如何解决水族馆中不断富集的营养物？这是水族馆爱好者们每天都要面对的烦恼。 目前，降低水族馆中营养物含量的方法有多种；一些方法使用树脂（吸附剂）降氮，一些方法使用化工过滤元件降氮，最新发展趋势还包括借助“益生菌”和/或细菌优化营养物减降效果。

大多数喜欢生物过滤方式的水族馆爱好者都清楚：实施该方法时，水族馆中缺少低分子量含碳化合物，导致氮元素减少过程中供能不足，进而降低了氮元素减降效果。为了提升生物活性，很多爱好者开始向水族馆中添加含有碳元素的伏特加、醋、糖及其混合物。很多水族馆爱好者认为，只要向水族馆中添加足量含碳化合物，并在水族馆中制造缺氧区（生物石和沉淀物），就足以提升硝化和减磷物质的生物活性。

理论上说，的确如此，但这种操作方式同时也会提高其他生物活性，如控制不当或未能从源头进行有效防范，甚至会导致灾难性后果。水族馆环境下异化作用涉及多种菌群的复杂生态系统，理解这一点十分重要。这些菌群包括异化作用下可减少硝酸盐含量的两组菌群、POA菌群 — 富磷细菌或聚羟基链烷酸（PHA）细菌和硫酸盐还原菌（SRB）、富硫细菌。

这四种细菌之间始终存在相互竞争和抑制，这种关系受营养物浓度、可用性、比例（氮、磷、硫）、活性酶辅助因子及其他生物和非生物因素的影响。调查水族馆中异化途径时，我们发现水族馆中主要存在两种菌群：第一种是可以将氮化物降解为亚硝酸盐或氨水的DSRA菌群；第二种是可以通过将亚硝酸盐转化为气态氮的异氧消氮菌群。氮气是该过程的最终产物，但在某些情况下，亚硝酸盐、硝酸、氧化氮之间可发生这种反应，且该过程往往是在没有活性酶辅助因子（enzymatic co-factor）的情况下产生的。

红海NO₃:PO₄-X , 红海藻类控制系统的一部分, 配方中数种有利于DNRA细菌异养型脱氮菌生长的含碳化合物含量均衡，这类含碳化合物可阻止氨或亚硝酸盐的富集。NO₃:PO₄-X 还提供了七种活性酶辅助因子，可确保将硝酸盐充分脱硝为氮气，从而避免了N2O 和NO生成。

通常来讲，反硝化过程需要有足够的碳源参与，同时这样也会让另外2组营养盐去除菌大量繁殖：多重磷酸盐富集菌以及硫酸盐还原菌。这2组细菌会对水族箱中的整个营养盐去除过程产生显著的影响。最常见的PAO或者Poly-P细菌均为PHA细菌，他们可以在需氧/缺氧和厌氧环境下富集磷酸盐。

然而这些细菌与脱氮菌竞争碳源，并且在厌氧条件下，他们有可能将PO₄^-3 释放回水中。我们已经发现一些特定的异养脱氮菌可以富集磷酸盐，并且在硝酸盐去除过程中，利用硝酸盐代替氧充当末端电子受体，从而合成Poly-P，所以需氧/缺氧这两个过程变得无关紧要了。这些细菌在菌落增殖时，会向水体中连续释放菌体，之后会通过蛋白质分离器带出水体，这样就将磷酸盐从整个系统中去除了。

红海的硝酸盐磷酸盐去除剂可以促进异样脱氮菌的增殖，这些脱氮菌具有在缺氧条件下合成Poly-P的生物活性（我们可以称其为PHB），较之其他PHA菌，可以保持平衡地去除硝酸盐和磷酸盐。如果硝酸盐较磷酸盐快速减少，会导致厌氧PHA菌的快速增殖以及固氮蓝细菌的爆发。

第四组细菌是SRB，在厌氧条件下，这些细菌可以将硫酸盐转化为毒性硫化物。只要硫酸盐在海水中达到940 ppm左右的水平，有充足的碳源以及在厌氧条件下，硫化物的产生将无法阻止。

SRB菌的增殖会对其他细菌产生严重的影响，因为它们会同其他细菌竞争碳源并释放毒性硫化物抑制其他细菌活性。

通过研究，我们发现3种元素可以抑制SRB菌的活性，他们通过与其竞争硫酸盐并破坏细胞内代谢化合物，由此阻止硫化氢的生成，同时它们还可以促进缺氧环境下生物脱氮的活性。

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多种去除硝酸盐及磷酸盐方法的对比：

Sharon Ram

Chief Scientist, Red Sea