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Ammonium

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Einleitung

Ammonium (NH4) ist eine Form von Stickstoff, ist wenig giftig und entsteht in erster Linie beim Abbau von Proteinen. So wird es von Fischen und den meisten anderen Wasserorganismen als Endprodukt, z.B. über die Kiemen, ausgeschieden. Die Menge pro Fisch können mehrere mg/Tag betragen. Einige Fischarten leben in Steinkorallenstöcken. Es wird vermutet, dass dadurch eine lokale Düngung erfolgt, die deutlich über den Durchschnittswerten im Freiwasser liegt. Auch bei der bakteriellen Verrottung abgestorbener Biomasse (Futterresten, Exkremente) wird der organisch gebundene Stickstoff umgewandelt und in Form von Ammonium-Ionen freigesetzt. Die Ammoniumbildung (Ammonifikation) verbraucht viel Sauerstoff.

Ammonium ist die Ausgangsbasis für die Nitrifikation, bei der durch bakterielle Oxidation das Endprodukt Nitrat (NO3) entsteht. Wenn kein Ammonium vorhanden ist, z.B. durch übermäßigen Einsatz von Zeolith, dann kann die Bakterienpopulation für die Nitrifikation im Becken stark geschwächt sein - es besteht die Gefahr keine funktionierende Nitrifikation mehr zu haben!

Im Ammonium-Anion ist der Stickstoff reduziert. Es ist die anorganische Stickstoffform, die sofort von Korallen und Algen in Aminosäuren eingebaut werden kann. Ammonium ist somit eine sehr günstigste Stickstoffquelle. Korallen können deshalb auch schon in der Einfahrphase eingesetzt werden im Gegensatz zu Fischen, die erst bei funktionierender Nitrifikation eingesetzt werden sollen.

Die Bevorzugung von entweder Ammonium oder Nitrat durch die Koralle ist reguliert. Nach wissenschaftlichen Untersuchungen[1] bei Phyotoplankton ist, je nach Akklimatisation entweder das eine, oder das andere aufgenommen worden, aber nicht beides gleichzeitig. Das führt zu folgenden wichtigen Erkenntnissen:

  • Es kann bei einer Stickstofflimitierung von Korallen nicht direkt zu einer Besserung kommen, wenn nicht das gewohnte Ammonium oder Nitrat zur Verfügung gestellt wird.
  • Beides gleichzeitig zu dosieren, macht für Korallen keinen Sinn.
  • Es ist oft nachgewiesen worden, dass die Anwesenheit von Ammonium die Aufnahme von Nitrat in die Zelle hemmt.

Die Oxidation von Ammonium zu Nitrat im Freiwasser läuft langsam ab, sofern keine Oxidationsmittel (Ozon) vorhanden sind. Die bakerielle Nitrifikation hingegen erfolgt sehr schnell, wobei dieser Prozess eben nur auf oxischem Substrat stattfindet. Wenn Fische in der Nähe der Korallen leben, dann erlaubt die räumliche Nähe der Koralle, dass von dem Fisch abgegebene Ammonium schnell zu fixieren. Je mehr das Verhältnis Siedlungsfläche zu Wasservolumen in Richtung der Siedlungsfläche verschoben wird (z.B. durch keramische Vollverkleidungen der Rück- und Seitenwände etc.), desto schneller wird Ammonium in der Nitrifikationskette reduziert.

Ammonium - Ammoniak

Ammonium wird durch steigenden pH und Temperaturen zu sehr giftigem Ammoniak (NH3) gewandelt. Da ist Süßwasser-Aquarien der pH niedrig genug, entsteht so weniger Ammoniak als im Meerwasser.

Im Folgenden wird noch öfter vom Gesamtammonium geschrieben, der Summe aus Ammonium und Ammoniak.

Die angezeigten Werte in der Tabelle und Diagramm gelten für 25 °C.

Verhältnis in Abhängigkeit vom pH-Wert
pH Ammonium (%) Ammoniak (%)
7,5 96,6 3,4
7,6 96,4 3,6
7,7 96,1 3,9
7,8 95,8 4,2
7,9 95,4 4,6
8,0 94,6 5,1
8,1 94,3 5,7
8,2 93,5 6,5
8,3 92,5 7,5
8,4 91,3 8,7
8,5 89,9 10,1
8,6 88,1 11,9
8,7 85,9 14,1

Folgende Tabelle zeigt den Gehalt an Ammoniak bei 0,5 mg/l Gesamtammonium

Temperatur 8,0 pH 8,5 pH
20,0 °C 0,0191 mg/l 0,0560 mg/l
25,0 °C 0,0269 0,0765
30,0 °C 0,0373 0,1015

Folgende Tabelle zeigt den prozentualen Gehalt an Ammoniak am Gesamtammonium.

Temperatur 8,0 pH 8,5 pH
20,0 °C 4 % 11 %
25,0 °C 5 % 15 %
30,0 °C 7 % 20 %

Auf die richtige Menge kommt es an

Der Gesamtammoniumgehalt (Summe aus Ammonium und Ammoniak) sollte kleiner 0,1 mg/l liegen, idealerweise Null - das wir häufig empfohlen! Der Grund dafür liegt im giftigen Ammoniakanteil, doch der ist pH- und temperaturabhängig. Es ist also zuerst zu bestimmen, wie hoch der Ammoniakgehalt maximal sein darf, um dann auf den maximalen Gesamtammoniomgehalt bei einer gegebenen Temperatur und pH zu schließen.

Bei der Bestimmung kann man z.B. auf der sicheren Seite sein, wenn angenommen wird
  • die max. Temperatur sei 29 °C
  • der max. pH-Wert sei 8,4
  • der max. Ammoniakgehalt ist 0,02 mg/l

Das Ergebnis ist dann ein max. Gesamtammoniumgehalt von xx mg/l.

Zu viel Ammonium

Wenn es zu erhöhten Werten kommt ist Ursachenforschung nötig, sonst können Tiere sterben.

  • Medikamente für die Fischheilung können die Nitrifikation stören.

Ammonium reduzieren bevor es entsteht

Hohe einmalige Futterzugaben lassen das Gesamtammonium sprungartig ansteigen; besser kleinere Portionen verteilt füttern.

Vorhandenes Ammonium abbauen

Algen nehmen Ammonium als Stickstoffquelle auf, auch weil es einfach zu wandeln ist als Nitrat.

Sofortmaßnahmen, mit absteigender Empfehlung:

  • Zeolith als Sofortmaßnahme ist ausgezeichnet wirksam gegen das Gesamtammonium (Summe aus Ammonium und Ammoniak) und gleichzeitig ungefährlich. Dazu das Zeolith in einen Mischbettfilter oder in einen gut durchströmten Bereich in einem Beutel / Nyolonstrumpf geben. Gegen einen langfristigen Einsatz spricht die Gefahr, den nützlichen Bakterien für die Nitrifikation die Nahrungsgrundlage zu entziehen.
  • Ozon oxidiert das Gesamtammonium zu Nitrit. Als Sofortmaßnahme wäre eine große Menge Ozon nötig, die allerdings auch schädlich für alle Lebewesen sein kann.
  • Wasserstoffperoxid oxidiert ebenfalls ähnlich dem Ozon das Gesamtammonium, doch durch die direkte Zugabe in das Aquarium können Tiere in der Nähe der Dosierung Schaden nehmen - das trifft allerdings weniger auf Korallen zu. Die Dosierung von 3 prozentiger Lösung beträgt 50 ml / 100 Liter Netto - dabei tropfenweise in direkt in die Strömung dosieren. Dabei immer darauf achten, das keine Fische davon direkt beströmt werden. Nach einer Stunde ist eine Messung durchzuführen und ggf. der Vorgang zu wiederholen.

Zu wenig Ammonium

Solange das Aquarium nicht in der [Einfahrphase]] ist, kann bei funktionierender Nitrifikation Ammonium dosiert werden.

Ammonium zugeben

Die beiden Stoffe Ammoniumchlorid und Kaliumnitrat reagieren besonders in gelöster Form miteinander, deshalb ist eine getrennte Aufbewahrung und zeitlich versetzte Dosierung nötig.

Wenn die zugegebenen Lösungen nach ein paar Tagen keinen messbaren Erfolg erreichen, dann kann die Taktzeit der Dosierung nahezu stündlich sein. Wenn dennoch keine nachweisliche Besserung in Sicht ist und Messfehler ausgeschlossen werden können, dann kann auch über eine vorsichtige Reduzierung von vorhandenem Lebendstein nachgedacht werden. Dabei unbedingt die Vorstufen der Nitrifizierung kontrollieren (Ammonium, Ammoniak, Nitrit)!

Messung

Die üblichen Tests mangelt es ausgerechnet im wichtigen Bereich um die 0,1 mg/l an Abstufungen! Eine Übersicht über die am Markt vorhandenen Wassertests finden sie hier.

Alle Tests ermitteln das Gesamtammonium (Summe aus Ammonium und Ammoniak), auch wenn manchmal auf der Verpackung nur Ammonium erwähnt wird. Durch die zusätzlich pH Messung kann dann mit Hilfe der Tabelle das Verhältnis bestimmt und die einzelnen Werte berechnet werden. Sollte jedoch das Gesamtammonium Null sein, dann ist eine pH Messung nicht mehr nötig.

Die häufige Messung ist in der Einfahrphase besonders wichtig. Zunächst wird es zu einem deutlichen und möglicherweise auch gefährlichen Anstieg kommen, solange die Nitrifikation noch nicht richtig funktioniert. Bei bestehenden Becken ist eine Messung kaum noch nötig, da die biologischen Prozesse etabliert und stabil sind.

Aber auch die Ammoniumkonzentrationen kann durch Messung ggf. sehr niedrig ausfallen, weil es genauso schnell verbraucht wird wie es produziert wird! Die Ursache für eine Algenplage in einem nährstoffarmen Becken mit niedrigem Nitrat kann also das Ammonium sein, auch wenn dieses ggf. sehr niedrig messbar ist!

Einzelnachweise

Weblinks