脱窒の危険性と仕組み

硝化還元と硫酸還元

● はじめに

タンクからタマゴの腐ったような臭いがしたり、底砂が灰色から黒い色になったりした経験はありませんか?
底砂を引かない飼育スタイルの方々にはまず無縁の現象だと思いますが、ナチュラルシステムとかで底砂を厚く引いている場合には不幸にもこの現象に遭遇してしまった人もいると思います。特に酸化還元を目的としたシステムの場合は遭遇のチャンスはもっと増えることでしょう。かく言う私も、一寸したことで硫酸還元を引き起こさせてしまいました。そんな訳で、硫酸還元について少々考えてみようかと思います。

さて、このタマゴの腐ったような臭いは硫化水素(H2S)といい、かなりの毒性があり人を含めた生物にとっては危険きわまりないものです。国際火山災害健康リスク評価ネットワーク(IVHHN)硫化水素が人体に与える影響が記されています。出典により影響濃度とかが異なっているので正確にはわからないのですけれども、硫化水素の濃度が0.2ppmを超えると殆どの人が ”たまごの腐ったような臭い” を認識する事ができるようです。まあ、この程度であれば温泉などにいったときに嗅いでいる臭い程度なので人体には特に問題は無いと思うのですが、硫化水素は非常に危険な有毒ガスなので換気を良くして早めに対処する事が必要でしょう。労働安全衛生法規制値は10ppmなので、この濃度が安全値の限界と考えられます。ちなみに目への刺激がある場合は既に20ppmを超えていることになるようです。

● 窒素循環(おさらい)

硫酸還元について触れる前に、窒素循環についてのおさらいをザッとしてみましょう(詳しくは「硝化と脱窒」を見てください)。窒素循環とは、ご存じのように有機窒素→無機窒素(アンモニア)→亜硝酸→硝酸→窒素と回るサイクルの事です。

 

有機窒素(いわゆる餌とか糞とか死骸とかです)から従属栄養細菌により無機窒素(アンモニア)に分解されます。好気環境でアンモニアは硝化細菌(独立栄養細菌)により硝酸塩に硝化されます。この硝酸塩は硝化の最終段階でタンクに溜まる一方となるため通常では水替えによって、この硝酸塩をタンクの外へ排出します。しかし、この硝酸塩は嫌気環境において硝酸還元細菌(通性嫌気性細菌)より窒素へと還元(脱窒)させることができます。ちなみに好気環境に硝酸塩を大量に置くと「同化型硝酸還元」がおきてしまい硝酸塩から亜硝酸、アンモニアが生成てしまうこともありますので注意が必要です(脱窒が上手く働かないと「同化型硝酸還元」が起きる危険性があります)。
本来は、循環というくらいなので生成された窒素からアンモニアが生成される過程(窒素固定)があるのですが、嫌気域で硝酸が無い場合に起きるため、ホビー環境では殆ど発生しないと思われます。

参照元

http://www.littlewaves.info/marine/waterquality/wq_scycle.htm

 

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