Jak zadbać o akwarium podczas braku prądu?
Awaria prądu a akwarium – jak filtry kubełkowe reagują na brak zasilania?
Już po raz drugi w tym roku zdarzyło się, że po jednej z większych letnich burz przez wiele godzin nie było prądu. Mam to szczęście, że mieszkam w domu na wsi i już jakiś czas temu zaopatrzyłem się w generator, który w takich sytuacjach zapewnia awaryjne zasilanie kluczowych urządzeń w moich akwariach. Wśród akwarystów krąży wiele obiegowych opinii o tym jak bardzo filtry biologiczne, a więc oparte o aktywność tlenowych mikroorganizmów oczyszczających wodę, są wrażliwe na takie sytuacje.
Filtr kubełkowy w akwarium – co dzieje się podczas przerwy w przepływie wody?
Standardem filtracji biologicznej w średniej wielkości akwariach słodkowodnych są obecnie tzw. filtry kubełkowe wypełnione materiałami stanowiącymi podłoże dla pożytecznych mikroorganizmów takimi jak gąbki czy ceramika. Wraz z niespodziewanym wyłączeniem prądu zatrzymują się pompy, które zapewniają stały dopływ wody bogatej w tlen i substancje stanowiące pokarm dla bakterii oczyszczających wodę.
Jak długo filtr kubełkowy wytrzyma bez prądu? Kluczowe pytania
Często można spotkać się z opinią, że już po godzinie stężenie tlenu wewnątrz filtra spada do niebezpiecznie niskiego poziomu. Awaryjne zasilanie takie jak generator czy inne urządzenia oparte o akumulatory, to zapewne najlepsze rozwiązanie umożliwiające przetrwanie filtra w krytycznej sytuacji. Co jeśli jednak nie dysponujemy takim alternatywnym źródłem prądu? Jak długo filtr kubełkowy może wytrzymać bez przepływu wody? Czy rzeczywiście tylko godzinę? Czy możemy zrobić coś aby wydłużyć czas przeżycia bakterii?
Eksperyment: wpływ wyłączenia prądu na filtry w akwarium
Wraz z kolegą, z którym współtworzymy akwarystyczny kanał YouTube „Podwodne Światy Aqua Test” uznaliśmy, że jest to dobry temat na jeden z odcinków, Zainspirowani rzeczywistą sytuacją oraz wykorzystując fakt, że akurat dysponowaliśmy profesjonalnym tlenomierzem laboratoryjnym postanowiliśmy przeprowadzić prosty eksperyment. Tlenomierz to urządzenie elektroniczne wyposażone w sondę z wyglądu przypominającą nieco taką znaną z pH-metrów. Z tym, że zamiast pH mierzy stężenie tlenu rozpuszczonego. Szczególną cechą tego modelu jest to, że ma on możliwość automatycznej rejestracji wyników z zadanym interwałem. Idealny wprost aby sondę umieścić we wnętrzu filtra wypełnionego ceramiką, wyłączyć zasilanie a potem już tylko rejestrować.
Dlaczego tlen w filtrze biologicznym jest tak ważny?
Aby zrozumieć wynik takiego eksperymentu będziemy potrzebowali jeszcze odrobiny wiedzy o tym, ile tlenu potrzebują bakterie aby funkcjonować. Mowa tu oczywiście o tlenowych bakteriach, które wykorzystujemy do oczyszczania wody w akwariach. Można by pomyśleć, że im więcej tlenu tym lepiej. Poniekąd jest to prawda – jednak tylko do pewnego momentu, w którym tlenu jest już tak dużo, że więcej nie potrzeba. Zwiększanie natlenienia powyżej tego poziomu nie powoduje już, że bakterie działają wyraźnie sprawniej. Po prostu tlenu jest już pod dostatkiem i bakterie pracują z maksymalną wydajnością. Oczywiście ten poziom tzw nasycenia jest różny dla różnych gatunków. Można jednak przyjąć, że dla większości z nich wynosi on około 2 mg/dm3. Może się to wydać niską wartością i rzeczywiście taką jest. Mikroorganizmy nie potrzebują aż tak dużo tlenu jak organizmy wyższe jakimi są np. ryby. Kiedy stężenie tlenu zaczyna spadać poniżej tej wartości maleje również tempo prowadzonych przez nie procesów metabolicznych. Obniża się więc również skuteczność oczyszczania wody i szybkość dalszego zużywania tlenu. W pewnym momencie rozpuszczonego gazu jest już tak mało, że aktywność bakterii tlenowych praktycznie się zatrzymuje. Jak wynika również z przeprowadzonego eksperymentu ta graniczna wartość wynosi około 0,5 mg/dm3. Można to poznać po tym, że praktycznie ustaje dalsze zużycie tlenu i jego stężenie pozostaje niemal stałe na poziomie właśnie około 0,5 mg/dm3. W eksperymencie chodziło o to aby sprawdzić po jakim czasie od wyłączenia filtra stężenie tlenu w jego wnętrzu osiągnie najpierw pierwszy z progów, przy którym tlenowe procesy mikrobiologiczne zaczynają spowalniać, a następnie poziom krytycznie niski, który może być niebezpieczny dla bakterii. Dla bezpieczeństwa przyjęliśmy jednak pewien margines i poziom krytyczny wynosi 1 mg/dm3. Tyle niezbędnej teorii. No to przejdźmy do praktyki.
Przebieg eksperymentu: jak zbadaliśmy wpływ przerwy w pracy filtra?
Do eksperymentu wykorzystaliśmy działające już od ponad roku akwarium o pojemności 300l, w którym filtracja oparta jest o dwa filtry kubełkowe wypełnione mieszaniną ceramiki różnych producentów. Nie bez znaczenia jest fakt, że filtry nie były czyszczone od kilku miesięcy. Zbiornik to typowe akwarium roślinne z silnym oświetleniem, nawożone dwutlenkiem węgla, co sprzyja intensywnej fotosyntezie. Z wcześniejszych eksperymentów z wykorzystaniem tlenomierza wiedzieliśmy, że natlenienie w nim zmienia się w ciągu doby w dość szerokim zakresie od około 5 mg/dm3 do blisko 9 mg/dm3, co jest odzwierciedleniem intensywności fotosyntezy zależnej od cyklu oświetlenia akwarium. Specjalnie przygotowany filtr, do wnętrza którego wprowadziliśmy sondę tlenową przez otwór wykonany w ściance, wypełniliśmy ceramiką pobraną z filtra normalnie pracującego w tym akwarium. Nasz eksperymentalny układ jeszcze przez kilka dni napędzany był pompą o wydajności około 600 l/h. Przy okazji mogliśmy zauważyć, że stężenie tlenu we wnętrzu filtra jest zazwyczaj o około 1 mg/dm3 niższe niż mierzone bezpośrednio w akwarium. Tak więc dobowe wahania natleniania wody we wnętrzu filtra zmieniały się od około 4 do 8 mg/dm3. Oczywistym jest więc, że nie bez znaczenia jest moment ewentualnej awarii zasilania ponieważ w zależności od pory dnia początkowe stężenie tlenu w filtrze zmieniało się o około 100%. Zdecydowaliśmy się więc na dwie wersje eksperymentu: zatrzymanie przepływu w optymalnym momencie, kiedy woda jest maksymalnie natleniona, oraz wyciągnięcie wtyczki o krytycznej porze doby, kiedy tlenu jest najmniej. Oczywiście przed drugim pomiarem wymieniliśmy ceramikę na świeżo pobraną z wnętrza cały czas pracującego normalnie filtra.
Jakie są wyniki badania – czas, w którym filtr traci tlen?
W obu przypadkach bezpośrednio po wyłączeniu filtra następowało dość gwałtowne obniżenie stężenia tlenu związane zapewne z ustaniem dopływu świeżej, natlenionej wody. Jednak po kilku minutach sytuacja stabilizowała się i rozpoczynała się faza jednostajnego spadku natlenienia wody w tempie około 1 mg/dm3 na 2,5 godziny, która trwała do momentu osiągnięcia pierwszego progu 2 mg/dm3. W pierwszym doświadczeniu nastąpiło to po równo 10 godzinach od wyłączenia filtra zaś w drugim po 2 godzinach i 45 minutach. Osiągnięcie krytycznego poziomu 1 mg/dm3 nastąpiło w pierwszym przypadku po 12 godzinach i 45 minutach zaś w drugim po 5 godzinach i 20 minutach.
Czy otwarcie filtra może pomóc podczas awarii prądu?
Pierwszy z eksperymentów rozszerzyliśmy o dodatkowy element. Po ponad dobie od zatrzymania przepływu wody, kiedy stężenie tlenu było już stale poniżej 0,5 mg/dm3 zdecydowaliśmy się otworzyć filtr aby umożliwić naturalną wymianę gazową. Dało to dość szybko zauważalny rezultat. Już po kilkunastu minutach stężenie tlenu wzrosło do około 2 mg/dm3, po czym obniżyło się do około 1,5 mg/dm3. Być może taki prosty manewr wystarczył aby natlenienie wzrosło do poziomu, który wywołał ponowną aktywność bakterii tlenowych i w efekcie wtórne obniżenie natlenienia.
Co robić w razie awarii prądu w akwarium? Praktyczne porady
Oczywiście z jednostkowego eksperymentu nie należy wyciągać zbyt daleko idących wniosków. Jednak biorąc pod uwagę również powszechnie dostępną wiedzę można pokusić się o podsumowanie. Eksperyment pokazał, że w akwariach, w których natlenienie wody oparte jest głównie o fotosyntezę duże znaczenie ma moment ewentualnej awarii zasilania. Wysokie natlenienie pod koniec dnia świetlnego zapewnia nawet kilkunastogodzinny zapas tlenu pozwalający na przetrwanie filtra bez większego uszczerbku. Nawet w przypadku awarii w najmniej korzystnym momencie obniżenie stężenia tlenu do niebezpiecznie niskiego poziomu zajęło kilka godzin. Oczywiście czasy te w indywidualnych przypadkach mogą zależeć od wielu czynników takich jak stopień zanieczyszczenia wody, co z kolei zależy na przykład od ilości obsady czy sposobu karmienia. Warto jednak zadbać o utrzymywanie stałego, wysokiego natlenienia zbiornika, co zapewnia większy margines w przypadku awarii. Niewątpliwie nie bez znaczenia jest też stopień zabrudzenia filtra. Większa ilość zanieczyszczeń do rozłożenia oznacza większe i szybsze zużycie tlenu. Warto więc dbać o regularne czyszczenie filtra. A jeśli już zdarzy się awaria i nie mamy alternatywnego źródła zasilania to prosty zabieg, jakim jest otwarcie obudowy filtra, może wydłużyć czas „przeżycia” filtra.
Czy filtr biologiczny przeżyje brak tlenu?
No właśnie – czy spadek stężenia tlenu poniżej krytycznego poziomu oznacza natychmiastową śmierć pożytecznych bakterii tlenowych? Na pewno jest to graniczny poziom, poniżej którego stopniowo zaczną się aktywizować inne typy bakterii przystosowanych do życia w warunkach obniżonej dostępności tlenu. Jednak bakterie tlenowe wykształciły mechanizmy obronne pozwalające na przetrwanie przez jakiś czas w niesprzyjających warunkach. Na przykład niektóre z nich wytwarzają formy przetrwalnikowe, z których rozwiną się w pełni sprawne mikroorganizmy po przywróceniu korzystnych warunków środowiskowych. Inne, tzw bakterie fakultatywne, wobec braku tlenu potrafią „przełączyć się” na inne procesy metaboliczne i np zacząć wykorzystywać dostępne azotany w miejsce deficytowego tlenu. Wydaje się więc, że nawet następujący po pewnym czasie od wyłączenia filtra spadek stężenia tlenu do krytycznego poziomu nie musi oznaczać natychmiastowej śmierci filtra. Choć niewątpliwie jest to moment graniczny, w którym powstają warunki, które z czasem doprowadzą do katastrofy.
Artykuł powstał dzięki współpracy z kanałem Podwodne Światy Aqua Test. Całość eksperymentu możecie obejrzeć na ich kanale Podwodne Światy Aqua Test