De stikstofkringloop

Tekst en copyright: Joop “GinRin” van Tol.
Aanvullingen en correcties: Arthur “Wahdagie” Heller.

Publicatie in KOI van de NVN (Nishikigoi Vereniging Nederland) nr. 57 Jaargang 10 aflevering 3.

De stikstofkringloop is één van de belangrijkste, zo niet hét belangrijkste, chemische proces dat zich in het vijverwater afspeelt. Door het begrijpen van de stikstofkringloop, en het kunnen interpreteren van de verschillende parameters die hiermee samenhangen, kan veel vijverleed worden voorkomen. In dit artikel zal ik proberen om, op een zo eenvoudig mogelijke manier, duidelijk te maken hoe de stikstofkringloop werkt, welke valkuilen er zijn en hoe bepaalde waterwaardes een indicatie kunnen geven over de kwaliteit van de stikstofkringloop in uw vijver.

Onderstaande kringloop geeft alleen de belangrijkste processen weer. Er spelen nog veel meer zaken een rol in de, in werkelijkheid veel gecompliceerdere, stikstofkringloop. Omwille van de eenvoud zijn deze buiten beschouwing gelaten, maar worden in onderstaand verhaal daar waar nodig aangetipt.

Vereenvoudigde weergave van de aërobe stikstofkringloop in de natuur:

Aëroob betekent met behulp van vrije zuurstofmoleculen. Dit zal verderop duidelijk worden.
De natuurlijke stikstofkringloop is in feite een zichzelf in stand houdend systeem dat “draait” zonder dat menselijk ingrijpen noodzakelijk is. Er vindt slechts een cyclische omzetting van stoffen plaats (vandaar de naam kringloop). Op een boerensloot staat over het algemeen géén filterinstallatie aangesloten, hoeft géén water te worden ververst en hoeft niet gevoerd te worden om de populatie aanwezige vissen in leven te houden. In de meeste koivijvers zoals wij die kennen zal echter na korte tijd sterfte optreden als we geen maatregelen nemen om de stikstofkringloop op gang te houden. Dit heeft alles met schaalgrootte te maken. Waar wij gemiddeld één vis op één kubieke meter water houden zal de natuur slechts ruimte bieden voor één vis op bijvoorbeeld twintig kubieke meter water. Het zelfreinigende vermogen van de natuur kunnen wij niet nabootsen in onze, over het algemeen zwaar bevolkte, vijvers. Dit maakt ons systeem kwetsbaar en noodzaakt ons om in te grijpen. In onze vijver kun je eigenlijk niet eens van een (natuurlijke) kringloop spreken. We voegen namelijk dingen toe (voer, energie (pompen e.d.)) en halen er dingen uit (afvalstoffen). We grijpen dus in, waardoor van een natuurlijke kringloop geen sprake meer is. Daarnaast zijn voor de aërobe stikstofkringloop planten nodig om het “kringetje” rond te krijgen. Bij veel koivijvers ontbreken deze geheel of zijn in onvoldoende mate aanwezig. Dit gezegd hebbende beweer ik niet dat de stikstofkringloop voor onze vijver dus niet meer van belang is. Integendeel! Door de stikstofkringloop te begrijpen en hier zoveel mogelijk gebruik van te maken zijn we juist in staat om onze vijver gezond te houden.

Hoewel je op elk punt in de kringloop kunt beginnen start ik met het uitscheiden van afvalstoffen door de vis.

Stap 1
De door de vissen geconsumeerde eiwitten bestaan gemiddeld voor 16%uit stikstofatomen. Een groot deel van deze stikstof komt uiteindelijk als stikstofafval, voornamelijk in de vorm van ammonium, in het water terecht. Deze ammoniumafscheiding vindt voor ongeveer 75% via de kieuwen (ademhaling), en voor ongeveer 25% via de ontlasting en urine plaats.

Afhankelijk van de zuurgraad (pH) en de temperatuur van het water vormt een deel van het ammonium (NH4+) zich tot ammoniak (NH3).

NH4+ <> NH3 en H+
Ammonium valt voor een deel uiteen in Ammoniak en Waterstof.

Ammoniak is vele malen giftiger dan ammonium. Ammoniak is een (in dit geval in water opgelost) onzichtbaar, maar giftig, gas. Een heldere vijver hoeft dus nog geen schone of gezonde vijver te zijn! Overigens begint de vorming van de zeer giftige ammoniak pas serieuze vormen aan te nemen boven een pH van 8,5. Bij een pH die onder de 7,5 ligt vormt zich verhoudingsgewijs nauwelijks ammoniak. Voorbeeld: Bij een vijvertemperatuur van 20 graden Celcius en een pH van 8,2 is het percentage ammoniak 15 keer hoger dan bij een pH van 7,0! Ook de temperatuur speelt een rol. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer ammoniak zich vormt. Duidelijk moet zijn dat het risico van een ammoniakvergiftiging bij een hoge pH en/of hoge temperatuur het grootst is. Een ammoniakconcentratie van 0,1 ppm (parts per million, deeltjes per miljoen) is al zeer schadelijk. 0,1 ppm is dus één/tien miljoenste deel. Een concentratie boven de 0,5 ppm eist over het algemeen direct slachtoffers.

Kenmerken van een ammoniakvergiftiging zijn:
> Aantasting van de kieuwen, met een verminderde mogelijkheid tot zuurstofopname tot gevolg.
> Irriterende tot vernietigende werking op de huid en slijmhuid.
> Verstoorde osmoseregulatie (vloeistofuitwisseling tussen vijver en vis).
> Springen van de vis.
> Afname van de immuniteit.

Aangezien een ammoniakvergiftiging de kieuwen onherstelbaar kan beschadigen is het mogelijk dat een ogenschijnlijk gezonde vis pas maanden later aan de gevolgen hiervan overlijdt. Wanneer bijvoorbeeld de temperatuur van de vijver stijgt en dientengevolge de hoeveelheid opgeloste zuurstof in het water daalt, kan de vis door zuurstofgebrek (onvoldoende capaciteit van de kieuwen) alsnog stikken.

Stap 2
Gelukkig bestaan er bacteriën welke de in het water opgeloste ammonium/ammoniak (verder te noemen ammonia) afbreken. O.a. bacteriën van het genus Nitrosomonas zetten met behulp van zuurstof (O2) de ammonia om in het iets minder giftige nitriet (NO2-).

2 NH4+ en 3 O2 > 2 HNO2 en 2 H2O en 2 H+
Ammonium + Zuurstof vormt Salpeteterigzuur, Water en Waterstof.

óf

2 NH3 en 3 O2 > 2 HNO2 en 2 H2O
Ammoniak + Zuurstof vormt Salpeterigzuur en Water.

In beide gevallen geldt:
HNO2 > H+ en NO2-
Salpeterigzuur lost volledig op in water tot één Waterstof-ion en één Nitriet-ion.

Bovenstaande vergelijkingen tonen aan dat twee ammoniakmoleculen met behulp van bacteriën tot twee moleculen salpeterigzuur worden geoxideerd, waarbij drie zuurstofmoleculen wordt verbruikt. Bij de omzetting van ammonium komen in dit proces tevens twee waterstofionen vrij. Deze waterstof-ionen zijn bij ammoniak al vrijgekomen bij de vorming van ammonium naar ammoniak.

Onthouden:
Ammonia wordt met behulp van bacteriën omgezet in Nitriet. Bij dit proces wordt zuurstof verbruikt en komt zuur vrij.

Dit proces komt in een vijver over het algemeen vrij snel op gang, maar is wel afhankelijk van de groeisnelheid en activiteit van de betreffende bacteriën:
1) Temperatuur. De optimale temperatuur ligt ongeveer tussen de 25 en 32 graden Celsius. Binnen deze interval is de activiteit van de bacteriën maximaal (100%). Tussen de 15-25 en 32-40 graden Celsius bedraagt de productiviteit van de bacteriën nog meer dan 90% van de maximale capaciteit. Onder de 15 en boven de 40 graden neemt de activiteit snel af.
2) Zuurstof. De aanwezigheid van voldoende zuurstof (O2) is essentieel voor de bacterie om zijn werk te kunnen doen.
3) Aanhechtingsoppervlak. De bacterie zweeft liever niet vrij rond in het water en heeft dus een plek nodig om zich vast te hechten. Voldoende aanhechtingsoppervlak (filtersubstraat) is dus noodzakelijk om een voldoende grote kolonie bacteriën te huisvesten.
4) pH. De optimale pH waarde voor de bacteriën ligt tussen de 7,7 en 9,2. Bij een hiervan afwijkende pH duurt het opstarten van het filter langer en is een grotere kolonie nodig.
5) Licht. De bacteriën houden niet van licht. Dek daarom uw biologische filter af.

Een veilige ammonium/ammoniakwaarde is (nagenoeg) 0. De concentratie blijft in een goeddraaiende vijver zo laag dat het met de druppeltestjes niet is aan te tonen. Zodra u in een bestaande vijver ammonia meet is er iets mis!

Stap 3
De in het water aanwezige ammonia (NH3 of NH4+) is omgevormd tot nitriet (NO2-). Nitriet is een eveneens giftige stof (giftiger dan ammonium maar minder giftig dan ammoniak). Een concentratie van 0,2 ppm is op de lange termijn schadelijk. Een concentratie boven de 2 ppm eist over het algemeen direct slachtoffers. In tegenstelling tot ammoniak is nitriet juist minder schadelijker bij een hoge pH. Daarnaast is nitriet minder giftig naarmate er meer zout in het water zit. Als noodoplossing wordt dan ook wel zout (0,1-0,2% = 1 à 2 kilo per m3 water) aan de vijver toegevoegd bij een nitrietvergiftiging. Bedenk wel, dat dit slechts een noodgreep, en dus symptoombestrijding, is.

Kenmerken van een nitrietvergiftiging zijn:
> Reactie met de rode bloedlichaampjes waardoor geen zuurstof meer van de kieuwen naar de organen e.d. kan worden vervoerd (Methaemoglobine).
> Het “hangen” in de uitstroom van de pomp of luchtkolom in de vijver.
> Bruine kieuwen.
> Lusteloosheid.

Ook voor het nitrietprobleem heeft de natuur een oplossing gevonden. Andere bacteriën van o.a. de genera Nitrobacter en Nitrospira zetten, eveneens met behulp van zuurstof (O2), nitriet (NO2-) om in het veel minder giftige nitraat(NO3-).

2 NO2- en O2 > 2 NO3-
(Nitriet + Zuurstof vormt Salpeterzuur(=Nitraat))

Bovenstaande vergelijking toont aan dat twee Nitriet-ionen met behulp van bacteriën tot twee Nitraat-ionen worden geoxideerd, waarbij één zuurstofmolecuul wordt verbruikt.

Onthouden:
Nitriet wordt met behulp van bacteriën omgezet in Nitraat. Bij dit proces wordt zuurstof verbruikt.

Het succes van de omzetting van nitriet in nitraat is van dezelfde factoren afhankelijk zoals die zijn genoemd in stap 2. Dit proces komt echter langzamer op gang dan het proces van de omvorming van ammonia naar nitriet. Hiervoor zijn twee oorzaken aan te wijzen:
> De nitrietomvormers moeten wachten tot de ammonia-omvormers op gang zijn gekomen, eerder is er immers nog geen nitriet in het water aanwezig.
> De nitrietomvormers (Nitrobacter) hebben over het algemeen een langzamere maximale groeisnelheid dan de Ammonia-omvormers (Nitrosomonas).

In een nieuwe vijver is dan ook vaker sprake van een verhoogde nitriet-, dan van een verhoogde ammoniakconcentratie. Dit komt, zoals eerder vermeld, óók door de zuurgraad. Bij de meeste vijvers ligt de pH rond de 7,5 en we hebben hierboven gezien dat zich dan naar verhouding weinig ammoniak vormt.

Een veilige nitrietwaarde is (nagenoeg) 0. De concentratie blijft in een goeddraaiende vijver zo laag dat het met de druppeltestjes niet is aan te tonen. Zodra u in een bestaande vijver nitriet meet is er iets mis!

De bacteriën, verantwoordelijk voor de omzetting van ammonia via nitriet naar nitraat noemen we nitrificerende bacteriën. Vrijwel elke nieuwe vijver krijgt te maken met een nitrietpiek welke vaak nog voorafgegaan wordt door een ammoniakpiek. Dit zogenaamde “nieuwe vijver syndroom” is de oorzaak van veel problemen. De voornaamste oorzaak is het ontbreken van voldoende nitrificerende bacteriën in het nieuwe systeem.

Bovenstaande factoren zijn er de reden van dat we voor onze vijver een biologische filter nodig hebben. In feite is een biofilter niets anders dan een ruimte waarin we zoveel mogelijk aanhechtingsoppervlak voor de nitrificerende bacteriën creëren en waar we met behulp van beluchting een zo zuurstofrijk mogelijke omgeving scheppen. De nitrificerende bacteriën die zich op het filtermateriaal (substraat) vasthechten vormen een dunne laag welke we biofilm noemen. Deze laag kan enkele honderden bacteriën dik zijn. Op deze manier zijn we in staat om in een relatief kleine ruimte een enorme kolonie bacteriën te huisvesten. In de natuur is een, naar verhouding, veel kleiner oppervlak beschikbaar voor deze bacteriën (bodem, wanden en begroeiing).

Essentieel is een goede voorfilter (deze hoeft niet belucht te worden) waarmee we zoveel mogelijk vaste vuildeeltjes uit het systeem verwijderen. De voorfilter voorkomt het dichtslibben van het biologische gedeelte, zodat het vervuilde water in voldoende mate in contact kan komen met de bacteriecultuur. Daarnaast ontlasten we hierdoor de bacteriecultuur voor een deel van het werk omdat de vaste vuildeeltjes geen kans krijgen om op te lossen en waardoor er dus minder ammonia vrij komt.

De nitrificerende bacteriën zijn gewoon in de natuur aanwezig en zullen zich afhankelijk van het voedselaanbod (ammonia en nitriet) vermeerderen. Wanneer u het visbestand in de vijver langzaam opbouwt hoeft u in het geheel géén bacterieculturen uit flesjes te gebruiken om de vijver op te starten. Pas echter op voor een veelgemaakte fout. Ondanks een voldoende groot biologisch filter kunt u toch in de problemen komen. De grootte van de bacteriekolonie is namelijk afhankelijk van het aanbod van voedsel (dus de mate van vervuiling van het water) en dus niet van de grootte van uw biofilter. Dit betekent dat het bijplaatsen van een flinke hoeveelheid vis kan leiden tot een nitriet- of zelfs een ammoniakpiek. De aanwezige kolonie bacteriën is simpelweg te klein voor het vermeerderde voedselaanbod en heeft tijd nodig om zich uit te breiden. De benodigde tijd is afhankelijk van de factoren genoemd bij stap 2.
U kunt hierop anticiperen door de hoeveelheid voer vóór het bijplaatsen van de nieuwe vissen langzaam op te voeren naar de hoeveelheid die u zou geven als de nieuwe vissen al in de vijver zouden zitten. Op het moment dat de nieuwe vissen dan van de quarantainebak naar de vijver gaan is uw filter al een beetje “gewend” aan het hogere voedselaanbod.
Bij een nieuwe vijver, welke u snel wilt bevolken kunt u de biologische filter geforceerd opstarten door de filter “in zichzelf” te laten draaien. Eventueel kunt u proberen het proces te versnellen door een bacteriecultuur uit een flesje toe te voegen. Doe dan echter wel de eventueel aanwezige UVC lamp uit. Deze doodt de op dat moment nog vrij zwevende bacteriën. Het “in zichzelf” laten draaien van de filter houdt in dat de filter niet op de vijver is aangesloten maar dat het water vanuit de het laatste compartiment teruggevoerd wordt naar het begin van uw filtersysteem. Door het toevoegen van (huishoud)ammonia voedt u de bacteriën. De dagelijkse hoeveelheid toe te voegen (huishoud)ammonia kan uit onderstaande formule worden afgeleid:

G x V x E x 16% x 1,2 x 100/A

G = Het gewicht van de te plaatsen vissen in kilogrammen.
V = De dagelijkse hoeveelheid voer in een percentage van het lichaamsgewicht.
E = Het percentage eiwit van uw voer.
16% = Het gemiddelde stikstofpercentage van eiwitten.
1,2 = Correctiefactor om van stikstof naar ammoniak te komen.
A = Het percentage zuivere ammoniak van de huishoudammonia (zie fles).

Voorbeeld. Ik wil 10 kilo vis in de vijver plaatsen en wil dagelijks 2% van het lichaamsgewicht gaan voeren. Het percentage eiwit in mijn voer bedraagt 40%. Ik heb huishoudammonia ter beschikking met een 5% oplossing.

10 x 0,02 x 0,40 x 0,16 x 1,2 x 100/5 = 0,3 liter (300 ml) huishoudammonia per dag.

Probeer de ammonia in zoveel mogelijk kleine porties over de dag te verdelen. Oplossen in een emmer water of infuuszak en dan laten druppelen is nog beter. Op het moment dat u nitriet kunt meten dan weet u dat de eerste stap in het omvormingsproces is begonnen. Wanneer ook een hogere nitraatwaarde wordt gemeten dan standaard in het kraanwater aanwezig is, dan is ook het omzetten van nitriet naar nitraat begonnen. Op het moment dat de ammoniak en nitriet in de laatste kamer niet meer meetbaar zijn, dan is de filter ingedraaid. Bedenk hierbij dat in de eerste dagen van ammoniatoevoeging mogelijk nog geen ammoniak (en natuurlijk ook geen nitriet) meetbaar is omdat de concentratie dan nog te laag is. Stop even met de ammoniatoevoeging als de concentratie boven de 1 mg/L uitkomt. Teveel ammonia stagneert de bacteriegroei van de nitrietomvormers. Wanneer het filter is “ingedraaid” kunt u hem leeg laten lopen in het riool. Dit doet u om te voorkomen dat uw vijver direct met veel nitraat wordt belast, en om te voorkomen dat eventuele bijproducten van de huishoudammoniak in de vijver terecht komen. U hoeft niet bang te zijn dat de bacteriën wegspoelen, deze hebben zich namelijk vastgehecht aan het filtersubstraat. Wel moet u de filter direct aansluiten op de van vissen voorziene vijver, anders “verhongeren” de bacteriën alsnog. Let ook op dat het filtersubstraat niet te lang droog komt te staan. Houd er desondanks rekening mee dat het een aantal maanden zal duren voordat de vijver zich gestabiliseerd heeft.
Verreweg de meest veilige methode is echter geduld. Voer uw populatie vissen gewoon zeer langzaam op, zodat de biomassa kan “meegroeien” met het verhoogde voedselaanbod.

Het bovenstaande verhaal maakt hopelijk duidelijk dat u uw biologische filter nooit (lang) uit mag zetten en nooit (grondig) schoon mag maken. Mocht de biofilter echt sterk vervuild zijn, maak het dan in delen schoon, bijvoorbeeld iedere maand éénderde gedeelte. Doe dit bij voorkeur met water van ongeveer dezelfde temperatuur (bijvoorbeeld vijverwater). Op deze manier zal een flink deel van de bacteriën uw schoonmaakwoede overleven.
Uw voorfilter moet echter zo vaak als mogelijk/noodzakelijk schoongemaakt worden. Dit voorkomt extra belasting van de vijver.

Uw bacteriekolonie is dus een kostbaar bezit. Het zorgt er immers voor dat uw dierbare vissen zorgeloos verder kunnen leven. Er zijn echter wel een aantal bedreigingen voor de door u zo gekoesterde bacteriekolonie.
Zoals u weet behoren algen tot het plantenrijk. Wellicht kunt u zich nu het gevaar voorstellen wanneer deze algen (draad- en/of zweefalgen) door een “middeltje” in één keer worden gedood. Hierbij laat ik de mogelijke schadelijke gevolgen voor uw vissen door het middel zelf even buiten beschouwing. Denkt u even mee? De algen sterven af. De zuurstofproductie van de algen stopt waardoor het zuurstofgehalte in de vijver (mogelijk) afneemt. De biofilter moet ineens de ammonia gaan verwerken die eerst rechtstreeks door de algen werd geconsumeerd (algen nemen naast nitraat ook rechtstreeks ammonia op). Daarnaast belasten de dode algen het systeem nog eens extra, omdat de in de algen opgeslagen voedingsstoffen weer vrij komen in uw systeem. Een driedubbele aanval dus met het gevaar van een schadelijke ammoniak- dan wel nitrietpiek. Zelfs een vierdubbele aanval wanneer het gebruikte middel ook nog eens rechtstreeks schadelijk is voor uw bacteriekolonie (bacteriën zijn evenals algen plantaardig!). Algen zijn, hoe lelijk u ze ook vindt, uw vrienden! Algen zijn het antwoord van Moedertje Natuur op een overschot aan voedingsstoffen. Moraal van het verhaal: probeer uw eventuele algenprobleem geleidelijk op te lossen:
> Ververs regelmatig water (dit verdunt de hoeveelheid voedingsstoffen)
> Beconcurreer de algen met hogere planten door direct een plantenfilter in gebruik te nemen bij de start van uw vijver. Achterliggende gedachte is dat de hogere planten het voedsel voor de algen wegkapen waardoor zich minder algen gaan ontwikkelen.
> Oogst handmatig de overtollige draadalgen. Op deze manier haalt u daadwerkelijk voedingsstoffen uit het water.
> Gebruik eventueel een UVC lamp (of ozoninstallatie) om de zweefalgen af te doden, waarna de samengeklonterde algen via de voorfilter uit uw systeem kunnen worden verwijderd (oogsten!). Een UVC lamp helpt niet tegen draadalg.
> Houd uw bezetting in de hand door er niet meer dan drie kilogram vis per kubieke meter water (vuistregel) op na te houden. Minder is altijd beter.
> Zorg voor een goede mechanische voorfilter om de vaste vuildeeltjes weg te vangen voordat deze oplossen en het systeem extra belasten.
> Voer met mate.

Het wegnemen van direct zonlicht wordt ook wel eens als oplossing aangedragen maar is slechts symptoombestrijding. U neemt hier immers het probleem (een overschot aan voedingsstoffen) niet mee weg.

Een ander gevaar voor uw kostbare bacteriekolonie is het gebruik van medicijnen. De meeste “medicijnen” zijn uiterst giftig. Hierdoor kan bij toediening aan de vijver een groot deel van de bacteriekolonie om zeep worden geholpen. De gevolgen laten zich raden. De vissen zijn al verzwakt door de ziekteverwekker, krijgen een lading gif over zich uitgestrooid én worden óók nog eens blootgesteld aan de gevaren van een nitriet- of zelfs ammoniakvergiftiging. U belandt dus, als u niet uitkijkt, van de regen in de drup. Het behandelen van vissen dient om deze redenen bij voorkeur in een behandelbak plaats te vinden. Nu is dit niet altijd haalbaar wanneer uw gehele populatie koi ten prooi is gevallen aan een vervelende parasiet. Sluit in dat geval uw filter kort (in zichzelf laten draaien) gedurende de (eerste dagen van) behandeling. Vergeet niet om uw vijver (en filter) tijdens de behandeling sterk te beluchten en stop met voeren. Ververs ná de behandeling zeker een derde van uw vijver en herhaal dit een paar dagen later nog eens. Ververs meer en vaker als u na de verversingen toch nog nitriet (of zelfs ammoniak) meet. Stop in dat geval met voeren tot het probleem onder controle is. Bedenk wel dat het stoppen met voeren maar een klein beetje helpt, de meeste ammoniumafgifte gaat immers via de kieuwen gewoon door. Begin pas voorzichtig weer te voeren als de waterwaardes goed zijn. Overigens zult u merken dat bij een optimale waterkwaliteit nauwelijks ziekte zal optreden.

Gedurende het nitrificatieproces wordt voortdurend zuur gevormd. Dit blijkt uit de waterstof-ionen (H+) die ontstaan bij de omvorming van ammonia in salperigzuur. Zoals u weet is de pH de indicator van de zuurgraad in uw vijver. De pH “weegt” als het ware het evenwicht tussen de hoeveelheid waterstof-(H+), en hydroxide-ionen (OH-) in het water. Hoe meer H+ in het water is opgelost hoe zuurder het water, en dus hoe lager de pH.

pH schaal:

Vissen zijn erg gevoelig voor schommelingen in de zuurgraad en hebben daarnaast grenzen aan wat ze aan minimale (ongeveer 5,5) en maximale (ongeveer 9,5) pH waarde kunnen hebben. De pH schaal is logaritmisch. Dit betekent dat pH 5,0 tien keer zuurder is dan pH 6,0 en honderd keer zuurder dan pH 7,0. De ideale pH waarde voor koi ligt ongeveer tussen de 7,0 (neutraal) en 8,0 (licht alkalisch/basisch). Hierbij is het belangrijk dat deze gedurende de gehele dag stabiel is. Beter een stabiele pH van 8,5 dan een voortdurend schommelende pH tussen de 7,0 en 8,0. Overigens is niet alleen het nitrificatieproces verantwoordelijk voor de zuurvorming in de vijver. Onder andere (zure) regen en rottend organisch materiaal dragen bij aan de zuurvorming van het vijverwater. Door deze voortdurende zuurvorming zou je verwachten dat de pH tot gevaarlijke diepte zou kunnen zinken. Ook hier heeft de natuur echter een oplossing voor bedacht. De carbonaathardheid of KH zorgt ervoor dat de vijver niet direct verzuurt. De KH wordt uitgedrukt in graden (°DH; Duitse Hardheid) en meet, simpel gesteld, de hoeveelheid bicarbonaat (HCO3-). De bicarbonaten binden namelijk het door het nitrificatieproces ontstane zuur:

H+ en HCO3- > H2CO3
(Waterstof + bicarbonaat vormt koolzuur).
H2CO3 valt uiteen in H2O en CO2
(Koolzuur valt uiteen in water en koolzuurgas).
Het koolzuurgas (CO2) verdwijnt vervolgens voor een groot deel in de lucht.

De KH wordt dan ook wel de buffer van de pH genoemd of het zuurbindende vermogen. Zolang de bicarbonaten reageren met het zuur dat vrijkomt bij het nitrificatieproces zal de pH stabiel blijven. Dit proces kan echter niet eindeloos doorgaan. De hoeveelheid bicarbonaten neemt in bovenstaande vergelijkingen immers af doordat ze uiteindelijk als koolzuurgas het water verlaten. Wanneer de KH onder de 2 komt bestaat het gevaar dat door onvoldoende buffer (de bicarbonaten zijn bijna opgebruikt) de pH drastisch gaat dalen (pH crash) met catastrofale gevolgen.

Kenmerken van een te lage pH zijn:
> Aantasting van de slijmhuid.
> Springen en flitsen.
> Afsterving van weefsel (necrose) van vooral de vinnen.

Door waterverversing kan de KH op peil worden gehouden, mits de KH waarde van uw kraanwater toereikend is. Regenwater is om deze reden minder geschikt omdat de KH en pH hiervan over het algemeen laag zijn. Een veilige waarde is een KH van minimaal 5 °DH. Mocht uw kraanwater een KH hebben van minder dan 5 °DH, dan is het verstandig om na een waterverversing de KH (iets) op te hogen. Een veel gebruikt en goedkoop middel is natriumbicarbonaat. Dertig gram natriumbicarbonaat verhoogt de KH van één kubieke meter water met één °DH. Een waarschuwing is hier op zijn plaats. Het flink ophogen van de KH met natriumbicarbonaat stabiliseert de pH op een rotsvaste 8,3. Dat is mooi, want een stabiele pH wordt door de vissen zeer gewaardeerd. Wanneer u echter een lage pH had én er te veel ammonium in het water zit dan wordt door de pH stijging een deel hiervan omgezet in (veel giftiger) ammoniak. Daarnaast is het verstandig om de KH geleidelijk (met bijvoorbeeld één °DH per dag) op te hogen zodat een plotselinge stijging van de pH wordt voorkomen. Geleidelijkheid en stabiliteit zijn sleutelwoorden in de koihobby. Denk er bij een lage KH in het kraanwater aan om de KH na iedere verversing weer op niveau te brengen.

Stap 4
Het nitriet is omgezet in het veel minder schadelijke nitraat. Het wordt algemeen aangenomen dat alleen zeer hoge nitraatwaardes (boven de 200 mg/L) schadelijk zijn voor de vissen. Een nitraatwaarde tot 100 mg/L is zondermeer onschadelijk voor de vissen. Kleurverlies en groeistagnatie van jonge vissen worden bij een nitraatwaarde van boven de 100 mg/L verondersteld. Daarnaast vergroot een hoge nitraatwaarde de kans op een algenexplosie in de vijver. Ideaal is een nitraatwaarde tot 30 mg/L.

Nitraat is in tegenstelling tot ammonium en nitriet moeilijk uit het systeem te krijgen zonder water te verversen. Nitraat wordt echter wel door planten (en dus ook door algen) opgenomen. Een aantal planten (en dus óók algen) nemen tevens rechtstreeks ammonia op en verkorten zo dus eigenlijk de stikstofkringloop. Het resultaat is uiteindelijk hetzelfde, namelijk een lagere nitraatbelasting. Door een groeiend aantal koihouders wordt om deze reden een plantenfilter op de vijver aangesloten. Dit is echter alleen zinvol als je regelmatig “oogst”. Onder oogsten wordt het verwijderen van overtollige planten en het terugsnoeien van de planten ná het groeiseizoen bedoeld. Alleen op die manier ontneem je namelijk voedingstoffen aan de vijver. Als u de uitgebloeide planten laat verrotten, komen de voedingsstoffen immers weer vrij in het water. Per saldo bent u dan niets opgeschoten. Ook het handmatig verwijderen van draadalgen valt onder de noemer oogsten. Geschikte planten voor de plantenfilter zijn irisachtigen zoals de gele lis en rietsoorten (pas op met foliedoorborende rietsoorten). Deze planten kunnen makkelijk gesnoeid worden en stellen weinig eisen. Planten hebben naast nitraten en licht namelijk nog veel meer stoffen (o.a. sporenelementen, ijzer, etc.) nodig om te groeien. De meeste benodigde stoffen komen via het visvoer wel in het water terecht. Mochten uw planten echter gebrekverschijnselen vertonen (geel worden, wegkwijnen) dan is het verstandig om dit soort stoffen toe te voegen. Meärl is hiervoor een geschikt middel. Ook de GH of gezamenlijke hardheid (calcium en magnesium) speelt bij een goede plantengroei een rol en mag daarom niet al te laag zijn in een sterk beplante vijver.

Een andere methode om nitraat uit het water te krijgen is denitrificatie. Hierbij zetten anaërobe bacteriën het nitraat via een aantal tussenstappen om in stikstofgas. Anaëroob betekent (vrijwel) zonder vrije zuurstofmoleculen.

2 NO3- en 2 H+ en 10 [H] > N2 en 6 H2O.
(Nitraat + Waterstof + Koolwaterstoffen vormen Stikstofgas + Water).

Bovenstaande vergelijking toont aan dat twee nitraationen met behulp van bacteriën tot één stikstofgasmolecuul en zes watermoleculen worden gereduceerd. Hiervoor zijn twee waterstof-ionen en tien waterstofatomen nodig. Deze waterstofatomen worden geleverd door organische moleculen (koolwaterstoffen) die in dit proces afgebroken worden. Wellicht kunt u nu zelf concluderen dat de pH door dit proces stijgt? Er worden immers waterstof-ionen (H+)verbruikt.

Het vrijkomende stikstofgas wordt door het water uitgegast en verlaat zo uw systeem. Om de denitrificatie te laten plaatsvinden hebben de anaërobe bacteriën dus een omgeving nodig, waarin nauwelijks vrije zuurstofmoleculen voorkomen. Een dergelijke omgeving brengt echter het gevaar van het ontstaan van schadelijke bacteriën met zich mee. Niet voor niets wordt er bij het bouwen van een vijver dikwijls gewaarschuwd dat men “dode” hoeken, stilstaand water en dikke sliblagen van rottend organisch afval moet vermijden. Daarnaast is het anaërobe proces vrij instabiel en bestaat het gevaar van terugval naar het giftige nitriet (één van de tussenproducten van het denitrificatieproces). Druppelfilters (en bewegend bed filters) blijken de eigenschap te bezitten om de nitraatwaarde (risicoloos) te doen dalen. Ik hoor u denken; druppelfilters (tricklefilters) kennen toch juist een zeer zuurstofrijke omgeving? Dat klopt. De theorie is echter dat zich in de biofilm anaërobe bacteriën nestelen die de nitraatafbraak voor hun rekening nemen. Diep in de biofilm bevindt zich namelijk een zuurstofarme omgeving. Dit is logisch omdat de meeste vrije zuurstofmoleculen al zijn opgebruikt door de aërobe bacteriën aan de oppervlakte van de biofilm. Bovendien zitten de anaërobe bacteriën hier op de “eerste rij” aangezien de aërobe bacteriën verantwoordelijk zijn voor de nitraatvorming. De reden dat in een druppel- en bewegend bedfilter (soms) wél, maar in een “gewone” meerkamerfilter weinig nitraatafbraak plaatsvindt, heeft te maken met een andersoortige opbouw van de biofilm bij de gebruikte filtermaterialen.

Verreweg de meest bekende en toegepaste methode om uw nitraatwaardes binnen de perken te houden is het regelmatig verversen van water. Dit wordt echter steeds moeilijker omdat de nitraatwaarde van het kraanwater de laatste jaren sterk is toegenomen. Om deze reden verversen heeft dus alleen zin als de nitraatconcentratie van uw kraanwater significant lager is dan die van uw vijver. Het zal duidelijk zijn dat het om deze reden verversen van water in een plantloze vijver nóg belangrijker is dan in een vijver met veel planten. De hoeveelheid te verversen water hangt natuurlijk af van hoeveelheid voer die u in de vijver gooit. Een algemene maatstaf bij een gemiddelde vijver is 10% van de inhoud van de vijver per week. Bij de aanwezigheid van veel planten zal 5% voldoende zijn. Water verversen is tevens van belang om de bacteriedruk (van schadelijke bacteriën) te verlagen. Daarnaast wordt beweerd dat water verversen nodig is om de hoeveelheid groeistagnerende hormonen die door vissen worden uitgescheiden te verdunnen. Bij het gebruik van een ozongenerator kan in theorie de hoeveelheid te verversen water verder omlaag omdat ozon (O3) een deel van de vrij zwevende bacteriën oxideert (verbrandt) en op die manier de bacteriedruk onder controle houdt. Tot slot nog dit. Verversen is iets anders dan (verdampt) water aanvullen. Verversen is het leeg laten lopen van een deel van de vijver en dit aanvullen met kraanwater.

Stap 5
In de natuur zorgen planten voor de benodigde zuurstof. Hierdoor kunnen de vissen ademen en kunnen de nitrificerende bacteriën hun werk doen. Daarnaast vormen de planten direct of indirect een voedingsbron voor de vissen. Direct, wanneer de vissen de planten rechtstreeks opeten, of indirect wanneer bijvoorbeeld een watervlo zweefalgen eet en vervolgens door een vis wordt opgegeten. Hiermee is het kringetje rond. Het voedsel waar de planten voor zorgen wordt opgenomen door de vissen. Na vertering door de vissen wordt het stikstofafval in de vorm van ammonium weer uitgescheiden.

Samengevat kunnen we stellen dat, uitgaande van een voldoende beluchte vijver, de belangrijkste waterwaardes NO2- (nitriet), pH en KH zijn. Om deze reden ziet u in de winkel vaak testsetjes met alleen deze drie-eenheid. Ammoniakpieken komen, als u geen gekke dingen doet, meestal alleen voor in een nieuwe vijver.

Bovenstaande materie is best lastig. U hoeft het niet allemaal uit uw hoofd te leren. Belangrijk is dat u de grote lijnen begrijpt. Wanneer u zich aan een aantal basisregels houdt kan er weinig misgaan. Vandaar nog even kort samengevat de basisregels waar u zich aan dient te houden als u de koihobby succesvol wilt bedrijven.

De Tien Geboden voor vijveraars:
1] Gij zult uw vissen voldoende leefruimte schenken.
2] Gij zult uw biologisch filter eren en voldoende groot maken.
3] Gij zult de vijver en het biofilter van voldoende zuurstof voorzien.
4] Gij zult uw waterwaardes en gedrag van de vissen nauwlettend in de gaten houden.
5] Gij zult uw nitraatgehalte en bacteriedruk onder controle houden (verversen).
6] Gij zult geen voer verspillen (overmatig voeren).
7] Gij zult niet zomaar medicijnen of bestrijdingsmiddelen in de vijver werpen.
8] Gij zult uw algen niet haten maar doordacht te lijf gaan.
9] Kuis uw voorfilter gelijk u uw tanden en oksels kuist.
10] Gij zult uw kennis delen en de hulp aan een medehobbyist niet schuwen.

U ziet het, een plantenfilter is geen absolute must, maar kan wel bijdragen aan een gezonder en stabieler vijvermilieu.
Een beetje beplanting in de vijver komt bovendien het welzijn (natuurlijke gedrag) van de koi ten goede.

Tot slot nog dit. Raak nooit in paniek, ga doordacht te werk en roep de hulp van een deskundige in wanneer u niet zeker bent van uw zaak.
Ondoordacht ingrijpen, maakt vaak meer kapot dan je lief is.

Veel vijverplezier.

Disclaimer: Het opvolgen van de gegeven raad in dit artikel is geheel voor risico van de lezer.