Suodatuksen perusteet

Edellisessä artikkelissani mainitsin muistilistan laitteista, joita tarvitaan uuden riutta-akvaarion perustamisessa. Ennen kuin jatkamme itse listaan on tärkeää tietää minkälaisia suodatusvaihtoehtoja riutta-akvaarioissa voidaan käyttää. Tässä artikkelissa esittelen kolme erilaista merivesiharrastajille sopivaa suodatusvaihtoehtoa.

"Suodatus riutta-akvaariossa". Kaksi sanaa, jotka aiheuttavat eniten keskustelua ja kiistaa riuttaharrastajien piirissä heti valaistuksen jälkeen. Syynä mielipiteiden kirjavuuteen on se suuri määrä erilaisia suodatin malleja joita meriakvaristeille on tarjolla ja joilla voi perustaa toimivan akvaarion.

Riutta-akvaarioon on saatavilla montaa eri tyyppistä suodatusta mukaan lukien biologinen, mekaaninen ja kemiallinen suodatus (sekä näiden kaikki mahdolliset yhdistelmät). Vaikka jokainen näistä suodatustavoista auttaakiin menestyksekkään akvaarion saavuttamisessa, on biologinen suodatus ehdottomasti tärkein eliöiden hyvinvoinnin kannalta. Biologisen suodatuksen täytyy olla riittävä huolehtimaan eliöiden ja kemiallisten prosessien muodostamista jätteistä.

Biologisella suodatuksella tarkoitetaan prosessia jossa elävät organismit muuttavat jätteitä toiseen muotoon. Haitalllisten aineiden muuntaminen vähemmän haitallisiksi (kuten ammoniumin muuttaminen nitriitti- ja nitraattiioneiksi) on akvaarion eliöstön kannalta elintärkeää.

Tämän artikkelin suodatusmenetelmiä esittelevät osat seuraavat läheisesti Martin A. Moe, Jr.:n 1992 julkaisemaa kirjaa “The Aquarium Reference – Systems and Invertebrates”.

Akvaariossa esiintyvistä monista myrkyistä ammoniakki on todennäköisesti tärkein. Myrkyllistä ammoniakkia muodotuu akvaariossa kalojen jätöksistä, syömättömästä ruuasta ja muista orgaanisista aineista. Lisäksi ammoniakki on suurin yksittäinen ainesosa merieläinten virtsassa. Ammoniakki voi aiheuttaa vahinkoa kalojen kiduksille, heikentää veren happipitoisuutta ja aiheuttaa stressiperäisten tautien puhkeamisen. Koska ammoniakki on myrkyllistä lähes kaikille merieliöille on akvaariossa oltava menetelmä sen poistamiseksi tai neutralisoimiseksi. Ja juuri tässä astuvat kuvaan mukaan bakteerit jotka toimivat osana biologista suodatusta. Kypsymisprosessin tarkoituksena onkin luoda stabiili bakteerikasvusto joka muttaa ammoniakin nitriitiksi ja edelleen nitraatiksi. Kun kypsymisprosessi on ohi, kaikki akvaarion pinnat (mukaan lukien lasit) ovat bakteerikasvuston peitossa.

Nitrifikaation ensiaskeleet tapahtuvat aerobisten Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus ja Nitrosolobus bakteerien toiminalla jotka muuttavat ammoniakin nitriitiksi. Aerobinen tarkoittaa eliötä joka tarvitsee elääkseen happea ja akvaariossa kaikki happirikkaan veden kanssa kosketuksissa olevat pinnat ovatkin aerobisten bakteerien käytössä. Myös nitriitti on myrkyllinen aine joka akvaariossa haittaa esimerkiksi veren kykyä kuljettaa happea.

Seuraava bakteeriryhmä joka osallistuu nitrifikaatioon konvertoi nitriitin nitraatiksi. Tähän osallistuvat bakteerit mm. suvuista Nitrobacter, Nitrosospira, Nitrocystis ja Nitrococcus.

Vaikka nitraatti onkin vähemmän haitallinen aine kuin ammoniakki tai nitriitti se voi liian korkeina pitoisuuksina aiheuttaa ei-toivotun levän liikakasvua joka puolestaan haittaa eläinten hyvinvointia. Korallien hyvinvointi kärsii nitraattipitoisuuden ollessa yli 5 ppm (mg/l) . Tätä nitrifikaation lopputuotetta voidaan vähentää esimerkiksi veden vaihdoin, kemiallisella suodatuksella, vaahdotuksella sekä kasvattamalla makrolevää tai muita nitraattia ravintonaan käyttäviä organismeja.

Bakteereista puheen ollen ei voi olla mainitsematta myös denitrifikaatioon osallistuvia bakteereita kuten Micrococcus,Pseudomonas,Denitrobacillas ja Bacillus. Toiset näistä bakteeresita ovat anaerobisia eli elävät happiköyhässä ympäristössä. Nämä bakteerit muuttavat nitrifikaatiosta syntynyttä nitraattia typpikaasuksi joka puolestaan poistuu akvaariosta ilmakehään. Sopivia elinympäristöjä näille bakteereille löytyy mm. elävien kivien sisäosista ja pohjakerroksen alimmista osista.

Seuraavassa kuvassa on yhteenveto typen kierrosta:

Jotta bakteerit voisivat tehokkaasti muuttaa typpipitoisia jätteitä vähemmän vaarallisiksi on niillä oltava akvaariossa hyvät olosuhteet kasvuun ja lisääntymiseen. Bakteerien vaatimia kasvualustoja voivat olla esimerkiksi elävät kivet, pohjahiekka ja erilaiset keinotekoiset suodatusmateriaalit. Riutta-akvaariossa suositeltavimpia materiaaleja ovat nimenomaan luonnonmukaiset aineet sillä ne muodostavat luonnollisen toimintaympäristön bakteereille. Sivuhuomautuksena todettakoon että myös korallien pinnat toimivat mainioina bakteerien kasvualustoina.

Elävä kivi on kalsiumpitoista kiveä joka on muodostunut ikivanhoista korallien rungoista ja joka sisältää paitsi runsaasti bakteereja myös monia muita merellisiä organismeja. Koska elävä kivi on rakenteeltaan erittäin huokoista on sen bakteereille tarjoama pinta-ala hyvin laaja. Tämä huokoisuus jatkuu myös syvyyssuunnassa joten kiven sisälle kehittyy anaerobinen ymäristö jossa denitrifikaatio bakteerit viihtyvät.

Elävällä hiekalla tarkoitetaan trooppisesta merestä nostettua hiekkaa joka toimitetaan harrastajalle märkänä. Näin ollen hiekka on täynnä erityyppisiä bakteereita, matoja ja muuta pohjan eliöstöä. Tavallinen korallihiekkakin tietysti muuttuu "eläväksi" oltuaan akvaariossa jonkin aikaa sillä kivistä siirtyy runsaasti organismeja hiekkaan.  Elävällä hiekalla on biologisen suodatuksen lisäksi monia muitakin akvaarion hyvinvointiin liittyviä ominaisuuksia mutta niihin palaamme artikkelisarjan myöhemmissä osissa.

Tyypillisesti hiekkapohjan kokonaispinta-ala akvaariossa on hyvin suuri ja näin ollen se muodostaa hyvin tehokkaan biologisen suodattimen. Jos hiekkaa on noin 10 cm kerros toimii se myös tehokkaana denitrifikaatio suodattimena.

Kemiallisella suodatuksella tarkoitetaan niitä menetelmiä joissa joko orgaanisella tai synteettisellä yhdisteellä poistetaan tiettyjä epäpuhtauksia vedestä. Kaksi yleisintä kemiallisen suodatuksen muotoa ovat aktiivihiili ja erilaiset molekyylien sitoutumiseen perustuvat aineet.

Vaikka aktiivihiili yleensä luokitellaankin kemiallisen suodatuksen muodoksi on sillä myös mekaaninen ja biologinen funktio. Pääasiassa aktiivihiilen toiminta perustuu orgaanisten molekyylien sitomiseen. Aktiivihiilen erittäin korkea huokoisuus mahdollistaa eritääin pienten partikkeliden sitoutumisen aktiivihiilen rakenteisiin. Aktiivihiilen kemialliset ominaisuudet puolestaan aikaansaavat erilaisten molekyylien kuten fosfaatin, orgaanisten happojen, proteiinien ja tiettyjen metallien imeytymisen aktiivihiileen. Eräs aktiivihiilen parhaista ominaisuuksista onkin sen kyky sitoa tehokkaasti vettä kellertävät orgaaniset hapot.

Imeytyminen eli absorptio toimii hieman sienen tapaan eli likahiukkaset jäävät vangiksi aktiivihiilen huokoiseen rakenteeseen. Likahiukkaset poistuvat samalla kun aktiivihiili poistetaan akvaariosta.

Aktiivihiilen eräs mielenkiintoinen ominaisuus on, että se voidaan valmistaa poistamaan erityisesti tietyn tyyppisiä aineita. Aktiivihiilen lopullisiin ominaisuuksiin vaikuttavat mm. missä lämpötilassa se valmistetaan ja mitä kemikaaleja valmistuksen yhteydessä käytetään.

Aktiivihiiltä käytetään pääasiallisesti kahdella eri tavalla: aktiivisesti ja passiivisesti. Aktiivisella käytöllä tarkoitetaan sitä että aktiivihiili sijoitetaan jonkinlaiseen suodattimeen jossa vesi pakotetaan koko aktiivihiilimassan läpi. Passiivisessa muodossa taas aktiivihiili sijoitetaan esimerkiksi suodatinsukkaan joka laitetaan roikkumaan suodatinaltaaseen tai sisustuksen taakse pääakvaarioon. Molemmat tavat toimivat, aktiivinen käyttö nopeuttaa aktiivihiilen toimintaa kun taas passiivisen menetelmän etuna on se, ettei aktiivihiili tukkeudu liiallisesta liasta.

Nykyään on saatavissa tiettyjä suodatinmateriaaleja jotka perustuvat molekyylien kemialliseen sitoutumiseen. Eli niiden toiminta muistuttaa tässä suhteessa aktiivihiiltä. Tällaisia suodatinmateriaaleja on esimerkiksi Poly-Bio-Marinen valmistama PolyFilter™. Nämä materiaalit voidaan valmistaa erityisesti tiettyjä epäpuhtauksia varten kuten kuparin ja muiden metallien tai orgaanisten aineiden poistamiseen. Yleensä tällaisia materiaaleja käytetään vain väliaikaisesti jos akvaariossa on syytä olettaa jonkin tietyn epäpuhtauden pitoisuuden kohonneen. Vaikka näitä suodattimia voikin käyttää jatkuvasti, on aina parempi korjata ongelman aiheuttaja kuin käyttää molekyylisuodattimia jatkuvasti.

Mekaanisen suodatuksen päätehtävä on poistaa suurehkoja likahiukkasia akvaariovedestä ennen kuin ne hajoavat takaisin ravinteiksi. Vaahtomuovi ja suodatinvanu ovat eräitä yleisiä mekaanisen suodatuksen välineitä. Mekaanista suodatusta voidaan hyvin käyttää myös riutta-akvaariossa mutta tällöin on ensiarvoisen tärkeää huolehtia suodattimen säännöllisestä puhdistuksesta sillä muussa tapauksessa suodattimeen kerääntynyt lika alkaa hajota takaisin akvaarioveteen. Erityisen käyttökelpoisia mekaaniset suodattimet ovat silloin, kun jonkin sisustustyön jälkeen akvaario täyttyy likahiukkasista.

Vaahdotus lienee tällä hetkellä kaikkein suosituin ja tehokkain suodatusmenetelmä riutta-akvaristien piirissä. Vaahdotuksen eräs tärkeimmistä eduista on sen kyky poistaa orgaanisia aineita vedestä jo ennen kuin ne osallistuvat hajoamisprosessiin ja kuormittavat biologista suodatusta.

Vaahdotus toimii seuraavalla tavalla:

Sen lisäksi, että vaahdotus on erittäin hyvä suodatusmenetelmä sillä on myös suuri rooli akvaarioveden hapettajana.

Frank Marinin yksityiskohtainen artikkeli vaahdottimista ja vaahdotuksesta löytyy täältä.

Olen tässä artikkelissa esitellyt kolme eri tyyppistä riutta-akvaarion suodatusmenetelmää: biologinen suodatus pitää akvaarion elämää yllä, kemiallinen suodatus poistaa epäpuhtauksia vedestä ja mekaaninen suodatus auttaa jatkuvassa jätteiden keräämisessä ja erityistapauksessa suurien partikkelimaisten likämäärien poistossa.

If you have any questions about this article, please visit my author forum on Reef Central.