淡水熱帯魚や金魚メダカを水槽で飼育する上で必ず必要になって来る水質に関する知識。
魚の死亡事例に直結する必要知識ゆえに、本来であれば飼育者全員が知ってなきゃいけない事なのだけど流行である「言葉の簡易化」によって安易に「水の汚れ」とか曖昧な表現で言い表される事が多く、売り手スタッフですら内容を把握していない事が多いのが現状です。
意味を知った上でお客さんに対して簡略化した言い回しをするのは良いけど、知りもせずに簡略化した言葉だけを使うヘッポコ人間にはなって欲しくないので時間のある時にお勉強しましょーーーー。
ちなみにこのブログネタは再確認し易いように、このブログの中で「お勉強用」カテゴリーに投稿してあります。ページの左側(パソコンでの閲覧）にあるカテゴリーの中から該当するボタンを押せば探しやすくなってます。
それではまず、濾過について。。。
・濾過には物理濾過と生物濾過の２種類があります。
・物理濾過とはウールマットのような目の細かい用品を用いて微細なゴミを絡め取る手法で、言葉の意味そのまま物理的にゴミを濾し取る濾過。水の透明度を保つためには必須であり、後記する生物濾過の負担を減らすためにも重要な部分ですが、あくまでも大きなゴミを濾し取る事がメインであり水質そのものを浄化する濾過では無い事をしっかり覚えておきましょー。
フィルター形式によって物理濾過の形状も変わってきますが、代表例として上部フィルターに関して紹介しますと、
画像の黒部分にあるのが物理濾過用のウールマット（目の細かい白いマット）。
先に言っておきますが、竹本画伯の絵心は幼稚園児並なのでツッコミは一切禁止です(笑)
主な目的としては先ほど書いた通りなのですが、それ以外にも生物濾過のメインステージとなるろ過材がゴミで詰まるのを防ぐ機能も果たしています。ろ過容量が大きくても、ろ過材に対して水が適切に流れ込まないと効率よく生物濾過が働きませんからね。ウールが詰まってしまうほどメンテナンスしていなければ逆効果にもなりますから必ず定期メンテする事が重要です。
また物理濾過用のウールを定期的に洗浄、もしくは交換する事でそこに蓄積しているゴミを水槽外へ取り除く事が出来ます。ここかなり重要でして、ゴミを取り出すって事は、放置しておけば生物分解が必要になる有機物（ゴミ）の総量を減らす事が出来るため水質悪化を大幅に防ぐことが出来ます。
結局のところ、物理濾過スペースにある有機物（ゴミ）も生物濾過によって無害化する対象となりますから、そこにあり続ける事は悪なのです。
・お次は生物濾過についてお話します。ハッキリ言って魚飼育における「濾過」とは主に生物濾過の事を指します。物理濾過に関してはなんとなくゴミを濾し取るぐらいのイメージを持っていればＯＫだけど、生物濾過に関しては最優先で理解して頂きたい。
で、生物濾過ってなに？って話になるのだけど、魚が出す糞や尿、それに常時エラから排泄される物質や粘膜、残り餌から死体まで様々な有機物を比較的無害な硝酸塩まで分解する方法全般を指します。
残り餌や糞、それに死体が水を汚すイメージは誰でも持てるだろうけど、実際には粘膜を始め常時魚は有機物の排泄しており「餌を与えない＝水は汚れない」のイメージは大きな間違いです。特に生体サイズが大きくなるほどその傾向は圧倒的に強まるため、ここんところも頭から外してはいけません。
で、生物濾過によって有機物が窒素酸化物などに分解される過程で出て来るのが極めて有害なアンモニアと亜硝酸。ついでに言うとその分解過程でＰＨの変動もおきます。
アンモニアは魚に限らず人間を含むほぼすべての生物に対して極めて有害な物質であり、ほぼすべての生物は体内にアンモニアが蓄積すると死んでしまう為、排泄行為によって体外へ排出します。しかし魚の場合は排出した先が水であるため、水上の生物とはまったく環境が異なる。。
ゆえに水中から早期に分解除去しないといけません。。
はい、前置きが長くなりましたが、そろそろ生物濾過の本題に入りましょう。
まず有機物（残り餌や糞な糞など）が水中に放出されます。有機物の時点では特段の有害性は無い。
で、有機物は立ち上げたばかりの水槽でも自然発生する腐敗菌（カビなど）によって早期に分解が始まりアンモニア（ＮＨ₃）へと分解されていきます。
腐敗菌による分解とは、分かり易く言えば「腐る」って表現が一番近い言い表し方となります。
加熱処理した肉でも数日で腐り出すように、腐敗菌はどこにでも存在しているため新しく設置した水槽の中でも早期に発生＆定着します。また魚を水槽へ投入する事で腐敗菌の餌となる有機物が水中に蓄積されるため、殖えて当然とも言えますね。逆に言えば水を水槽に入れただけでは餌となる有機物の供給が皆無に等しいから、腐敗菌も高い密度では殖えない＝水槽の空回しは無意味に近いとも言えます。
俗に言う市販のバクテリアは大半がこの腐敗菌に属する品種でして、水槽立ち上げ当初に使うと有機物からアンモニアへの分解を早めてくれます。結果的にアンモニア濃度が上がるために、アンモニアを餌として分解＆増殖するバクテリアの早期安定に繋がりますが、既に魚を水槽に入れてある新規立ち上げ水槽ではアンモニア濃度の急激な上昇を招き死に至らしめる危険性も兼ね備えている。
安定運用している水槽では有機物の分解を助ける・・・・つまりは目に見える微細な有機物を分解する。水の透明度アップなどの効果も得られますから使い手次第で武器にも地雷にもなりうる訳です。。。
で、有機物から分解されたアンモニア（ＮＨ₃）は非常に不安定な物質の為、水中においては
NH3（アンモニア） + H2O（水） ←→ NH4+（アンモニアイオン） + OH-
アンモニアイオンになったりアンモニアになったりと忙しなく変化していますが、概ねイオン化しており
生物に対して極めて強い毒性を持っているのはアンモニア（ＮＨ₃）の方です。
市販のアンモニア試薬で測定するとアンモニアが検出されているが、魚は死んでいないと言う状況が水槽立ち上げ時に見られる事がある。これは試薬での検査対象がアンモニアとアンモニアイオンの総量を計測しているためで、アンモニアイオンがその時のメインであったと推測される。
んで、この有害なアンモニアを分解するバクテリアがニトロソモナスに代表される硝化菌の仲間です。
ニトロソモナスがアンモニアを分解する化学式を超簡単にまとめますと
ＮＨ₃（アンモニア）＋ (3/2) Ｏ₂ （酸素）→ ＮＯ₂-（亜硝酸塩イオン）＋Ｈ₂Ｏ（水）＋Ｈ+（水素イオン）
となります。
アンモニアと酸素を材料に、亜硝酸塩イオンと水、それに水素イオンを生成する訳です。
ここで重要なのはＨ+（水素イオン）が生成されている点でして、ＰＨとの重要な関係性が産まれてきます。
ＰＨって単語は知ってるけど、その内容は知らない人も多々居るようなので少々話を脱線させますと
ＰＨとは水中における水素イオン濃度を指します。
ＰＨ７が中性、それより数値が高いとアルカリ性、低いと酸性ですね。
んで、水中の水素イオン濃度が高いほどＰＨは低く（酸性）、濃度が低いほどＰＨは高い(アルカリ性)を示します。
アンモニアの分解過程においては先に記した化学式の通り、水素イオンが生成されていますからＰＨは下がる方へ動いていると分かりますね。
話をアンモニア分解に戻します。
ニトロソモナスのおかげで極めて毒性の高いアンモニアは亜硝酸へと分解された訳ですが、ニトロソモナスが自然発生で満足するレベルの増殖＆安定化するのには餌となるアンモニアが発生してから１０日ほどかかります（一般的な水槽サイズ）。
つまり新規立ち上げ水槽で魚を入れた状態だと、有機物の分解が始まってから、さらに１０日間ほどは極めて危険なアンモニアが存在する事になります。ゆえに死亡リスクが高い！病気リスクも当然にね！
ここまでの流れでアンモニアを分解する過程は理解できたかな？？？
はいでは次。
ニトロソモナスの働きでアンモニアを分解した結果生成される亜硝酸・・・・・。これも魚には極めて有害であり早期に分解除去する必要があります。
亜硝酸の具体的な毒性ってのは、血中のヘモグロビンと結合してしまう事。
本来血中のヘモグロビンは酸素と結合して体の隅々まで酸素を供給する重要な役割をしておりますが、亜硝酸が水中に存在すると、生き物にとって最も大事なこのメカニズムが破壊されてしまうのです・・・・・。
そこで亜硝酸を分解するバクテリアの登場です！
その名もニトロバクター！！！！！！
ニトロバクターも他のバクテリア同様に自然発生する品種ですから、自然発生でも亜硝酸が検出されるようになってから１０日程度で安定的に増殖してくれます。逆に言えば新規立ち上げ水槽でバクテリアの自然発生を待つパターンだとアンモニアでダメージを受けた上に亜硝酸で酸欠攻撃を受ける訳でして・・・・・・・・。
亜硝酸の超簡略化した分解式はこちら
ＮＯ2-（亜硝酸イオン）＋ (1/2) Ｏ2 → ＮＯ3-（硝酸イオン）
もろもろ必要な化学式はブッ飛ばしてありますので、細かいツッコミは無しとして亜硝酸をニトロバクターが分解すると比較的無害な硝酸を生成し、淡水魚飼育における生物濾過は終了します。
最後に残る硝酸塩は水替えで排出する、コケの栄養源となる、嫌気濾過で分解するなどの方法で解決しますが、基本的には硝酸塩を排出するために水替えが必要なんだと考えておけばＯＫです。
そしてこの文章からも分かるように硝酸塩濃度が高いとコケが猛烈にはえます。ゆえに水槽を見てコケの種類を確認すれば水替えのサボり具合も一目瞭然ですな(笑)
まずは、ここまでの話をまずは流れを追って理解しましょう。理解するまでは繰り返し繰り返し読みましょう。
ここまでの流れを簡単に表すと
１・水槽セットして生き物を入れる。
２・有機物が水中に発生する
３腐敗菌が自然に繁殖しアンモニアを生成する。
４・ニトロソモナスがアンモニア発生後に増殖を始め、１０日間ほどでアンモニアを安定的に亜硝酸へ分解する生物濾過の第一弾が完成する。
５・亜硝酸の発生に伴い、それを餌とするニトロバクターが発生し、１０日間ほどで亜硝酸を安定的に硝酸塩へ分解する生物濾過の最終系が出来上がる。
６・残った硝酸塩は水替えで排出！
まあ、こんな感じですね。
一般的に淡水魚飼育における「濾過」とは、ここまでの流れを一言にまとめた言葉でして、お客さんからアドバイスを求められる立場の方なら、最低限知っておかないと必要な対応は出来ませんよね・・・・・。
これらを知った上で、知識の上塗りをしましょうかね。
バクテリアがアンモニアなどを安定的に分解するためには、ある一定の条件が必要になって来ます。
その条件とはバクテリアが生物濾過作用を行うには、バクテリア本体が水中に漂っている状態では効果的に働かず、ろ過材などの表面に密集＆付着しバイオコロニーと呼ばれる集団形成をして初めて効率よく働く事。
すなわち既に立ち上げ済みの水槽から水を新規立ち上げ水槽に１００％移設しようが、市販のバクテリアをドボドボ入れようがバイオコロニーを形成するまでは生物濾過効果を期待してはいけないって事になります。
どちらのパターンでも何もしない自然な立ち上がりを待つよりは、アンモニアと亜硝酸の発生後にそれぞれ発生するバクテリアの発生タイムラグ分は時間短縮できますが、それでも即日生体を入れるには不安が残る事は分かりますよね。
このバイオコロニーを形成するのに最低でも１０日ほどは必要です。。。。。。
結局すぐに魚入れたらダメじゃんって事になってしまうのですが、唯一インチキ（技術）でここのタイムラグを１日で終わらせるのがバイコム(バクテリア）とバフィー（専用ろ過材）の組み合わせです。
まずバイコム（バクテリア）には自然発生もするニトロソモナスとバクターが高濃度で密閉してあります。
市販バクテリアの大半が腐敗菌に属するモノですが、バイコムは違うのです。そして高濃度で密閉されているって点も重要でして、バイコムレベルの濃度で市販されているモノは他に無いんじゃないかな？？
理由は簡単で、ニトロソモナスもバクターも生きた状態(休眠状態）で長期間生かす事が難しいからです。
これがベストだと分かっていても、商品として流通させるには使用期限が数ヶ月は最低でも欲しいところですし、出来れば年単位欲しい。。
そ～ゆ～技術的なハードルを越えるのは極めて大変な事でしてね。。。。
まあ、そ～は言ってもバイコムの使用期限は他のバクテリアと比較すると極めて短く、お店的には廃棄ロスを出すリスクはあるのですよ。。ゆえにお店的には置きたがらないわな・・・・。
で、このバクテリアをバフィー(ろ過材）と組み合わせるとなぜ即日でろ過が立ち上がるのかと言うと、バフィーは素材の性質上、静電気の力を利用して水中に漂うバクテリアを強制的に収集＆密着させる事が出来る特殊能力があるのです。
つまり疑似的＆強制的にバイオコロニーを生成させてしまうんです！！！！
この疑似的に生成されたバイオコロニーのおかげで、すぐにアンモニア＆亜硝酸の分解作用が始められる訳ですが、他の製品で同スペックの働きをするモノをおっさんは知りません。。
吸着剤を用いた別のアプローチでも結果的に安定をもたらす手法がありますが、その手の手法はまず基礎を理解してからにしましょうね。。。。
どうですか？バクテリアの数だけでは無くて、バイオコロニーが重要だとコレで分かりましたね。
結局のところ、魚飼育ってのはいかにバイオコロニーを安定させるのかが大事なんです。
魚を飼うと言う事は、バイオコロニーを飼うと言っても過言ではありません。
バイオコロニーを上部フィルター内で殖やそうと思うと
またまた登場、竹本画伯の絵(笑)
この絵で言うとウールマットの下にある丸い粒々の部分がバイオコロニーを安定して殖やす場所になります。
ウールマットを何枚も重ねて使う手法でも小魚飼育であればＯＫだけど、出来ればここにはグラスリングろ過材やセラミックろ過材(石みたいなヤツ）を入れておきたいですね。
その理由はバイオコロニーを形成できる有効面積が広く取り易く、構造上目詰まりによる買い替えも不要でメンテナンス性も高いから。ウールではいづれは目がつまり、圧縮されてダメになりますし、圧縮されれば水通りが悪くなり水が通らない箇所は生物ろ過機能を失います。もともと物理濾過用に考案されているため洗っても有機物が残りますし、そもそもバイオコロニーを安定させるには洗浄(メンテナンス）は出来るだけ避けたいですよね。
人間にとっては優しく洗っているつもりでもミクロンの世界で活きている彼らには、軽い洗浄だって天変地異が起きている状態となんら変わりません。
それゆえ上部フィルターのセッティングでは一番上にウール、その下は全てグラスリングろ過材等の組み合わせが良いのです。
そして普段のメンテナンスはウールの交換を主体に考え、ろ過材の洗浄は明らかに汚れが溜まって来た時に限るぐらいの方が安定します。
とまあ、ろ過に関して言うとこんなところですかね？？
そうそう、生物濾過に関連したＰＨの事も少し書いておきましょうかね。
前の方でアンモニアから亜硝酸を生成する段階で水素イオンが生成されＰＨが下がると書きましたよね。
これは事実だし、ＰＨってのは水素イオン濃度に比例しているけど、水素イオンは他のイオンの影響を受けて変質します。
つまりなんらかの物質が水中に溶ける事で、下がりもするし上がりもする性質も同時に兼ね備えているのです。
その物質の代表例として、二酸化炭素やカルシウムイオンなどが上げられますな。
二酸化炭素は炭酸水の成分ですからなんとなくイメージ湧きません？？
二酸化炭素は酸性物質だからこれが多く溶解するとＰＨも下がります。
例えば魚を高密度で飼育している状況や、消灯後の水草水槽をイメージすると分かり易いですかね。
カルシウムは逆にＰＨを上げる（下げ止まらせる）作用があります。
小魚水槽では特に特別な処置をせずとも有機物の絶対的な排出量が少ないからＰＨの異常低下って起きにくいのだけど、大型魚水槽では確実に発生します。
２０センチのアロワナと１００匹のネオンテトラを冷静になって見比べて下さい。
重量差、容積差などシルバーの方が圧倒的でしょ？
与えるえさに関しても冷静に観察してみましょう。ネオンテトラ１００匹にフレークフードを２摘まみ与えると水面にワ～～～と広がり沢山与えた気になりますが、シルバーアロワナに与えるカーニバルや金魚と比較してみましょう。重量差は圧倒的でしょ？？？当然の事ながら糞も同じ。。目には見えないけど剥離している粘膜量だってエラから排泄される血中アンモニアだって全てが圧倒的。。。
それなのにどちらも６０センチ水槽でしばらく飼えてしまうし、飼ってる人多いです。
ネオン１００匹はろ過への負担は軽く、シルバーの方は重い。
ゆえにシルバーの方はＰＨが圧倒的に下がり易くなるのです。
おっさんの場合、肉食魚を飼う人にはグラスリングろ過材をお勧め（スドーのポーラスリング等）するのですが目詰まりのし難さと同時に、使用初期に水に溶けだす製造時の接着剤成分がＰＨの低下を抑える効果がある点も考えてお勧めしています。
なにも知らなくてもコレで当面の間はＰＨ低下による生体ロスの危険を回避できますからね。
また初めて飼育する方が相手だとバクテリアの話を延々としてすぐにＰＨの話をすると覚えきれない事もありますから、まずはバクテリア＆ろ過の話だけど理解してもらい、理解度が進んでからＰＨに関して話をする時間的余裕も生まれます。
基本的におっさんのお話はひっそりとこっそりとすべての事象が繋がっておるのですよ。。。。オホホホホ
で、ろ過材の接着剤成分だって永遠に出て来る訳じゃないから、一定期間が過ぎたら別のモノでＰＨを上げる必要があります。
そこで便利なのがサンゴ砂。
５キロで１０００円未満で売ってる底砂用のモノですな。これは死んだサンゴの骨格なのだけど、つまりはカルシウムの塊です。他にもカキガラなどが同様な用途で売られていますが、こちらは表面のエナメル質(七色に輝いてる部分）を除去してないとカルシウム質の部分が水に接する事が出来ず機能しません。。また化石サンゴと呼ばれるモノもありますが、こちらは海辺で採集されたモノではなく地層（地上）で採石されたモノでして予測不能な成分が混入しており、ワケワカメな症状で魚に悪影響が出る実績が豊富(笑)なので避けましょう・・・・・。
使用量は水槽サイズや飼育魚のサイズ、数によってまちまちになるため記載は控えますが９０センチ水槽までのサイズなら一度に使うのは３００ｇ程度までです。安価に末長～～く使えます。
もちろん、サンゴからカルシウム分が溶け出すため定期的に交換する必要はあるけど、一度買えば腐るモノでもないからコスト的にも超安価ですな。
うーーむ、ここまで書き上げるのに４時間半。。。
目がショボショボしてきた。。
売り手サイドの人々にとっては必須な知識ゆえ、しっかり覚えておきましょうね。
なにも今日明日中に理解してくれと言っている訳では無い。
事実、知らなくてもお店は回っているのだから、知らない＝潰れる事もないし。。
でも、確実にヘボイ店にはなっていくから半年かけてでも理解しましょうね。
んじゃ最後に竹本画伯の最新絵画を載せて終わりとします・・・・・・ネオンテトラとシルバーアロワナのつもり・・・・・。
グッハァッ
