Het opstarten van de stikstofcyclus

Nou we al diep op de hele stikstofkringloop zijn ingegaan wordt het eens tijd om het filter en de planten er bij te betrekken. En we beginnen bij het begin……Het opstarten van een aquarium.

In de opstartfase zijn er nog maar weinig bacteriën aanwezig. Die moeten zich allemaal nog ontwikkelen en koloniën gaan vormen. In het begin hebben de bacteriën zelfs nog geen goede plaatsen gevonden om zich te vestigen en zo ontstaan in de beginfase wel eens de kaamlaagjes of wordt het water troebel. Dat verdwijnt meestal vanzelf weer.

Wat voor bacteriën komen er nu het eerst?

Nou volgens het schemaatje hierboven is Ammonia/Ammoniak het eerst in de bak. Het eerste vormen zich dan vooral bacteriën (nitrosomonas marina) die ammonium/ammoniak omzetten naar nitriet. Klinkt logisch toch?

Nou dat klinkt logisch, en inderdaad in het nitrificatie proces vormen die nitrosomonasjes zich als eerste. Maar die nitrificerende bacteriën groeien erg langzaam. Ze verdubbelen elke 7-24 uur. Andere bacteriën verdubbelen zich elke 20 minuten! Die supersnel groeiende bacteriën zijn vooral de demineraliserende bacteriën. En die zullen dan ook als eerste kaamlaagjes en koloniën in het aquarium gaan vormen.

Nou willen bacteriën best wel snel groeien. Maar dan moeten ze ook wat te eten hebben. Zo kun je bijvoorbeeld wel een flesje met opstart bacteriën in het aquarium gooien om het proces te versnellen maar dan moeten ze wel voedsel hebben! En vooral in het begin zijn de meeste aquariums nog klinisch schoon.

In de opstartfase moeten we dus ook al zorgen voor voldoende voedsel. Er moet vanaf het begin al gevoerd worden. Ook als er nog geen vissen in het aquarium zitten. Dit alles om de bacterie groei goed op gang te krijgen. Natuurlijk niet meteen zwaar voeren, maar langzaam opbouwen.

We zien het in de grafiek hierboven. Als eerste vormen zich de demineraliserende bacteriën. Een paar vissen (Molly’s bv) in de opstartfase is aan te raden voor het leveren van wat ammoniak. Ook de demineraliserende bacteriën zullen (bij voldoende organisch materiaal) al na een paar dagen een bijdrage aan de ammoniak productie gaan leveren (ze groeien immers gruwelijk snel!).

Zo gauw er ammoniak is zal ook langzaam het nitrificatie proces op gang komen en zal het ammonia(k) worden omgezet naar nitriet. Dit doen weer andere bacteriën, vooral de Nitrospira en Nitrobacter.

We zien dan langzaam het nitriet peil in het aquarium stijgen. Nu moeten de bacteriën die nitriet omzetten naar nitraat zich beginnen te vormen. Ook die bacteriën die nitriet naar nitraat omzetten zijn bepaald geen snelle groeiers. Maar ze vermeerderen zich wel wat sneller als de nitriet vormers. Maar het duurt toch wel 10-140 uur! Zeer traag voor bacteriën!. Het nitriet peil kan zo in de opstartfase tot gevaarlijk hoge waarden stijgen!

Om hoge ammonia(k) en nitriet pieken te voorkomen mag er in de opstartfase niet teveel vis en rottend organisch materiaal in de bak zijn. Daarom nooit direct veel vis in de bak en nooit direct volop beginnen te voeren.

Door de trage groei van nitrificerende bacteriën duurt het zo een maand voor hun koloniën in een aquarium op peil zijn. In een aquarium met een lage watertemperatuur kan het opstarten nog langer duren omdat de biologische processen dan veel langzamer verlopen. Bij zulke aquaria kan men overwegen tijdelijk voor het opstarten een hogere temperatuur toe te passen (zeker als er nog geen vissen in de bak zijn).

Het opstartproces

In de grafiek hierboven is een voorbeeld gegeven hoe het opstartproces over van 60 dagen eruit kan zien. Al na een paar dagen begint langzaam de concentratie ammonia(k) te stijgen. Dan steeds sneller en een 14 dagen na het opstarten bereikt het ammonia(k) z’n hoogste niveau om dan weer te dalen. De Nitrosomonas bacteriën zijn dan in staat om de productie van ammoniak bij te houden en om te zetten naar nitraat. Die piek hoeft niet precies na 14 dagen te vallen maar kan ook iets eerder of later vallen. Hoe gunstiger de omstandigheden voor de bacteriën des te eerder en des te lager de piek.

Al voor de ammonia(k)piek op zijn hoogtepunt is begint er zich ook al nitriet in de bak op te hopen (blauwe lijn) De concentratie nitriet loopt steeds sneller op om na zo’n 3 weken na het opstarten een hoogtepunt te bereiken en dan ook weer te dalen. Dan zijn de Nitrospira in staat om de nitriet produktie bij te houden en om te zetten naar nitraat. Afhankelijk van de omstandigheden kan deze nitrietpiek zo’n 2 tot wel 4 weken na het opstarten optreden. Het aquarium in dit voorbeeld heeft wel een probleem met zo’n hoge nitrietpiek!

Het nitraatgehalte zien we vanaf het begin al op 2,5 mg/ltr staan. Dit komt omdat in de bak leidingwater zit waarin al nitraat aanwezig is. Vanaf zo’n 14 dagen zien we het nitraatgehalte langzaam stijgen. Door waterververversen daalt het nitraatgehalte rond dag 42 even om daarna weer toe te nemen naar een evenwicht. Dit evenwicht waarop het nitraatgehalte zich uiteindelijk insteld is afhankelijk van:

• Nitraat produktie
  • Afhankelijk van hoeveelheid voer die wordt toegevoerd en omgezet naar nitraat.
  • Aanwezige niveau nitraat in verversingswater
  • Evt. toevoegingen van voedingsstoffen voor planten
• Nitraat afname
  • Nitraat opname door de planten
  • Omzetting nitraat naar N2/N2O e.d. door denitrificatie
  • Frequentie en hoeveelheid waterverversing

Hier boven een ander voorbeeld van een verloop van een opstartfase. We zien hier dat de pieken van ammonia(k) en nitriet veel lager liggen. Dit door een lagere belasting van de bak in de beginfase. Ook zien we dat de pieken eerder verschijnen. Dit komt door de combinatie van lagere belasting en een hogere pH dan de vorige opstartcyclus. Bij een alkalische bak groeien de bakkies immers harder dan bij een zure bak.

Het nitraat verloop ziet er ook vreemd uit. Het begin niveau van 2,5 mg/ltr is hetzelfde gebleven. Maar dan daalt het nitraat gehalte. Dit komt omdat de planten al beginnen te groeien. Ze hebben liever ammonium om te groeien maar dat is er nog niet. Dus gebruiken ze het nitraat. Hierdoor daalt het nitraatgehalte. Later als de nitraat productie volop loopt zien we het nitraatgehalte weer stijgen. De stijging is echter wel langzamer als in het vorige voorbeeld omdat de planten nog steeds wat nitraat blijven opnemen. Nemen de planten erg veel nitraat op dan kan die stijgende lijn ook een dalende lijn worden.

Blauwalg

Gebrek aan nitraat en ammoniak komt in de opstartfase nog wel eens voor. Gevolg? Blauwalg.

In de grafiek zien we verder bij dag 43 een stijging van het nitraat. Dit komt door een grote waterverversing. We verversen immers met water waar 2,5 mg/ltr nitraat in zit. En in de bak zit op dat moment water met minder nitraat.

Een andere vraag is dan, als die nitrificerende bacteriën het snelste groeien bij een hogere pH (7,5-8) kunnen we dan het opstartproces versnellen door in het begin wat hogere pH’s aan te houden? Het antwoord daarop is ja. Dat zagen we al in dat laatste opstart voorbeeld.

Maar zoals Cruijffie al zei. “Elk voordeel hep ze nadeel”. Door hogere pH’s groeien de bakkies sneller maar kijk eens bij het deel over Stikstof. Bij hogere pH’s meer kans op een ammoniak vergiftiging! En omdat we bij het opstarten een ammoniak piek kunnen verwachten is het verstandig om zeker de eerste 14 dagen de pH niet te verhogen.

Kunnen we daarna de pH wel verhogen?, jazeker!! na de ammonia(k) piek komt immers de nitrietpiek en hoe hoger de pH Des te minder schadelijk zijn de effecten van de nitrietpiek.

Noodgevallen

In noodgevallen weten we nu dus meteen wat we moeten doen als bij het opstarten de concentraties ammonia(k) of nitriet te hoog worden:

• Ammoniak piek
  pH verlagen! als er CO2 op de bak staat, gebruik deze dan om de pH wat te drukken
  (normaal niet doen, dit is een noodgeval)
• Nitriet piek
  pH verhogen Als er CO2 op de bak staat, afschakelen.
  Evt. de bak beluchten met een pompje
  Wat keukenzout toevoegen, Chloorionen (Cl-) heffen de negatieve effecten van nitriet gedeeltelijk op Evt. de GH wat verhogen, ook Calcium ionen beperken de schadelijke effecten. Gebruik echter niet teveel keukenzout of kalk!! Want dan krijgen de vissen problemen door de plotselinge schommelingen in de waterwaarden (osmotische schommelingen). Dan is het middel erger dan de kwaal.

Ook in een ingelopen aquarium blijft het nog oppassen geblazen. Het aantal bacteriën stelt zich namelijk in op de belasting van het aquarium. Veel voeren, veel vis dan waarschijnlijk ook veel meer bacteriën in de bak dan wanneer je weinig vis hebt en/of weinig voert. Als je dan in een al langer draaiend aquarium met een lage belasting in een keer veel gaat voeren en veel vis toevoegt dan zal het even duren voor de bacteriën voldoende zijn uitgebreid om het extra ammonia(k) en nitriet op te vangen. Dit kan dan tot gevolg hebben dat er in de tussentijd een piek van ammoniak en nitriet ontstaat. Het resultaat? Dode vissen.

Licht en het opstarten

Onze nitrificerende bacteriën houden niet zo van licht. Komt de lichtsterkte boven de 4 lux dan gooien ze het nitrificatie proces mooi plat (ze gaan trouwens niet dood door licht). Normaal zijn in een aquarium genoeg donkere plekjes te vinden. Immers het filter en de bodem bieden mooie donkere plaatsjes. Het verlagen van het verlichtingsniveau tijdens opstarten heeft dan ook geen zin.