氨的毒性
在水族箱中,氨的来源主要有二 :
(1)為水中异营性微生物(Heterotrophicmk^organisms)对含氮有机物注要是蛋白质)进行矿化作用(Mineralization)的產物:在鱼类的粪便中,仍然含有许多鱼类消化不及或难以消化的蛋白质,可继续被异营性细菌所利用,最终把它们转為氨排放於水中。
(2)為鱼类本身进行代 谢作用的排泄物:鱼类代谢蛋白质之后,亦可产生氨,能透过血液运输至鳃扩散出来,也有一部分形成尿素,从尿液中被排放。
含氮有机物经由微生物分解,以及鱼类本身的排泄都是水中氨的来源之一。
氨分子(NH3)的化学性质相当稳定,除了硝化细菌有能力将它 消费外,不容易被氧化或参与化学反应,不过在水中会发生水解 反应形成銨离子(NH4+),且二者之间有一个化学平衡关系存在。 该反应如下:
NH3 + H20 <--> NH4OH <--> NH4+ + OH-
上述平衡反应的动向会受pH值影响,使NH3的水解反应被 增强或减弱。当pH值较高时(0H多),反应向左移动,水解反应减弱,毒性增强;反之,当pH值较低时(0H少),反应向右移动 ,水解反应增强,毒性减弱。 NH3与NH4+的存在量之和,称為总氨量。在酸性水环境中,NH3能百分之百水解,使得全数NH3都转為NH4+,所以NH4+的存在量即為总氨量。
当pH值由酸性逐渐经由中性转為碱性时,会逐渐限制NH3水解反应的强度,由原来酸性的百分之百水解,变成只有局 部水解。 pH值越高,其水解反应的强度越弱,使得NH3在总氨量中的佔有率会逐渐提高,毒性逐渐增强。例如,在28度:时 进行pH与NH3的佔有率互动关系的测试例举如下:当pH=7时,NH3的佔有率仅為0.69%;pH=8时,则提高為6.54%;pH= 9时,再提高為41.2%;pH=10时,可高达為87.4%。
水温也会影响NH3水解反应的强度。若水温越高,NH3水解反应的强度越强,例如,在pH=7时,NH3在总氨量的佔有 率,依温度的变化有如下走势:0.29% (16C) <0.34 % (18C) <0.39 % (20C) <0.46% (22C) <0.52%(24C) < 0.60% (26C) <0.69%(28C) <0.80%(30C)等等。不过水温对的NH3在总氨量的佔有率之影响幅度,远比pH值改变来得小,所以通常略而不计。
NH3具有强烈的毒性,NH4+则无毒,NH3对鱼类的毒性反应主要是会降低血液中红血球带氧气之能力。水中NH3 浓度若偏高,不仅会阻碍鳃对NH3的对外扩败,而且NH3也会从鱼体表层直接渗透至体内,使得血液中NH3浓度增加,并导致酸血症(Acidemia)的发生,进而干扰红血球运轮氧气之作用。影响所及,包括红血球提前将氧气释放,或者让红血球丧失与氧气结合之能力,因此氨中毒的症状与缺气有些类似。
一般而言,氨对鱼类的毒害情形,依其浓度和鱼种不同而异。大约在0.01 ~ 0.02 ppm的低浓度下,许多鱼类可以忍受 一相当长的时间,而没有任何明显的中毒症状。当浓度升高至0.02~0.05,,氨即开始对某些鱼类的红血球素运输氧气产生干扰反应,或和其他造成疾病的病因共起加成作用,而加速病情恶化或导致死亡。因此欧洲水產养殖咨询委员会(EAAO)建议,氨应该控制在0.021 ppm以下才算合乎安全标準。这浓度标界以下常被视為是鱼类不受氨危害的安全浓度,故水族箱的氨浓度最好也能控制在这安全浓度以下,才不致对鱼类的健康造成危害。