Fische geben Ammoniak (NH3) über die Kiemen ans Wasser ab. Durch den Kot oder Futterreste sind Eiweiße im Becken vorhanden. Diese werden durch verschiedene Bakterien und Mikroorganismen über Peptide, Aminosäuren zu Ammonium (NH4) umgesetzt. Während Ammoniak giftig für Fische ist, weil es den pH-Wert des Blutes erhöht, ist Ammonium relativ ungiftig. Je nach pH-Wert des Wassers liegt ein mehr oder weniger hohen Anteil des Ammoniums in Form von Ammoniak vor. So liegt bei pH-Werten unter 7 praktisch kein Ammoniak vor. Bei einem pH-Wert knapp über 8 liegen Ammonium und Ammoniak in etwa im Verhältnis 1:1 vor. Folgende Tabelle verdeutlicht dieses Verhältnis.
| NH4+/NH3 | Anteil des giftigen Ammoniak (mg/l) | |||||||
| Gesamtgehalt | bei pH-Wert | Bewertung | ||||||
| (mg/l) | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 8 | |||
| 0,1 | <0,001 | <0,001 | 0,001 | 0,002 | 0,006 | |||
| 0,2 | <0,001 | <0,001 | 0,001 | 0,004 | 0,011 | harmlos | ||
| 0,3 | <0,001 | 0,001 | 0,002 | 0,006 | 0,017 | |||
| 0,5 | <0,001 | 0,001 | 0,003 | 0,01 | 0,029 | |||
| 0,8 | <0,001 | 0,002 | 0,005 | 0,015 | 0,046 | |||
| 1 | <0,001 | 0,002 | 0,006 | 0,019 | 0,057 | |||
| 1,2 | <0,001 | 0,002 | 0,007 | 0,023 | 0,069 | kritisch | ||
| 1,5 | <0,001 | 0,003 | 0,009 | 0,029 | 0,086 | |||
| 2 | 0,001 | 0,004 | 0,012 | 0,038 | 0,114 | |||
| 4 | 0,002 | 0,008 | 0,024 | 0,076 | 0,229 | |||
| 6 | 0,003 | 0,011 | 0,036 | 0,114 | 0,342 | akut | ||
| 8 | 0,004 | 0,015 | 0,048 | 0,152 | 0,458 | gefährlich | ||
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Die Tabelle bezieht sich auf 24 °C Wassertemperatur (nach Krause) |
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Dabei stellt ein Ammoniak-Gehalt ab 0,02 mg/l bereits eine Gefährdung dar (rosafarbige Felder). Bei Werten ab 0,2 mg/l (rote Felder) tritt akute Lebensgefahr ein. Berechnen kann man das Verhältnis nach der folgenden Formel:
NH3 = 0,94412 * NH4 / (1 + 10 ^ ((0,0925 + (2728,795 / (t + 273,15 ))) - pH))
NH3 = Ammoniakanteil
NH4 = Gesamt-Ammonium-Gehalt
pH = pH-Wert des Wassers
t = Temperatur
Ammonium stellt die bevorzugte Stickstoffquelle für Pflanzen dar. Liegt es ständig in geringer Menge vor, können die Pflanzen besonders gut wachsen. In modernen Filtern wird jedoch Ammonium extrem schnell zu Nitrit und Nitrat durch Bakterien verarbeitet, weshalb es häufig nicht mehr verfügbar ist.
Ammonium kann im Bodengrund unter guten Bedingungen von reduktiven Bakterien aus Nitrit reduziert werden, wodurch es den Pflanzen an den Wurzeln verfügbar ist. Liegt ein Ammoniummangel vor, sind Pflanzen gezwungen, das energetisch ungünstigere Nitrit oder sogar Nitrat zu verwerten. Dabei müssen sie deutlich mehr Energie aufwenden, um es verwerten zu können und sie wachsen in der Folge schlechter.
Bei der Messung wird sowohl Ammonium als auch Ammoniak erfasst. Aus der Tabelle kann bei bekanntem pH-Wert der Ammoniak-Anteil ermittelt werden.
Durch Bakterien der Gattung Nitrosomonas wird Ammonium zu Nitrit umgebaut. Diese Bakterien gehören zu den autotrophen Arten und benötigen neben Sauerstoff und Spurenelementen auch CO2, um ihren Stoffwechsel aufrecht zu erhalten. In neu eingerichteten Aquarien kann Ammonium bzw. Ammoniak sehr hohe Werte erreichen, weil der bakterielle Abbau noch nicht ausreichend vorhanden ist. Nitrosomonas-Bakterien vermehren sich wegen ihrer autotrophen Lebensweise nur sehr langsam, weil diese einen sehr hohen Energieaufwand bewirkt. In diesem Fall sollte reichlich Wasser gewechselt werden.
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