무환수 시스템의 수질검사 결과 및 고찰

6월초부터 무환수시스템에 대하여 고민하고 공부하여 약 4개 정도의 수조에 적용해보고 그 결과를 객관적으로 보기 위해서 최근에 세팅한 (7월말) 수초항을 대상으로 수질검사 측정값을 분석해봤습니다.

암모니아(NH3 / NH4+) 농도를 보시겠습니다.

 

 

무환수시스템이 아니더라도 많은 분들이 물잡이 하시는 과정에서 어려움을 겪으실거로 생각됩니다.

물잡이는 질소순환사이클(암모니아 -> 아질산염 -> 질산염)을 원활하게 돌리기 위해서 박테리아가 정착할 수 있게 도와주고 그 것이 완성되는데까지의 기간입니다.

물잡이기간을 거치지 않고 물고기를 넣게 된다면 혹시라도 그 물고기들이 암모니아를 많이 배설하거나(물고기 수가 많거나 큰 어종인 경우) 암모니아 농도에 민감한 어종인 경우 일주일 전후로 폐사를 하게 됩니다.

그 이유는 수조의 용량과 물고기의 사육밀도에 따라 차이가 나겠지만 어류의 배설물 속 암모니아가 꾸준히 누적되어 3~4일 쯤에 최고농도에 이르게 되기 때문입니다.

암모니아는 엄청난 독성을 갖고 있는 물질이고 산성조건에서는 그나마 수소이온이 붙어 있는 암모늄(NH4+) 상태로 존재하기 때문입니다. 하지만 수소이온이 적은 알칼리 조건에서는 암모니아(NH3) 상태로 존재하므로 독성이 매우 강하게 나타납니다.

(산호사가 들어가는 담수와 해수세팅에서 물잡이가 더 중요한 이유이기도 합니다.)

보통 3~4일차에 최고농도에 도달하는 암모니아는 여과박테리아(주로 Nitrosomonas)에 의해 독성이 다소 약한 아질산(NO2-)로 변하게 됩니다.

결국 1주 이내에 최고농도에 도달했던 암모니아는 여과박테리아에 의해 아질산으로 변하게 되고 다시 아질산의 농도가 상승하기 시작합니다.

이제 아질산(NO2-) 농도를 보시겠습니다.

 

 

그래프를 보시면 1주~1주반 사이에 최고농도를 보입니다.

이 때 다른 여과박테리아(주로 Nitrobacter)에 의해서 아질산(NO2-)이 좀 더 독성이 약한 질산염(NO3-)로 변환이 됩니다.

이 과정을 통해 질산염이 누적됩니다.

이제 질산염(NO3-) 농도를 보시겠습니다.

 

 

실제로 2주 정도 되는 시점에서 질산염(NO3-)의 농도가 최고에 도달했습니다.

여기서 매우 중요한 차이가 있습니다.

1) 환수시스템(일반적인 아쿠아리움)

- 주로 환수를 해야하는 일반적인 아쿠아리움입니다.

- 보통 2주 쯤 됐을 때 질산염이 최고치가 됩니다. (사람들은 이 시기를 보통 물이 잡혔다고 이야기 합니다.)

- 질산염을 질소로 변환시키는 박테리아는 일반적인 세팅을 하는 수조에서는 구현하기 어렵습니다.

- 그러므로 이 때가 첫 환수를 하셔야 하는 시기가 됩니다. (20~25%정도)

2) 무환수시스템(예를 들어 혐기조)

- 약간의 환수 혹은 환수를 하지 않고 넘기셔야 합니다.
- 앞에서 암모니아가 아질산으로, 아질산이 질산염으로 변환되기 위한 과정과 마찬가지입니다.

- 질산염을 분해하는 시스템에서도 질산염 농도가 뛰어오르는 시기가 있어서 그 시기를 거쳐야 질산염을 제거하는 혐기박테리아(Rhodopseudomonas, Rhodobacter 등 외부에서 공급해야 함)가 생성됩니다.

그래프를 보시면 2주 정도에 질산염이 최고농도에 도달하고 1주 정도의 시간을 거쳐 3주 경 안정되기 시작합니다.

하지만 무환수시스템을 운영하던 중 외부여과기를 하나 더 추가하면서 기존에 쓰던 여과기를 수조의 왼쪽으로,

새로 구매한 외부여과기는 기존 외부여과기가 있던 위치인 수조의 오른쪽에 세팅하였습니다.

그 과정에서 약간의 질산염 농도에 흔들림이 발생하였지만 2~3일 후 다시 안정을 되찾았습니다.

수조를 모두 세팅한지 5주가 넘어가는 요즘도 질산염 농도는 12.5~25mg/L 수준으로 유지되고 있습니다.

종합적으로 암모니아, 아질산, 질산염이 함께 표시된 그래프를 보시겠습니다.

 

아까 설명드린대로 암모니아(NH3 / NH4+)는 수조세팅한지 만 2일부터 상승곡선을 그리고 1주가 되기 전에 안정되고

아질산(NO2-) 농도는 그래프에서 10~11일정도에 최고를 기록하고 하강합니다.

질산염(NO3-)은 아질산에 비해 이틀정도 뒤에 최고농도를 기록하고 하강하기 시작합니다.

그래프를 그릴 때 약간 애매한 부분이 있었는데

질산염이 12.5~25 사이일 경우 중간값인 18.75로 표기하였고

질산염이 100 이상 측정되지 않는 테트라 테스터를 이용하였기 때문에 100이상의 값은 150~200 사이로 추정하고 작성하였습니다.

무환수시스템은 수조세팅 후 2~3개월이 지나야 평가를 할 수 있으므로 앞으로 꾸준한 수질검사를 시행해야 할 것으로 생각됩니다.