常常聽到硝化細菌這名詞  有甚麼作用?如何培養硝化菌?

水龜的水質又要如何管理?

硝化細菌只是一個統稱, 包括了硝化菌及亞硝化菌
當中的成員有: 硝化菌 - 硝化桿菌屬, 硝化球菌屬, 硝化囊菌屬
亞硝化菌 - 亞硝化單胞菌屬, 亞硝化球菌屬, 亞硝化螺菌屬, 亞硝化葉菌屬
它們是一種自營性細菌, 自營性就是說他們不會從外界拿取所需有機物
而是將像二氧化碳這類無機物合成為有機物
不同的硝化菌也有不同的能量來源
比如說亞硝化菌, 他們的能量是來自將氨或銨氧化成亞硝酸
化學式為: 2NH3 (2顆氨) + 3O2 (3顆氧) -> 2HNO2 (2顆亞硝酸鹽) + 2H2O (2顆水) + 能量
而硝化菌, 就將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽
化學式為: 2HNO2 (2顆亞硝酸鹽) + O2 (氧) -> 2HNO3 (2顆硝酸鹽) + 能量
硝化菌就是用這些能量去制造食物, 和制造有機物去繁殖的
例如: 6CO2 (6顆二氧化碳) + 6H2O (6顆水) -> C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2 (6顆氧)
不同於氨化菌, 氨化菌就屬於異營性細菌

那麼, 硝化菌跟我的龜龜有甚麼關係呢?
世上萬物有一套遁環, 生生不息, 達至平衡以在水族界中, 便以氮遁環與龜龜最為息息相關
從龜的排泄, 到溶解的有機物(DOC), 到被氨化成氨/銨 (NH3/4),
然後硝化為亞硝酸鹽(NO2), 再化為硝酸鹽(NO3), 最後反硝化成氮氣(N2)
這個就是完整的氮遁環系統, 當中的 NH3/4 -> NO2 -> NO3 -> N2 便是硝化系統了
如果這個系統沒運作, 或運作得不完善, 便會導至氨/銨的積聚
氨的來源為龜龜的尿液, 及 DOC 的氨化
NH3有毒而NH4無, 他們在水中的含量, 與水的pH有關, pH每上升1.0, NH3的含量升十倍
Ph7時有99.7% NH4, 0.3% NH3 ; pH8.4時有84.7% NH4, 15.3% NH3
氨的毒性是致命的, 對魚而言, 0.5ppm 已能使魚的紅血球失去運輸氧的能力
而龜龜呢? 當水中氨的濃度超過 0.5ppm時, 就會影響龜龜的進食,並會出現異常現象
如輕度浮水, 呼吸急速, 活動遲鈍等, 情況不能得到改善的話, 很快便會慢慢死亡
而且, NH3不帶電荷(NO2，NO3，NH4全帶電荷) 有較強的脂溶性
故易透過細胞膜而造成對生物的毒性, 主要破壞呼吸系統, 其次為神經系統
所以, 一個完善的硝化系統, 是對水龜極為重要的

但是, 如何的環境才會有更多的硝化細菌?

硝化菌是依付在固體物件上的其中以沙床, 生物環, 生物球, 生物棉等大表面面積的為最佳的著床地點
他們不喜歡陽光的, 所以會在黑暗的環境下工作
著床以後他們會分泌一些多糖類polysaccharide的彈性樹膠質出來, 合成生物膜
住下來以後, 在合適的溫度(28度最佳), 和酸鹼值(7.0至8.5)他們才會開始工作
大家可以看到, 在硝化過程中消耗大量的氧, 所以最少要有2ppm的溶氧是必要的, 建議保持於6ppm
以利於硝化的進行及確保氧氣不會被氨化菌消耗盡
先前也說過, 硝化菌是自營性細菌所以他們的有機物完全靠自己來制造
結果是他們的繁殖比異營性的氨化菌慢很多
氨化菌, 快至數十秒, 慢也只需數十分鐘, 就可以繁殖多一倍
而硝化菌呢? 就算他們有最合適的溫度, 酸鹼值, 也要18至24小時才能翻倍
所以, 在多有機物的地方, 幾乎找不到硝化菌
其一是地方都被氨化菌霸佔了, 其二是硝化菌本來就不喜歡多有機物的地方
綜合以上各點, 硝化菌的最佳環境就是在沙缸第二艙, 或是濾桶的第二格了
頭艙當然就是白濾棉了, 過濾各大小有機物, 給氨化菌環境來吃掉
然後第二艙就是生物環或生物球, 表面面積大而無大型有機物
又一直有水流, 運送氧氣及食物來, 但是光這些還不夠的
還要注意水裡面有殺菌作用的抗生素, 如龜龜用的藥, 鹽
自來水的氯chlorine 和氯胺chloramine, 然後
時間也是最重要的原素, 因為硝化菌的生長慢, 所以一般由新水
至硝化菌量達至平衡, 需要8星期, 其間的水質要穩定, 他們才會拙壯成長的

有些人可能會說, 加硝化菌劑又如何? 可以加快硝化菌的育成嗎?
在這問題上可以說不一定, 原因是可能你會覺得這是很簡單的數學, 原菌量上升, 那達標時間就一定會縮短
但實際上, 有幾點是要注意的, 首先, 市面有售的硝化菌劑分為
活菌及休眠菌兩種, 水劑和粉劑, 一般活菌用於緊急情況以降低氨含量
粉劑用於保養及維持, 但是, 水劑裡的是菌還是營養液?
然後菌量也是一個疑問, 先前提及了, 硝化菌需要大量的氧,
能不能長時間存活是一問題 (一般硝化菌劑有效期為半年)
再來, 大家都知道了, 硝化菌是會住在生物膜裡, 倒不出來
加到水缸後, 他們也得幾經辛苦才會到達目的地, 大概也沒多少了
那粉劑又如何呢? 能制成粉劑的, 只有亞硝酸菌, 所以用它來開缸NO2 一定會暴升
在這裡, 我來說一下真要用硝化菌劑開缸的要點, 維持的話就不用加了
他們只要一天的時間, 就可以增加一倍, 換句話說, 就算那天你換水,
新水的不適應以致死了一半的硝化菌, 第二天他們就又滿滿的住在你的生物環裡了
開缸的話, 用的菌劑最好是先確認是硝化菌, 營養劑還是光合菌
打開瓶蓋, 如果有臭味的話, 那肯定不是硝化菌, 你是被騙了
最來是加的時機和位置, 當然, 最合適就是你清洗完濾桶
然後直接倒到生物環上, 然後才開濾桶
硝化菌的知識相信大家也學會不少了
我們現在來談談水龜的水質管理吧
龜龜會吃, 更會拉, 我們飼養用的水並沒有外界的新水流入
所以, 沒有有效的過濾, 水質只會越來越差, 一個有效的過濾系統在這裡就顯得十分重要
過濾系統我們分為物理過濾和生物過濾, 物理過濾最為簡單及直接, 就是以濾棉等素材
將大件的廢物濾走, 而生物過濾, 就是利用微生物的生態, 除去有害的物質如氨
兩者是相輔相承的, 兩者的運作順利水質才會得到有效維持

那就讓我們來談談龜龜的濾水設備建議吧
小型缸 (10L 水以下) + 掛濾/潛濾:
掛濾/潛濾過濾效能差, 濾材少, 除非有必用的理由, 否則建議直接以換水維持良好水質
(夏天一日一次, 冬天可以降至二三日一次)
香港擁有良好的自來水水質, pH值, 軟硬度, 氨含量, 重金屬含量, 硝酸鹽含量也處於良好水平
但是, 我們飲用沒問題, 龜龜卻對氯跟氯胺敏感, 而且它們也會殺掉硝化菌, 需要去除
氯可以以曝曬, 暴氣, 或放置一晚來揮發掉, 但氯胺不能, 必需使用新水劑(或去氯劑) 來清除
新水劑(推薦SEACHEM的PRIME) 可以去除氯跟氯胺之除, 還為降解氨含量及重金屬
而除氯劑一般只為除去氯跟氯胺 (有些除氯劑不能除氯胺, 請注意)

中型缸 (10L 至 100L 水) + 濾桶:我想, 在我們中大部份人應該都是以這個配撘來飼養龜龜, 好處是不用經常換水,
壞處是換濾材比較麻煩, 會使水溫上升, 以及因為濾桶是靠水壓原理將水引入桶內,
所以放置位置不能高過主缸水面, 這都需要列入考慮
這個組合只要每兩星期更換最面層的白棉, 及每個月更換活性炭就可以維持很好的水質
當中, 濾桶的濾材可自由搭配 (較大的型號甚至有6艙), 在此給個素材的次序建議
污水 -> 白濾棉 -> 生物棉 -> 生物環/生物球 -> 活性炭 -> 白濾棉 -> 淨水
至於換水方面, 可參考每星期換三分一至一半, 以免硝化菌大量死亡
另外, 濾桶應24小時運作, 如果因停電或其他原因停止運作超過1小時, 桶內的細菌被迫作缺氧呼吸,
以還原硫酸鹽sulfate取能量來維持生命時, 會放出有毒的硫化氫(H2S), 之後再供電, 濾筒運行, 硫化氫便源源流入缸中
硫化氫濃度低時(0.0047ppm)已帶惡臭, 氣味如臭蛋, 濃度0.5-10ppm, 足夠急性殺死水中生物
淡水缸比海水缸的硫酸鹽少, 而且龜龜沒有魚魚對水質那麼敏感, 但是也要注意
關掉後忘記接回電源, 或泵停下, 超過3小時, 不要再開動, 否則硫化氫會流到龜缸
取出生物濾材, 用缸水或新開的水沖洗, 也沖走死了的硝化菌, 濾桶內的水, 全部倒去
濾桶選購方面, 可視龜缸的水容量而定, 只要濾桶流量達到養魚水平
即流量最少每小時達到水量六倍, 建議十倍, 揚程達 1.8 米為佳
濾桶推薦:
(以下型號已是本人以適用龜龜的水量選擇)
(即三倍魚缸用量,  100L 水我用適合 300L 的濾桶)
Eheim的2026及2028
Tetra的EX power 75, 90

大型缸 (100L 水以上) + 滴漏槽&沙缸:
滴漏的原理是當主缸的水升到某一固定高度時, 升高過這高度的水會滿瀉入滴漏槽內
再經由滴漏槽底的去水喉排到底缸(沙缸)去,然後由上水泵抽水返回主缸
滴漏糟中通常會放置生物球用作滅聲及養菌之用
沙缸就是一個安置得比主缸為低的水缸或者容器,
將主缸經滴漏的排水收集,再經水泵送回主缸
由於沙缸容量大, 間格分明, 靈活, 是最穩定, 也是大型魚缸必用的過濾方法
在度身訂造的玻璃艙間格引渡下,強制水流經特定的過濾儀器和濾材, 最後水泵將淨水泵回主缸中
一般沙缸之間隔為 3-5艙不等,視乎魚缸種類及沙缸大少已定
由於沙缸所能養既硝化菌數量可以非常多
所以管理更易, 只需要每星期換三份一至四份一水, 定時換綿

水中的pH值, 軟硬度
pH, 是量度酸鹼度的單位, 科學家製定了一套由零至十四的酸鹼度指標,簡稱pH值
pH值7代表中性, pH值低於7代表酸性, 並且pH值越低酸性便越高
相反, pH值高於7代表鹼性, 並且pH值越高鹼性便越高
pH值和水中所含之氫離子濃度有關, 他們的關係為 pH = -log[H+]
使用通用指示劑或由它製成的pH試紙可大概測定物質的pH值
龜缸的pH值, 最好是調教到飼養龜種合適的度數
但是, 水中的pH值是會慢慢改變的, 尤其是當硝化菌正常運作時
硝化菌會把水中的重碳酸鹽及碳酸鹽轉化為自己的食量,
這兩種原素也是被稱為鹼度中最主要的成分, 佔96.5%以上
所以這兩種原素減少, 就令到水質變酸, 此外, 硝化菌吃完之後
還會放出氫離子, 令水質再變酸, 另外, 藻類進行光合作用也會用去碳酸鹽
故需定時添加鹼度緩衡劑(推薦SEACHEM的ALKALINE REGULATOR)
請留意, 不同的水源會有不同的pH值, 同時不同的消毒方法亦會有不同的pH值,
所以同是自來水, 大陸的, 香港的, 台灣的都會有不同的pH值, 甚至你家跟我家的水亦可能不同
軟硬度 KH = Carbonate Hardness,是水體中碳酸鹽(HCO3-) 濃度的指標值
KH有助穩定pH, 他們是互相影響的, 化學式為 CO2 + H2O <--> HCO3- + H+
如果水徧酸, 即水中的H+值高, 會把上述的方程式推向左方
即HCO3-的數量減少, 水會變軟, 所以說pH值低時, KH值會變低
相反水如果徧鹼, 會把方程式推向右方, 即HCO3-的數量增加
水會變硬. 所以pH值高時, KH值會變高, 所以KH下降會同時令pH下降, 而KH穩定, 也會令pH穩定
軟硬度一般以德國標準示法為準, 計為KH 即以每昇水含氧化鈣10mg為1KH
小於6.5DH為軟水, 大於DH6.5為硬水, 6.5DH為中等硬度水
一般來說龜龜對硬度反應並不激烈，所以龜缸的水硬度一般只是作為穩定pH
以及碳酸鹽就是剛才提過硝化菌的主要食糧, 所以得定時添加鹼度緩衡劑以穩定KH 及PH

溫度
不同的水龜有不同的適應水溫, 控制水溫可以做的, 只有加溫及降溫
一般情況下, 由於香港的氣溫算是和暖, 多數情況也是不用降溫的
所以大家就不必購買水冷機及散熱扇了, 但是龜龜是變溫動物
在香港的冬天, 氣溫比較低的時侯, 龜龜就會減少進食及活動
最後冬眠極度緩化新陳代謝, 如果你不想龜龜冬眠, 就要在水溫下功夫了
水中加溫只有暖管這唯一選擇, W數亦要看龜缸大小而購買, 以免發生過度加熱意外
W數計法為, 每3.78L
水用 4W
使用暖管要確保整支暖管也要浸在水中, 水溫設定為適合龜龜的溫度
另外最好給暖管加一個保護罩, 以免龜龜破壞管身以致漏電
水溫還會影響各種化合物濃度, 比如是有毒的氨, 20度C時若NH3是3.82ppm, 25度NH3會升上5.38ppm

依生長速率來區分硝化細菌約可分為五個生長期：

一、遲緩期：當硝化菌剛接觸生活物質時，生長係用以適應新環境而不增加硝化細菌數的時期。此時期的長短，視新環境對硝化細菌之影響程度而定。

二、對數生長期：硝化細菌適應新環境後，迅速氧化氨或亞硝酸鹽以獲得能源固定無機碳的時期，於是有機合成反應加速，數目激增，是為對數生長期，蓋生長情形係成級數增加。在此階段中，繁殖速率達最大值。

三、遞減生長期：當氨或亞硝酸鹽濃度逐漸減少，硝化細菌增加到某一點時，剩餘之生長資源將限制硝化細菌的生長速率，使硝化細菌的增加數量，變成十分緩慢的時期。

四、靜止期：硝化細菌在環境中的生長受到限制因子的影響(如氨源不足)已達飽和，此時生長速率等於死已速率，硝化細菌的數量達到穩定的狀態。因靜止期相當短暫，故也有人把這時期的區分從略。

五、內呼吸期：又稱內生期。系統內氨或亞硝酸鹽已耗盡，硝化細菌呈「饑餓」狀態，只能利用體內養分繼續進行代謝作用，死亡速率大增，數量大為減少的時期。 硝化細菌在一般環境中也有老化及死亡的問題，老化及死亡是有機生命體必須共同面對的問題。
硝化菌的生存環境的條件：
凡是環境之物理、化學及生物等性均會影響硝化細菌之生長，因此硝化細菌的生境條件可被區分為物理因子、化學因子及生物因子三類。
其中物理因子主要為溫度、光照、底質、水流等：化學因子主要是鹽度、溶氧、ph質、抑制劑等：生物因子主要為掠食者、競爭排除作用等。

溫度：硝化菌合適體溫約20~28度c，最適生長及繁殖溫度約25度c。一般硝化菌在溫度低於5度c及高於42度c就停止代謝作用，超過此一範圍一般硝化菌很難存活。

光：硝化菌不像綠色植物及某些自營性光合細菌一般具有光合色素，因此不能利用日光進行光合作用合成有機物。不僅無法利用日光，反而會害怕日光照射。

底質：硝化菌非常需要底質，但不同的是它的目的不在於覓食，而是底質可以提供附著、掩蔽和獲得其所需要的氨源及營養源。許多硝化菌沒有找到適當底質前不能進行繁殖，以及不能利氨源與營養源。

水流：由於硝化菌的固著生活特徵，必須靠水流輸送它所需要的氧氣、氨及營養物質等生存資源。 溶氧：溶氧為硝化菌不可或缺的生活要素。建議是不要低於2ppm。 ph值：一般而言，絕大多數硝化細菌比較喜歡生長在弱鹼性的環中，其ph值約7.5~8.2。ph值會影響硝化細菌生長與繁殖。亞硝酸菌ph範圍7.0~8.0，最佳平均是7.8。硝酸菌範圍約6.5~8.5。

競爭排除作用：指硝化菌的生活空間遭到其它異營性細菌的排擠壓力，導致硝化菌族群無法持續發展，乃至有逐漸萎縮趨勢。有機物污染不但會影響硝化細菌生長，也會引來異營性細菌，逼使它們不得不撤離家園，重覓他處尋求發展。

硝化菌的間接確定方法 取樣菌在完全無機的含氨營養試液作除氨效率及速度的測試，若樣菌有明顯的除氨效率及速度，即暗示它可能是硝化細菌，理由是在幾乎完全無機環境中，以及又有豐富的氨源之情況下，似乎只有硝化細菌能適其中，並發揮除氨功能。

硝化菌的功能
在有氧的情況下,硝化系統只能將氨分解至硝酸鹽, 而硝酸鹽則可以靠水草行光合作用, 或脫氮菌分解,或定期換水來降低。 但是水族箱中皆有一定的溶氧量,生物才能存活, 水族箱中並不易有厭氧環境(可能的厭氧環境只有在底砂下層), 所以硝酸鹽除了密植水草,或使用硝酸鹽化除器, 或將脫氮菌注入底砂下層來去除外, 還是要靠自己勤勞的換水來減低其濃度 。
市面可購買的硝化菌劑及使用日期 一般來說, 自然界中細菌原本是無色無味的, 但是"活的細菌"需要有營養來源才能維持基本的生理機能, 由前述可知硝化菌是把ammonium分解成亞硝酸及硝酸鹽, 所以廠商為了確保硝化菌賣給消費者使用時還是活菌, 就利用ammonium來做培養液,那就是"硝化菌活菌液"臭味的來源, 其之所以有保存期限,是培養液只能在此期限內供應細菌維生的養料, 過期細菌就死掉了,而由於是活菌液當然就不要放在冰箱中; 所以, 無色無味的硝化菌液,可能是"休眠的硝化菌孢子製劑"而非活菌液, 有保存期限,因為其中的保存液若過期了,也會失效, 開封後有些品牌建議放冰箱,

因為硝化菌是好氧菌,接觸空氣後, 若有足夠的養分即可繁殖,但是保存液中並無ammonium供給硝化菌營養, 因此開封後放冰箱,細菌就進入休眼期,才可保存較久。

真正的硝化菌是指亞硝酸菌及硝化細菌,兩種嗜氧菌, 理論上細菌是無色無味的,而之所以有些"硝化菌液"有臭味有些無味, 那是取決於保存硝化菌的菌液是否有味道。 至於活菌液,孢子製劑,菌粉,就長期來看, 活菌液較快建立硝化系統,效果較好, 但菌種差異,細菌濃度也有很大關係,

有些硝化菌孢子製劑,硝化菌濃度很高,效果也很好, 所以很難說那一種效果最好。

硝化菌劑在使用日期方面, 一般大品牌的都不錯, 但最重要就是不要用到過期了。 因為硝化菌液是仰賴培養液來保存的, 過期的培養液中硝化菌可能巳死掉, 不但效果變差, 也有可能會臭氣沖天, ( 較大品牌的硝化菌液, 廠商會定期回收更換賣場中到期的硝化菌液, 所以, "過期的" 或是 "沒有標示保存期限" 的硝化菌液就不要購買, 因為, 沒有把握買到的硝化菌液臭味是因培養液而來, 還是買了一罐死菌 。)