它的作用也就那样，甚至连水草都能代替它，有些朋友看不惯也在情理之中。

其实在文章中，鸫龟先生并没有否认硝化细菌的作用，只是指出它的作用就是处理氨氮，除此之外并不具备其他衍生出来的神奇能力。而且处理氨氮的工作，水草同样也可以做，且效果比硝化细菌更好，不会产生硝酸根（硝氮）积累问题。如果说真有“贬低”硝化细菌的地方，那就是告诉了大家，要理性看待硝化细菌，没必要把它神化。

不过既然不少朋友对此反应强烈，至少能说明一点，就是那篇文章质量欠佳，并没有把问题说清楚。因此，鸫龟先生决定再写两篇文章，溯本正源，详细起底硝化细菌在鱼缸中的作用，以及为何说水草可以代替硝化细菌处理氨氮，算是给这些朋友们一个公开回复，也算是继续对硝化细菌做一个科普，供感兴趣的鱼友参考。至于为何要分两篇文章论述？因为鸫龟先生预估了一下，要想把这个问题详细说明白，至少要差不多一万字以上。这么长的文章，而且还是枯燥乏味的科普性质，估计没有几个人能耐心读完，考虑到可读性，分开来说更好。

一、水体中氮的存在形态和氨氮的危害

说到硝化细菌的作用，就不得不先说下水体中氮的存在形态和氨氮的危害。自然水体中的氮，主要分为有机氮和无机氮两大类。蛋白质、氨基酸、核酸、酰胺、氨基糖、尿素等都属于有机氮，其来源和动植物体有关，包括动物的排泄物。无机氮又分为氨态氮（NH3）、铵态氮（NH4 ）、硝态氮（包括亚硝酸盐氮和硝酸盐氮），其中氨态氮和铵态氮，合称氨氮。

尿素是常见的有机氮之一

在上述各种形态的氮中，铵和硝酸盐，毒性较小，低浓度下可以认为无害。亚硝酸盐是有毒的，且具有致癌性，但容易被氧化为硝酸盐。有机氮类化合物也是无毒的，且大部分不能被植物直接吸收利用，需要经微生物分解后才可以。问题就出在有机氮的分解上，很多细菌、放线菌和真菌等微生物都能分泌蛋白酶，分解有机氮并释放出氨气（NH3）。这些微生物称为氨化微生物，其中主要是细菌，因此又称为氨化细菌，是它们分解出了氨。

氨气是无色气体，有强烈刺激性和毒性，能够灼伤人体皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，甚至造成死亡。关于氨气更多知识介绍，鸫龟先生建议大家直接用今日头条app上方的搜索框输入“氨气”，点击搜索，即有关于它的百科知识。对其物理性质、化学性质、毒性危害等方面，都有详细的介绍，这里就不再赘述。

氨气不仅对人危害很大，对水中的鱼类同样也是如此。虽然我们把氨态氮（即氨气NH3）和铵态氮（即铵离子NH4 ）合称为氨氮，但从危害性而言，有毒的主要是氨而不是铵。虽然有点绕口，但还是希望大家能把它们区分开，不能打错了靶。

鱼缸中氨的来源，主要有两种途径。一是鱼食残渣和鱼便等含氮有机化合物（主要是蛋白质）的氨化分解；二是鱼呼吸和体内蛋白质等代谢产生的废弃物，经鱼鳃和排泄孔释放到鱼缸水中。氨气能够对鱼产生危害，主要原因是因为以下两点：

（1）氨气本身是有毒的。会对鱼产生刺激，破坏鱼体表、鱼鳃和消化道等处的粘膜，进而引起这些组织器官出血，产生病变。同时氨气也具有神经毒性，会危害鱼的大脑和中枢神经系统，严重者直接中毒死亡。

（2）氨气极易溶于水，与水反应生成一水合氨：

一水合氨也是具有刺激性、毒性的物质，并可弱电离出氢氧根离子，呈弱碱性，可以改变鱼缸水的pH值，这些特点都会对鱼产生不利影响。然而，一水合氨更严重的危害，是因为它具有组织渗透性，可以通过皮肤和鱼鳃渗透进入鱼体内部。当氨进入血液中时，会与血红蛋白相结合，造成血液输送氧气的能力急剧下降，鱼产生缺氧现象，这称为血氨中毒。所以鱼出现氨急性中毒的一个显著表现就是呼吸困难，大口急促呼吸，直至因窒息死亡。此时即便是爆氧，也无法拯救，因为血红蛋白已经被氨占据，血液无法携氧。唯有紧急换水，或许才有缓解的可能。上文中，我们说对鱼产生毒害的是氨而不是铵，原因也正是如此。铵离子没有组织渗透性，低浓度下对鱼并没有明显毒性危害，我们要控制的是氨。

因此，氨气对鱼的危害是相当严重的，可以说是鱼缸里的头号杀手。要想养好鱼，首要的就是要降低鱼缸中氨气的含量。而绝大多数养鱼人，依靠的就是硝化细菌。是时候介绍本文的主角，大名鼎鼎的硝化细菌了。

二、硝化细菌的作用到底是什么？

在地球氮元素循环中，有一类微生物地位十分重要，它们可以将有毒的氨氮，依次转化为亚硝酸盐和硝酸盐，这一程被称为硝化作用，它们也因此被命名为硝化细菌。又根据分工不同，生成亚硝酸盐的，叫亚硝化细菌；生成硝酸盐的，称为硝化细菌。因此，我们通常所说的硝化细菌，实际是包括两类，即亚硝化细菌和硝化细菌。每一类别当中，都由不同菌属的细菌所组成，如亚硝化细菌有亚硝化球菌、单胞菌、螺菌和叶菌等；硝化细菌有硝化杆菌、球菌和刺菌等。硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，主要通过以下三个步骤：

（1）铵离子的生成，主要是通过氨气溶于水，生成一水合氨，进而电离出铵离子，或氨与酸反应生成铵离子：

也许有朋友会问，你说的这个铵离子与硝化细菌有何关系？别着急，咱慢慢往下看。和通常理解的不一样，硝化细菌实际处理的不是有毒的氨，而是几乎无毒的铵离子。为何要单独提出这一说法呢？是因为对于铵离子的处理，除了硝化细菌，其他东西也可以做，有时效果更好，比如我们以后要说到的水草。

（2）亚硝化细菌将铵离子转化为亚硝酸根离子：

上述反应被称为亚硝化反应，生成的亚硝酸根离子也是有毒的，且具有致癌性。但好在其容易被继续氧化，生成低毒的硝酸根离子。

（3）硝化细菌将亚硝酸根离子转化为硝酸根离子：

上述反应被称为硝化反应，至此铵离子就被氧化成了硝酸根离子。虽然铵离子和硝酸根离子都是低毒的，但铵离子上面连接着有毒的氨，铵被氧化后，氨要继续通过平衡反应生成铵，氨也就逐渐被消耗掉（仍然很绕口）。所以也就相当于硝化细菌将有毒的氨转化为低毒的硝酸根离子，其总的反应方程式可以列为：

以上就是硝化细菌处理氨的基本过程，这也是硝化细菌在鱼缸中存在的主要价值，那就是处理转化有毒的氨，这一作用，确实对养好鱼非常重要，可以使鱼免受氨氮危害。

三、我们有必要神化硝化细菌的作用吗？

硝化细菌有效化解鱼缸中有毒氨氮的危害，作用确实重要。但据此将其他功能，也安在硝化细菌头上，甚至将其神化，似乎无所不能，这就没必要了。比如以下常见的说法：

（1）硝化细菌可以分解鱼食残饵、鱼粪便。

这一说法，不知道是从何而来，但确实很多人相信。硝化细菌处理的是氨氮（确切的说是铵），并不是鱼食或鱼屎。虽然鱼缸中的氨氮是由鱼食残饵或鱼便，经腐生菌分解而来的，但你能说人吃苹果就相当于人能啃苹果树吗？硝化细菌是无法分解鱼食残渣和鱼便的，分解它们的是腐生菌，分解后的产物氨氮才是硝化细菌的食物。

（2）硝化细菌能够使水清澈。

能让水变清，这又是硝化细菌的一个神话。很多朋友说没错啊，我加入硝化细菌后，水变浑浊了，然后开了过滤，3-7天以后水就清澈了，这难道不是硝化细菌的功劳吗？这还真不是，相反，造成水混浊的原因，可能就是你加的“硝化细菌”。

说实话，对于鱼缸水质混浊问题，鸫龟先生一直很困惑。因为无论是养龟还是养鱼，都没有加过硝化细菌，也没有出现过在加水初期缸里白水（浑水）现象。比如这两个养乌龟的塑料缸，一开始加水养龟的时候，没加过硝化细菌，也没有出现过白水问题，期间换水频率也不高。特别是从9月20左右一直到目前12月13日，一直没有换过水，只是在水蒸发变少时，重新加水。水底已经很脏，但水质清澈，鱼在里面仍生活的很好（乌龟已经冬眠了）。显然这并非硝化细菌的功劳，因为自然形成硝化系统需要很长时间，在开始时无法起作用。

鸫龟先生养龟的缸，没用过硝化细菌但水质常清

下面新换的这个鱼缸，在加入自来水24小时后放入水草，然后再过24小时就开始放鱼。一直到今天，差不多快一个月了，也没有出现过浑水问题。所以，水质的澄清，是靠硝化细菌吗？显然不是，因为还没有听说过硝化细菌24小时就能自然建立完善的。

鸫龟先生新买的鱼缸，加入水草24小时后即开始放鱼入缸，没加硝化细菌水质常清

反过来再看，很多人都反映，加入硝化细菌后，水先混浊，然后变清，并认为这是硝化细菌在起作用。其实造成水质混浊的原因，恰恰就是加入的“硝化细菌”。为何这样说呢？因为活体硝化细菌的保存，要受到温度、氧气、湿度和光照等因素的影响，存储并不容易，很容易造成死亡，影响活性。就算是粉末状的休眠期菌，同样也有保质期，也要受制于上述条件的限制，并非随便就能保存下来。所以早就有很多朋友怀疑，目前市面上出售的硝化细菌制剂，特别是低价产品，无论液体还是粉末，里面大部分是营养物质，少部分才是不知是否有活性的硝化细菌。加入硝化细菌后，水出现混浊，就是因为这些营养物质。和硝化细菌有关的，无论是氨、铵、亚硝酸根，还是硝酸根，溶于水后都是无色透明的，并不会造成水质混浊。而其后水又变清，也不是硝化细菌的原因，真正起作用的是腐生菌，将加入的这些微小颗粒营养物质分解，水才重新变清澈了。

最后不客气的说，不要说过滤器、爆氧之类的连开3-7天以上，就算你什么都不做，将水静置，三天以后也会自然澄清了，这根本就不是硝化细菌的作用，而是水中存在物理吸附和沉降、化学反应与微生物分解等自然净化过程，都可以使得水变清。

（3）硝化细菌可治疗鱼病。

硝化细菌能够治疗鱼病，也是一个常见的说法。一旦有人在网上反映自己养的鱼病了，总会有一批朋友在下面支招：“硝化系统不完善”、“赶紧下硝化细菌”等等之类的说法，将硝化细菌当成了灵丹妙药。

客观来说，硝化系统不完善造成鱼生病这种说法，还是有道理的。如上文所述，氨在水中的积累，会造成鱼生病甚至死亡。硝化系统不完善，意味着对氨的处理不好，确实容易导致鱼生病。但鱼一生病就推荐下硝化细菌或者归因为硝化系统不完善，这就说不过去了。

鱼生病时应用药而不是硝化细菌

硝化细菌的作用是转化氨氮，以免造成鱼氨中毒，实际上起到的是解毒的作用，平常作为预防氨中毒使用，是可以的。但鱼生病，氨中毒仅仅是其中一个方面，更多的是致病性的细菌、真菌和病毒等带来的。硝化细菌不是杀菌、杀病毒药，它要如何去治疗疾病？相反，此时大量加入硝化细菌，只会使结果更糟，甚至加快病鱼死亡。因为硝化细菌是好氧菌，它的繁殖需要消耗水中大量氧气，可能会造成病鱼因缺氧而死亡，得不偿失。

因此，对于硝化细菌在养鱼中的积极作用，应该予以肯定，那就是硝化细菌通过转化氨氮，确实可以预防鱼类氨中毒，这是它的主要作用。除此之外，并没有其他的所谓功效，如分解鱼便、净化水质、治疗鱼病等，没有必要把它神化。

实际上，即便是转化氨氮，硝化细菌的作用也远没有我们想象中那么强大。因为硝化细菌的生存能力与其他细菌相比偏弱，并没有竞争优势。硝化细菌属于好氧的自养菌，繁殖速度缓慢，且极易受到水中溶解氧、温度、PH、光照强度等条件影响，实际对于氨氮的处理非常不稳定。这也是很多朋友的鱼缸，硝化系统动辄发生崩溃的原因。

例如从溶解氧来看，多数学者建议应保持1.5-2.0mg/L以上，低于0.5mg/L时，硝化作用趋于停止；温度则介于15-35℃之间，最适宜温度是20-30℃，低温下硝化作用趋于停止；酸碱度（pH）来看，以微碱性最好（7.0＜pH＜8.5），且亚硝化细菌和硝化细菌最适宜pH并不相同。因此，硝化细菌的限制条件很多，无法与异养型腐生菌相竞争，其在水中的生态位有限，作用也就没有宣传中那么大。

此外，我们通常只关注硝化细菌对氨氮的转化，而对于转化后的硝酸根离子的危害，却选择性的忽略了。没错，硝酸根离子单纯从毒性上，确实没有氨严重。但浓度高了，其危害同样不容小觑。例如我国现行的饮用水国家标准（GB5749－2006）中，将硝酸盐的上限规定为10mg/L，也即意味着超过这一数值，对人体健康就会产生不利影响。

硝化细菌将氨氮转化为硝酸根以后，并不会将其从鱼缸中清除，硝酸根会逐渐在鱼缸中积累，浓度越来越大，这可以说是硝化细菌处理氨氮的局限性。硝酸根浓度大了，一方面增大了水中盐度，可以产生盐分胁迫危害；另一方面，硝酸根在缺氧条件下（如底沙中），会重新被反硝化成亚硝酸根，甚至氨，对鱼产生毒害。有经验的鱼友，通常是采用定期换水的方法，来稀释硝酸根的浓度，避免产生危害。

四、结语

氮在水体中，以有机氮和无机氮两种形式存在。氨气、铵离子、亚硝酸根离子和硝酸根离子，都属于无机氮。其中氨和亚硝酸根离子是有毒的，其他在低浓度下都可以视为无毒。有机氮可以被氨化细菌分解出氨气，产生氨氮危害。硝化细菌能将氨氮转化为低毒的硝酸盐，这是它的主要作用。除此之外，类似于硝化细菌可以分解鱼食残渣和粪便、可以净化水质使其清澈，甚至可以防治鱼病等说法，都是没有道理的“神化”。对于硝化细菌的作用，我们应该理性去看待。

实际上，即便是转化有毒的氨氮，硝化细菌的作用也没有宣传中那样强。因为硝化细菌是自养型菌，繁殖速度缓慢，且极易受到温度、酸碱度pH、溶解氧等环境条件变化的影响，对氨氮的转化是不稳定的。单纯依靠硝化细菌，是无法真正养好鱼的，对此我们也应该要有一个清醒的认识。

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【主要参考文献】：

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