亚硝酸盐和礁岩水族(转帖)

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很长一段时间里，这个反应对于海底沉积物的重要性都不为人知。然而，近期的一些研究发现，一些情况下，这个反应非常重要。14-17 在某两个大陆架的位置，这个方式的氨-氮气转换分别生成了占总量24% 和 67% 的氮气。然而，在一个富营养的海湾，这个反应和常规的脱氮反应（在微氧环境下，硝酸根被作为电子受体转化为氮气N2，用于分解有机体）比起来就微不足道了。另一个研究显示，这个过程在海岸沉积物中占4% 到 79% 的氮气产生量。

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最后，在水族箱内，亚硝酸盐可以用臭氧来氧化，生成硝酸盐。18


NO2-  +  O3   =  NO3-  +  O2

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一氧化氮的作用


上文提到，亚硝酸盐会在紫外线照射下分解成一氧化氮。一氧化氮在白天会增加，夜晚减少，符合这个过程。12 一氧化氮本身有很多种生物作用。研究发现，不同浓度的一氧化氮可以对四种浮游植物(Skeletonema costatum, Dicrateria zhanjiangensis nov. sp., Platymonas subcordiformis 和 Emiliania huxleyi) 产生促进或抑制生长的作用，和已知的一氧化氮能够作为陆生植物生长调节剂的作用相符。19

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一氧化氮对腰鞭毛虫和某些腔肠动物的共生关系也有一定作用。在cnidarian Aiptasia pallida 体内发现了一种生产一氧化氮的酶。 这种酶会在高温冲击时明显减少作用，而这种酶受到抑制会导致触手回缩，和高温冲击时看到的情况一样。20 另外，增加系统内的一氧化氮供应会阻止触手的回缩。这个过程和水体中的亚硝酸盐或一氧化氮是否有关尚不清楚。

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亚硝酸盐产生的一氧化氮和这个过程是否对礁岩水族有作用还不清楚。一氧化氮对于海洋生物的作用目前正在积极研究，将来或有更多的认识。无论它的作用是什么，由亚硝酸盐产生的一氧化氮的作用可能仅仅在使用了紫外系统的新缸（亚硝酸盐浓度较高）中会比较显著。

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亚硝酸盐为什么有毒?


亚硝酸盐有多种致毒机理。21 淡水鱼通过鱼鳃快速吸收亚硝酸盐，导致体内亚硝酸盐浓度达到很高水平。在淡水鱼体内，鱼鳃吸收的亚硝酸盐会和氯竞争结合蛋白质，在某些情况，高浓度亚硝酸盐会导致鱼缺乏氯。观察发现一些不通过鱼鳃吸收氯的淡水鱼(例如, bluegill; Centrarchidae: Lepomis macrochirus)对亚硝酸盐有抗毒性。 22

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摄入体内的亚硝酸盐会导致一系列的内部问题，包括某些组织（例如骨骼肌）的钾流失和血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，这会降低血液运输氧气的能力。这将导致组织氧合和呼吸的降低，心率的上升。很多其他的生化过程也会被改变，包括类固醇合成，血管扩张和体内氨和尿素水平上升。淡水鱼通过直接排出亚硝酸盐和把它转化为硝酸盐来实现亚硝酸盐脱毒。23

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海洋生物较少受亚硝酸盐的毒害，因为氯（在海水中19，350ppm）在被吸收上更胜于亚硝酸盐。但是，一些海鱼可能会通过鱼鳃和肠道吸收海水中的亚硝酸盐。例如，欧洲比目鱼(Platichthys flesus) 在46ppm浓度的亚硝酸盐的水里，会通过肠道吸收高达 66% 的亚硝酸盐。24 不过，它体内的亚硝酸盐浓度还是低于周围环境的亚硝酸盐水平。在这个浓度下，体内的生化参数也会发生改变（比如高铁血红蛋白会从未接触亚硝酸盐的鱼的4%上升到18%的血红蛋白）。然而，这些条件下没有发生死亡情况，这个结果和通常在淡水鱼中看到的情况的差别主要在于体内亚硝酸盐的浓度差别。

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亚硝酸盐对鱼类的毒性有多强?


根据上述理由，亚硝酸盐对于淡水鱼 (表 1) 要比海水鱼更加有毒 (表 2)。 这些表格中的数据主要是 LC50, 即产生50%测试生物死亡的浓度值(24-h LC50 是在24小时内导致50%测试生物死亡的浓度)。 表1显示，一些淡水鱼类在不到1ppm的亚硝酸盐浓度下就会死亡。这样的毒性让很多水族爱好者对亚硝酸盐很恐惧。淡水里，亚硝酸盐确实是个大问题。然而，在海水生物测试中，毒性看起来要小得多。在13种鱼类中，没有一种在100ppm以下有LC50的数据，只有一半在1,000 - 3,000 ppm 或更高浓度下有LC50数据。

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致死，当然是一种非常粗糙的毒性表现。水族箱内的亚硝酸盐水平一般不会达到LC50的高度，因为在这个水平以下，较轻一点的毒害就已经发生了。在前面的章节里，我提出了一种鱼在远低于致死浓度的水平下已经发生生物化学影响的数据。例如，我们可以看到在46ppm亚硝酸盐浓度下产生的高铁蛋白质水平上升。然而，重点在于海水鱼远远不如淡水鱼那样易受亚硝酸盐影响。对于许多复合物，海水养殖业内常用的一个安全限度标准是小于LC50的1/10。30

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在研究氨，亚硝酸盐，硝酸盐对海洋生物的毒性的时候，人们可能会考虑研究它们对于幼鱼的影响，看看它们是否更加敏感。在研究幼鱼孵化后的第一次进食，和24-h LC50时发现, 对于7种不同海水鱼，只有氨在海水养殖可能达到的浓度水平下是有毒害的。25

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表 3 最清楚地显示了淡水生物和海水生物的差异性。在这些测试中，可以同时在咸淡水中生活的2个种类的鱼和1个种类的虾被用来做不同盐度下的毒性测试。至少就这3种生物而言，亚硝酸盐在淡水（或较低盐度中）要比海水中更加有毒，即使是对于同一种生物而言。

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在我唯一能够找到的针对典型水族鱼类的毒性测试 发表文章26 中，Tom Frakes 和 Bob Studt 把水族箱饲养的小丑鱼(Amphiprion ocellaris; 图 2) 放在亚硝酸盐浓度从 0 to 330 ppm 的人工海水中。330ppm中的5条中，有2条在几天后死了。这个LC50和表1中列出的其他生物的数据没有多大差别。在33ppm下（低于330ppm的下一个剂量），鱼表现出不好动和呼吸困难，其他方面没有持续性的问题。在3.3ppm下，没有观察到任何影响。

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图 2. 我缸里的这条雌性小丑鱼 (Amphiprion ocellaris) 在高于300ppm的浓度的亚硝酸盐环境下，可能会受到致命的毒性。

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一些爱好者宣称他们观察到了亚硝酸盐对于海水鱼的毒害，解释这个毒害的一个困难就在于氨的存在。在任何一个亚硝酸盐水平高的水族箱中，氨的水平也很可能比较高。因为已知氨对于海水鱼是十分有毒的（LC50值不到1ppm），所以爱好者必须确认他们的观察结果没有受到氨的影响。在上述的毒性测试中，亚硝酸盐都是被直接加入到海水中，水中几乎没有氨，而在水族箱中，氨和亚硝酸盐却不是两个完全独立的互不关联的东西。

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表1

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表2

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表3

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亚硝酸盐对于无脊椎动物的毒性有多强？


礁岩水族，显然包含了鱼类之外的很多其他生物。很不幸，做过亚硝酸盐毒性试验的这类生物种类非常少。这些被选择进行试验的种类通常都是那些海水养殖的重要生物，类如虾。似乎那些被研究过的无脊椎动物对亚硝酸盐不太敏感 (表 4-6)。 由于这些研究的性质，导致还研究了死亡以外的其他参数。这些参数包括生长率，“中毒”和进食。和鱼类一样，无脊椎动物也表现出很大范围的对亚硝酸盐毒性的耐受力。一些种类在几百ppm浓度下都不受影响。最低浓度可以观察到有影响的是在1.6ppm下，海胆的性腺发育缓慢，虽然它在33ppm下仍然正常进食和生存。

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表4

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表5