Begriffe erklärt: Was sind Nitrifikation und Denitrifikation?

Wer sich mit Aquaristik beschäftigt, stößt früher oder später auf Begriffe wie Nitrifikation und Denitrifikation. Beide Prozesse sind Teil des Stickstoffkreislaufs, einem essenziellen biologischen System, das in jedem Aquarium – egal ob Süß- oder Meerwasseraquarium – eine zentrale Rolle spielt. Gerade Einsteiger in die Aquaristik sind häufig mit der Frage konfrontiert, warum sich Nitrit im Wasser bildet oder wie man Nitrat effektiv senkt. Die Antwort liegt in einem grundlegenden Verständnis dieser beiden Prozesse.

In diesem Artikel erklären wir dir detailliert, was unter Nitrifikation und Denitrifikation zu verstehen ist, warum sie für dein Aquarium wichtig sind und wie du dafür sorgen kannst, dass diese Prozesse reibungslos ablaufen.

Was ist Nitrifikation?

Die Nitrifikation ist ein biologischer Prozess, bei dem giftiges Ammoniak (NH₃) bzw. Ammonium (NH₄⁺) über Nitrit (NO₂⁻) zu Nitrat (NO₃⁻) umgewandelt wird. Dieser Prozess wird in zwei Schritten durch spezialisierte Bakterien durchgeführt und ist ein elementarer Bestandteil der Stickstoffumwandlung in jedem Aquarium.

Die zwei Stufen der Nitrifikation

Ammoniak zu Nitrit:
In der ersten Stufe wandeln sogenannte Ammoniak-oxidierende Bakterien (z. B. Nitrosomonas) Ammoniak oder Ammonium in Nitrit um.
Reaktionsformel:
NH₄⁺ + 1,5 O₂ → NO₂⁻ + 2 H⁺ + H₂O

Nitrit zu Nitrat:
In der zweiten Stufe oxidieren Nitrit-oxidierende Bakterien (z. B. Nitrobacter) das entstandene Nitrit zu Nitrat.
Reaktionsformel:
NO₂⁻ + 0,5 O₂ → NO₃⁻

Bedeutung für das Aquarium

Ammoniak ist für Fische bereits in geringen Mengen hochgiftig. Nitrit ist ebenfalls toxisch und kann zu Nitritvergiftung führen. Nitrat hingegen ist deutlich weniger schädlich, zumindest in moderaten Konzentrationen. Die Nitrifikation sorgt also dafür, dass schädliche Stickstoffverbindungen in weniger gefährliche Formen umgewandelt werden.

Wichtig: Die Nitrifikation ist ein aerober Prozess – das bedeutet, sie benötigt Sauerstoff. Deshalb ist eine gute Belüftung und Filterung im Aquarium essenziell.

Was ist Denitrifikation?

Die Denitrifikation ist das Gegenstück zur Nitrifikation. In diesem Prozess wird Nitrat (NO₃⁻) durch bestimmte Bakterien zu gasförmigem Stickstoff (N₂) reduziert, der dann in die Atmosphäre entweichen kann. Dieser Prozess hilft dabei, überschüssiges Nitrat aus dem Wasser zu entfernen – ein Ziel, das viele Aquarianer verfolgen, um Algenwachstum zu reduzieren und die Wasserqualität zu verbessern.

Der Ablauf der Denitrifikation

Die Denitrifikation erfolgt durch anaerobe Bakterien – also Mikroorganismen, die in sauerstoffarmen bis sauerstofffreien Umgebungen leben, wie z. B. in tiefen Bodenschichten oder speziellen Filterkammern.

Vereinfacht dargestellte Reaktionskette:

NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO → N₂O → N₂ (gasförmig)

Bedingungen für Denitrifikation

Sauerstoffarmut: Der Prozess findet nur in sauerstoffarmen oder -freien Zonen statt.

Organische Kohlenstoffquelle: Die Bakterien benötigen zusätzlich eine Energiequelle wie Zucker oder Alkohol (z. B. Ethanol, Methanol oder Kohlenstoffquellen aus der Dosierung).

Geeignete Mikrobiologie: Es müssen spezielle denitrifizierende Bakterien vorhanden sein.

Einsatz im Aquarium

Die Denitrifikation ist im Aquarium schwieriger zu realisieren als die Nitrifikation, da die erforderlichen Bedingungen nur in bestimmten Zonen vorliegen. Möglichkeiten zur Förderung sind:

• Tiefgründige Bodenschichten mit geringem Wasserfluss
• Spezielle Filtermedien (z. B. Schwefelfilter)
• Zusätzliche Kohlenstoffquellen zur Bakterienfütterung

Warum sind Nitrifikation und Denitrifikation wichtig für Aquarianer?

Kontrolle der Wasserwerte

Ein funktionierender Stickstoffkreislauf sorgt für stabile Wasserwerte und somit für ein gesundes Lebensumfeld für Fische und Pflanzen. Besonders wichtig ist dies in frisch eingerichteten Aquarien, in denen sich die Bakterienpopulation erst entwickeln muss.

Vorbeugung gegen Algen

Ein Überschuss an Nitrat fördert das Algenwachstum. Durch eine funktionierende Denitrifikation kann der Nitratwert im Wasser langfristig gesenkt werden.

Fischgesundheit

Nitrit ist stark toxisch für Fische. Bereits Konzentrationen ab 0,3 mg/l können zu Problemen führen. Die vollständige Umsetzung von Ammoniak zu Nitrat schützt somit die Gesundheit deiner Aquarienbewohner.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie lange dauert es, bis die Nitrifikation im Aquarium funktioniert?

Die Ansiedlung nitrifizierender Bakterien kann 2–6 Wochen dauern. In dieser Zeit sollte das Aquarium ohne Fische „eingefahren“ werden, um die Bakterienpopulation zu etablieren.

Was kann die Nitrifikation im Aquarium stören?

• Zu wenig Sauerstoff im Filter oder im Wasser
• Antibakterielle Mittel
• Übermäßige Reinigung des Filters (entfernt Bakterienkolonien)
• Plötzliche Temperaturschwankungen

Wie kann ich die Denitrifikation unterstützen?

• Installation eines Nitratfilters oder Schwefelfilters
• Nutzung von lebenden Steinen (v. a. im Meerwasserbereich)
• Zugabe von Kohlenstoffquellen wie Vodka, Zucker oder speziellen Präparaten
• Schaffung von sauerstoffarmen Zonen im Bodengrund

Kann ich durch Wasserwechsel Nitrat entfernen?

Ja, regelmäßige Wasserwechsel sind die einfachste Methode, um Nitrat zu senken. Doch sie sind nicht immer ausreichend, wenn zu viel Nitrat durch Fütterung oder Besatz entsteht.

Wie messe ich Nitrit und Nitrat?

Mit handelsüblichen Wassertests aus dem Fachhandel lässt sich der Nitrit- und Nitratwert einfach bestimmen. Empfehlenswert ist eine wöchentliche Kontrolle, besonders in der Einfahrphase des Aquariums.

Fazit

Die Begriffe Nitrifikation und Denitrifikation sind für jeden Aquarianer von zentraler Bedeutung, denn sie beschreiben lebenswichtige Prozesse, die den Stickstoffkreislauf im Aquarium steuern. Während die Nitrifikation dafür sorgt, dass gefährliches Ammoniak in ungefährliches Nitrat umgewandelt wird, hilft die Denitrifikation dabei, dieses Nitrat letztlich aus dem System zu entfernen.

Ein gutes biologisches Gleichgewicht im Aquarium basiert auf einer funktionierenden Bakterienflora, ausreichender Sauerstoffzufuhr und – je nach Aquarientyp – gegebenenfalls unterstützenden Maßnahmen wie speziellen Filterlösungen oder kohlenstoffbasierten Dosierungen.

Wer diese Prozesse versteht und gezielt unterstützt, schafft die Grundlage für ein stabiles, gesundes und algenarmes Aquarium – ganz gleich, ob Süßwasser, Meerwasser oder Aquascaping. Bleibe geduldig, beobachte regelmäßig deine Wasserwerte und gib deinen nützlichen Mikroorganismen die Zeit und Umgebung, die sie brauchen.