taya,
Весьма интересно. Жду продолжения эксперимента. Это так, мождет пригодится, для общих знаний.
возможностях использования листовых силикатов
в современном рыбоводстве
С.Н. Тюрюков, ведущий инженер института «Гипрорыбхоз»
В естественной среде обитания на рыб воздействуют различные природные факторы, к которым они приспосабливались очень длительное время путём приобретения определённых качеств и свойств. Условия обитания для каждого вида рыб имеют свои особенности. Но даже в специализированных аквариумах, предназначенных для содержания рыб одного вида невозможно в точности копировать среду естественного водоёма, его гидрохимический режим и другие составляющие его экосистемы. Одна из причин этого в том, что состав воды в наших источниках водоснабжения чаще всего не соответствует составу воды мест естественного обитания рыб.
Кроме этого в нашем индустриальном мире окружающая среда постоянно отравляется огромным количеством вредных веществ. Эти соединения попадают в наши аквариумы – с водой, воздухом, кормом, медикаментами, оборудованием и декорациями. Они вызывают хронические отравления рыб, при которых страдают, прежде всего, жабры, почки, печень, нервная и иммунная система. В результате у рыб могут возникать нарушения роста, развиваться бесплодие и вторичные инфекции (Бауэр, 2000).
Следует помнить, что и условно патогенные бактерии, которые постоянно присутствуют в аквариуме, могут вызывать различные заболевания. Нередко, при накоплении органики, они развиваются в чрезмерном количестве и поражают животных с ослабленным иммунитетом. Поэтому лучшей профилактикой заболеваний рыб является укрепление их иммунитета путём создания в аквариуме наиболее благоприятного гидрохимического и санитарного режима.
Существующие системы водоподготовки, включая использование импортных дорогостоящих оборудования и препаратов не могут системно воспроизводить природные процессы, обеспечивающие формирование и стабилизацию состава воды. Главная причина этого кроется в том, что состав природных вод тесно связан со свойствами подстилающих почв, материнских и осадочных горных пород. Соприкасаясь в своем круговороте с большим числом разнообразных минералов, природные воды включают в свой состав значительное число ингредиентов, жизненно важных для обитающих в них животных и растений.
При этом наиболее активно участвуют в формировании состава вод глинистые минералы, которые относятся к подклассу листовых (слоистых) силикатов. Гидрохимическая активность листовых силикатов обусловлена строением их кристаллической решетки, в которой кремнекислородные тетраэдры образуют плоские сетки (или слои) параллельные основанию кристаллов. При этом связи между слоями ослаблены и осуществляются посредством катионов. Кроме того, большинство глинистых минералов встречается в виде чрезвычайно тонкозернистых агрегатов, состоящих из чешуек (реже из волокон) размером менее одного микрона. Поэтому у многих листовых силикатов (особенно из группы глинистых минералов), хорошо выражены свойства сорбции и ионного обмена. То есть, они способны как поглощать из раствора, так и выделять в него различные органические и неорганические вещества. Благодаря этим свойствам слоистые силикаты и включающие их породы играют весьма важную роль в формировании гидрохимического режима природных вод.
В связи с этим мы изучали перспективы использования в рыбоводстве природных сорбентов – минералов относящихся к подклассу листовых силикатов, для улучшения гидрохимического режима среды обитания, укрепления иммунитета и профилактики заболеваний рыб и других гидробионтов.
Продукты серии «Аквамин», представляющие собой специально обработанные древние природные слоистые силикаты с 2002 года производятся фирмой «НВЦ Агроветзащита». «Аквамин базис» предназначен для нормализации кислотности и жесткости воды, обогащают ее микроэлементами, способствует росту растений и повышает иммунитет рыб. «Аквамин флора – 6» - богатый источник двухвалентного железа и микроэлементов необходимых для роста растений. Продукт активно поддерживает хорошее санитарное состояние аквариума, борется с обрастаниями. «Аквамин флора - 7» является сильным природным буфером, поглощает излишек органических веществ, формирует среду благоприятную для роста растений и рыб. В аквариумах с нейтральным грунтом немного подкисляет воду и повышает ее прозрачность.
При использовании всех этих средств происходит оптимизация жесткости, кислотности и концентрации растворенных органических веществ, они осветляют воду и подавляющее развитие бактериальной мути, планктонных водорослей и обрастаний. Кроме этого «Аквамин» поглощает вредные вещества, препятствует опасному возрастанию концентраций метаболитов, является источником микроэлементов, улучшающих рост и декоративные качества растений. Постоянное присутствие «Аквамина» (в виде загрузки биофильтра или добавки к грунту) обеспечивает природный баланс концентраций минеральных и органических веществ, что укрепляет в аквариуме экологическое равновесие, предотвращает острые и хронические отравления метаболитами, улучшает у рыб иммунитет и снижает вероятность развития различных заболеваний (Тюрюков, 2001).
Пример из собственной практики. В октябре 1998 года я устроился на работу в небольшое аквариумное хозяйство в одном из Подмосковных городов. Для заполнения аквариумов использовалась артезианская вода, имеющая весьма высокую жесткость (dGH = 22 градуса), слабощелочную реакцию (рН = 8,5) и содержащую очень мало железа (в 3-4 раза ниже ПДК для питьевой воды) и микроэлементов. Рыбы (цихлиды, карповые, карпозубые живородящие, лабиринтовые и др.), по-видимому, испытывали дефицит иммунитета из-за чего имели место различные заболевания. Плодовитость таких не проблемных рыб как барбусы, гуппи и меченосцы была невысокой, а отход молоди на ранних стадиях развития был весьма значителен (80-90 %). При этом часто наблюдались отклонения в развитии рыб (нарушение пропорций тела и сколиоз).
После установки фильтров с «Аквамином базис» в аквариумы для выращивания молоди, гидрохимические параметры значительно улучшились. рН воды установилась на уровне 7,3-7,5, а жёсткость составила 7-9 градусов dGH. При этом концентрации аммония не превышали 0,25 мг/л, а концентрации нитратов – 10 мг/л. Такие параметры сохранялись в выростных аквариумах (28 шт.) на протяжении 2-3 месяцев, несмотря на высокую численность молоди, интенсивное кормление и редкую подмену воды (1/3 часть 2 раза в неделю). При этом отход молоди за период выращивания снизился до 15-20 %, а отклонения в развитии рыб больше не наблюдались.
Не менее важным свойством продуктов серии «Аквамин» является обеспечение процесса денитрификации, который весьма важен для в формировании и стабилизации нормальных условий обитания гидробионтов.
В ходе процесса нитрификации аммония, который протекает в аэробных биофильтрах, происходит потребление карбонатных ионов, что приводит к увеличению концентрации ионов водорода и снижению щёлочности воды. Вызванное этим понижение рН (до 5,0 и менее) может сильно затормозить активность нитрифицирующих бактерий и ход нитрификации. В противоположность этому процесс денитрификации, который протекает в анаэробных биофильтрах, продуцирует щёлочность и компенсирует закисление среды. При этом денитрификация снижает содержание нитратов на 85-90% и нитритов на 60-85% (Уитон, 1985).
Однако в практике современного рыбоводства денитрификация не получила должного распространения. Техническая проблема заключается в необходимости обеспечения постоянного контроля окислительно-востановительного потенциала (ОВП) воды и точного дозирования веществ-востановителей (метанола, этанола, глюкозы, метана, уксусной кислоты). В случае неточности контроля ОВП и дозирования восстановителей в фильтре-денитрификаторе образуются нитриты, сероводород и другие токсичные вещества (Сандер, 2002).
В природе же анаэробные процессы свободно протекают в грунтах, на глубине несколько сантиметров. Токсичные вещества при этом обычно не образуются. Учитывая это, мы провели работу по выяснению возможности воспроизведения природных условий для протекания процесса денитрификации в рыбоводных ёмкостях с помощью «Аквамин базис» и «Аквамин флора – 7», которые были использованы в качестве загрузки биофильтров в двух аквариумах с крупными декоративными рыбами.
Первый аквариум – Juwel (объёмом 200 л) с внутренним фильтром, в котором длительное время обитали три чёрных пираньи массой 250-300 г каждая. Рыб кормили мороженым мясом один раз в неделю. Подмена воды объёмом 10 литров в неделю проводилась вместе с удалением грязи из грунта. В начале опыта температура воды в аквариуме составляла 28о С, концентрация нитратов – 300 мг/л, РН - 6,5. В фильтр аквариума был помещён «Аквамин флора-7» в количестве 1,5 кг.
Второй аквариум – нестандартная ёмкость объёмом 220 л которая была оснащена внешним биофильтром Fluval-302. В нём обитали три гибридных цихлиды (попугаи) массой 100-150 г каждая. Подмена воды объёмом 10 литров проводилась один раз в месяц вместе с удалением грязи из грунта. В начале опыта температура воды в аквариуме также составляла 28о С, концентрация нитратов – 160 мг/л, РН - 6,5. В фильтр этого аквариума был помещён сорбент «Аквамин базис» в количестве 1,0 кг. В ходе опыта, который продолжался 2 года, раз в неделю из аквариумов отбирали пробы воды и измеряли концентрацию нитратов и рН.
После помещения в фильтр первого аквариума мешочков с листовыми силикатами, в течение месяца наблюдалось плавное снижение концентрации нитратов с 300 мг/л до 5 мг/л. На этом уровне их концентрация сохранялась в течение 10 месяцев. После выхода из строя электрического обогревателя температура воды в аквариуме снизилась до 22-23о С. Это, по видимому, вызвало плавное увеличение концентрации нитратов до 30 мг/л, которая сохранялась на этом уровне до конца опыта (т.е. последующие 14 месяцев). Реакция среды в аквариуме в течение месяца поднялась до значения РН 6,8-7,0 и сохранялась на этом уровне до конца опыта.
Ход процесса денитрификации во втором аквариуме выглядел аналогично. В течение одного месяца после помещения в фильтр мешочков с листовыми силикатами произошло плавное снижение концентрации нитратов со 160 мг/л до 5 мг/л. Такая концентрация сохранялась в течение 10 месяцев. Отключение обогревателя и снижение температуры воды до 22-23о С также привело к увеличению концентрации нитратов до 30 мг/л и сохранению её на этом уровне до конца опыта. Реакция среды во втором аквариуме в течение первого месяца поднялась до РН 7,3-7,5 и сохранялась на этом уровне в течение трёх месяцев. Затем плавно снизилась и стабилизировалась на уровне РН 6,8-7,0.
Кроме этого характерно, что вода в аквариумах сохранялась чистой и прозрачной на протяжении всего времени проведения опыта. Мешочки с сорбентом также не имели каких либо неприятных запахов. Состояние рыб в обоих аквариумах было хорошим, каких либо признаков угнетения не отмечено.
Низкие концентрации нитратов и органики, которые в наших аквариумах сохранялись в течение длительного времени, свидетельствуют, что «Аквамин флора – 7» и «Аквамин базис» стабильно обеспечивали процессы денитрификации и деструкции трудно окисляемой органики. В общем, виде принцип их действия прост. При погружении в воду внутри мешочков образуется минеральная суспензия. При этом водопроницаемая оболочка из синтетической ткани вполне надёжно удерживает её и не препятствует процессам диффузного и турбулентного массообмена. На ткани и во внешнем слое суспензии развиваются аэробные, а в её внутренней части – анаэробные бактерии. – То есть образуется система аналогичная той, которая существует в грунтах природных водоёмов. Протекающие в тесном соседстве аэробные и анаэробные процессы обеспечивают весьма глубокую деструкцию органики и стабилизацию рН, а также регенерацию минерального субстрата, благодаря чему его сорбционная активность не уменьшается, а скорее увеличивается. При этом процесс денитрификации совершенно безопасен для гидробионтов, так как листовые силикаты с одной стороны подавляют образование сероводорода и других токсичных веществ, а с другой – если они и образуются, то могут попадать в воду лишь через слой аэробных бактерий, которые подвергают их окончательной деструкции.
В ходе работы мы заметили, что в различных ёмкостях оснащённых биофильтрами с загрузкой из листовых силикатов, устанавливаются стабильные концентрации нитратов, величина которых зависит от температуры воды. Причину этого явления можно объяснить на основе литературных сведений. – Скорость денитрификации зависит от температуры и описывается кривой с максимумом при 500С, оптимумом – при 400С и минимумом – при 00С. При этом температура воды влияет на процесс денитрификации в большей степени, чем на аэробное окисление. Кроме этого скорость денитрификации зависит от концентрации нитратов и возрастает по мере её увеличения. Поэтому в результате совместного протекания процессов нитрификации и денитрификации устанавливаются стабильные концентрации нитратов, величины которых зависят от температуры воды в рыбоводных ёмкостях.
Эти опыты показывают возможность воспроизведения процесса денитрификации в рыбоводных ёмкостях с помощью листовых силикатов, а также преимущества этого способа. При его использовании отпадает необходимость в дополнительных веществах-востановителях и в контроле ОВП. Тесное соседство процессов нитрификации и денитрификации даёт возможность их проведения в едином блоке, что делает систему водоподготовки более компактной (в нашем опыте объём мешочков с листовыми силикатами не превышал 0,75% от объёма воды в аквариумах, что позволило поместить их в обычные биофильтры). Кроме этого мешочки с листовыми силикатами не подвержены засорению взвешенными веществами. Поэтому их длительное время можно использовать без промывки и замены.
Широкое распространение листовых силикатов в осадочных породах морского происхождения (Иванова, 1969) указывает на то, что они могут играть весьма важную роль в формировании гидрохимического режима морских вод.
В связи с этим следует упомянуть, что «грунт, аналогичный тому, что окружает коралловые рифы», получивший название «Miracle Mad» (“Чудесная грязь”, состав которой не разглашается) с успехом применяется фирмой Ecosystem aquarium (США) для создания морских рифовых аквариумов.
В связи с чем, нами начаты работы по созданию продуктов на основе листовых силикатов и для морских аквариумов. По просьбе автора, опробовать одну из пород, содержащую листовые силикаты в качестве загрузки для биофильтра, любезно согласился известный аквариумист И.Н. Помогаев. Вот что он написал об этом:
В опыте был использован домашний морской аквариум ёмкостью 280л с внешним гравийным фильтром ёмкостью 60л. Оборот воды в системе составлял 3 объёма в час. В системе водоподготовки отсутствовал флотатор, поэтому очистка была не достаточной. К тому же вода в аквариуме не подменивалась около 3-х лет.
Население аквариума состояло из двух амфиприонов и одного дасциллуса, а так же зелёных и красных водорослей. Ранее в аквариуме жили дискоактинии, зоантусы и актинии рода Entocmea, но в отсутствии должного ухода все они погибли. Стенки аквариума и декорации внутри него стали сильно обрастать и покрываться красной плёнкой водоросли Ascilatoria, что свидетельствовало о высоком содержании в воде нитратов. Плёнка стала густо покрывать и водоросли, живущие в аквариуме. Особенно страдала от них Cаulerpa. Она перестала расти, слоевища её стали очень короткими.
На этом этапе параметры воды составляли: рН – 7,9; нитраты – более 50мг/л. Затем в фильтр аквариума были помещены два мешочка с листовыми силикатами массой 0,5 кг каждый, а через месяц еще столько же. Наблюдения велись в течении полугода. За два первых месяца заметных изменений не произошло. В конце третьего месяца значение рН поднялось до 8.0, нитраты остались на прежнем уровне. К концу пятого месяца: рН – 8,1; нитраты чуть менее 50 мг/л. В конце шестого месяца: рН – 8,1; нитраты существенно ниже 50 мг/л, но выше 25мг/л. (К сожалению шкала измерений экспресс - теста «Tetra» очень груба, что не позволило точнее определить концентрации нитратов).
Однако, по визуальной оценке экологическая ситуация в аквариуме явно улучшилась. Существенно уменьшилось количество нежелательных обрастаний, возобновился рост декоративных водорослей. А самое главное, пробудились спящие почки, начался рост зоантусов и появились трубчатые полихеты. В заключении можно сказать, что применение листовых силикатов дало положительный эффект.
Этот опыт показывает, что листовые силикаты эффективны не только в пресной, но и в морской воде. Экосистема «старого» морского аквариума, дополненная неживым, но жизненно важным звеном, пошла по пути нормализации гидрохимического режима – произошло снижение концентрации нитратов и повышение рН. При этом уменьшилось количество нежелательных обрастаний, возобновился рост декоративных водорослей и пробудились спящие почки беспозвоночных, что свидетельствует о снижении концентраций биогенных элементов, притоке микроэлементов и нормализации гидрохимического режима в целом. То есть вода стала «моложе» и «свежее» без подмены и использования химических и технических средств.
Процесс «омолаживания» воды проходил медленно, в течение нескольких месяцев, что по-видимому было связано с недостаточным количеством листовых силикатов. Однако эта скорость значительно выше скорости процесса старения, который протекал около трёх лет. При этом хозяину аквариума не пришлось затрачивать труд на тщательную промывку аквариума, средства на его повторное заселение, а также время на ожидание «созревания» биофильтра и формирование экосистемы.
В настоящее время за рубежом и в России бурно развивается декоративное рыбоводство в бассейнах и прудах. Состав воды в источниках водоснабжения и качество грунта часто не соответствует биологическим нормам. К тому же через некоторое время состав воды изменяется в результате поглощения микроэлементов гидробионтами, а также накопления метаболитов и чрезмерного количества органики. В результате ухудшается цвет и снижается прозрачность воды, начинается её «цветение», что резко снижает декоративные качества водоёма. Поэтому для ухода за водоёмами в настоящее время используют химические средства, которые во множестве предлагают Российские и зарубежные фирмы. Эти средства не являются экологически чистыми и лишь условно безвредны для рыб и растений, а их использование мало совместимо с купанием людей. Поэтому задачи формирования и гидрохимического режима, а также обеспечения надлежащего санитарного состояния декоративных бассейнов и прудов остается весьма актуальной.
В связи с этим мы провели некоторые опыты по улучшению качества воды в декоративных бассейнах и прудах с помощью продуктов «Аквамин».
В вестибюле подмосковной базы отдыха был установлен пластиковый бассейн с диаметром 1,3м и объёмом воды 200 л. Система водоподготовки представляла собой небольшой фонтан и внутренний механический фильтр. Население бассейна – пять декоративных рыб (кои и золотые рыбы) весом 150-200 г каждая, кормление которых проводили карповым комбикормом.
Через каждые 2-3 недели воду приходилось полностью менять, так как она становилась мутной, приобретала жёлто-коричневый цвет и несвежий запах, а поверхность покрывалась пеной.
Для улучшения качества воды мы поместили в бассейн 10 мешочков с листовыми силикатами, массой 0,5 кг каждый. Мешочки были изготовлены из чёрной синтетической ткани, имитировали камни и не ухудшали декоративных качеств водоёма.
