Ammonium und Ammoniak sind in der Aquaristik in erster Linie als fischgiftige Substanzen bekannt und gehören inhaltlich gesehen zum Stickstoffkreislauf. Der sogenannte Ammonium-Peak ist oft ein spürbarer Bestandteil der Einfahrphase in einem neu eingerichteten Aquarium. In Pflanzenaquarien wird dieses Element jedoch auch gerne als Stickstoffdünger eingesetzt. Worin besteht eigentlich der Unterschied zwischen Ammoniak und Ammonium? Und was bedeutet das für Fische und Pflanzen im Aquarium? Wir erklären in diesem Beitrag die genauen Zusammenhänge.

Ammonium und Ammoniak

Ammonium und Ammoniak sind zunächst einmal als Stickstoffverbindungen zu verstehen. Ammoniak (NH₃) nimmt dabei die Rolle einer Base ein, während Ammonium (NH₄) die dazu als Reaktionspartner passende Säure darstellt. Die beiden Elemente stehen in Abhängigkeit zum pH-Wert in einem direkten Zusammenhang, dem Dissoziationsgleichgewicht. Dies bedeutet, dass mit einem steigendem pH-Wert (und übrigens auch mit steigender Temperatur) der Anteil in Form von Ammoniak überwiegt, während er bei einem pH-Wert bei und unter 7 kaum noch vorhanden ist.
Der wichtigste Unterschied für den Aquarianer ist der, dass Ammonium relativ ungiftig für Fische ist, während Ammoniak toxisch wirkt, weil es in Lebewesen den pH-Wert des Blutes erhöht. Ab einem Gehalt von 0,02 mg/l kann Ammoniak gefährlich für Fische im Aquarium werden, akute Gefahr besteht bei Konzentrationen um 0,2 mg/l.

Die Rolle von Ammonium im Stickstoffkreislauf

Quellennachweis: Public Domain über Wikimedia Commons

Der sogenannte Stickstoffkreislauf ist ein wichtiger ökologischer Prozess im Aquarium zum Schadstoffabbau. Durch Bakterien, die im Aquarium auf sämtlichen Oberflächen leben (insbesondere im Bodengrund und in den Filtermedien), werden anfallende organische Abfallstoffe (Tierausscheidungen, Futterreste, abgestorbenes Pflanzenmaterial) zersetzt, wobei unter anderem Ammonium entsteht. Auch Fische atmen diesen Stoff über ihre Kiemen aus. Ob und in welchem Umfang nun Ammonium (NH₄) oder Ammoniak (NH₃) vorliegen, ist wie oben beschrieben vor allem vom pH-Wert des Wassers abhängig. Ammonium kann von Wasserpflanzen im Aquarium als Nährstoff verwendet werden, es wird aber auch aufgrund weiterer Bakterienaktivitäten im Sinne des Stickstoffkreislaufes erst zu Nitrit und dann anschließend zu Nitrat verarbeitet. Während Nitrit ebenfalls giftig für Fische sein kann, ist die Stickstoffform Nitrat weitestgehend harmlos für Aquarienbewohner.

Aufgrund des Zusammenhangs von Ammonium und dem pH-Wert des Wassers, ist daher in Fisch-Aquarien bei (vor allem dauerhaften) pH-Werten über 7,5 besondere Vorsicht geboten. Klassische Beispiele wären etwa Biotope mit afrikanischen Buntbarschen (Malawi und Tanganjika). Der Aquarianer sollte in diesen Fällen durch geeignetes Fütterungsverhalten, Filtertechnik und Pflegemaßnahmen ein geeignetes System schaffen, welches diesen Anforderungen gerecht wird.

Ammonium in der Einfahrphase

Setzt man ein neues Aquarium auf, so befindet sich das Ökosystem und auch die bakteriellen Kulturen noch nicht im Einklang oder hat sich ungenügend entwickelt, gerade in dem Bezug auf den Stickstoffkreislauf. Werden beim Einrichten gänzlich neue Komponenten verwendet, sind somit gar keine Bakterienstämme vorhanden. Mit dem Aufkommen erster organischer Abfälle entsteht nun auch die Nahrung in Form von Ammonium/Ammoniak. Darauf muss sich zunächst einmal eine entsprechende Bakterienpopulation entwickeln, welche diese Stoff weiter zur Nitrit verarbeitet. In der Regel sind dafür Bakterien wie Nitrosomonas für diesen Prozess zuständig, bei dem übrigens Sauerstoff verbraucht wird. Da sich der organische Abfall immer weiter anhäuft und das Wachstum der Mikroorganismen dem noch nicht gewachsen ist, entsteht im Rahmen der Einfahrphase hier oft ein sogenannter Ammonium-Peak, bei dem die messbaren Konzentrationen von Ammonium beziehungsweise Ammoniak deutlich ansteigen. Ist die Bakteriendichte nach einer gewissen Zeit ausreichend genug, nimmt der Gehalt von Ammonium/Ammoniak wieder ab. Stattdessen kommt es nun anschließend zu einem Nitrit-Peak, aus ähnlichen strukturellen Gründen. Bakterien wie Nitrosomonas oxidieren nun Ammonium in großer Menge zu Nitrit. Um dieses Element weiter zu Nitrat zu verstoffwechseln, muss sich erst einmal eine genügend große Population an entsprechenden Bakterien bilden (in der Regel sind dies Nitrobacter). Diese Entwicklung braucht Zeit und bis dahin entsteht soviel überschüssiges Nitrit, dass es auch hier zu einem Peak kommt.
Für den Aquarianer ist wichtig, dass er in diesem Zeitraum der Einfahrphase aufgrund der Peaks und erhöhten Konzentrationen von Ammonium/Ammoniak und Nitrit möglichst keine Tiere einsetzt, sondern erst, nachdem es die Wasserparameter zulassen.

Ammoniak-Vergiftung erkennen

Generell sollten fischgiftige Substanzen wie Nitrit und Ammoniak durch entsprechende Tröpfchentests überwacht werden können. Insbesondere für die Einfahrphase sind solche Wassertests wichtig, um den Zeitpunkt der Besatzeinführung bestimmen zu können.

Bei einer Vergiftung mit Ammoniak zeigen Fische häufig folgenden Symptome:

• Apathisches Verhalten (auf dem Boden liegen, seitliche Schwimmlage
• In Oberflächennähe nach Luft schnappen
• keine Lust auf Futter
• plötzliche Todesfälle
• seltsame, angestrengt wirkende oder sehr hektische Schwimmbewegungen
• Rotfärbung der Kiemen oder rötliche Streifenbildung der Flossen

Werden solche Symptome beobachtet, sollte ein Verdacht auf eine Ammoniak-Vergiftung auf jeden Fall durch einen Wassertest bestätigt werden. Somit ist auszuschließen, dass eventuell eine Nitrit-, CO₂- oder andere Vergiftung vorliegt.

Gegenmaßnahmen bei einer Ammoniak-Vergiftung

Als Direktmaßnahme bei einer Vergiftung empfiehlt sich zunächst einmal ein sofortiger, größerer Wasserwechsel. Allerdings sollte der Aquarienbesitzer mit Ruhe und Bedacht vorgehen und nicht in Panik verfallen. Das Frischwasser sollte unbedingt an das Aquarienwasser angepasst sein, damit die Fische nicht noch zusätzlich einen Schock bekommen. Sprich: Temperatur und sonstige Wasserwerte wie Härte und pH-Wert sollten möglichst angepasst sein.
Es gibt auch bestimmte Pflegeprodukte wie etwa Seachem Prime oder andere Wasseraufbereiter, welche sofort Giftstoffe binden können. Es sind aber auch mittel- bis langfristige Lösungen erforderlich, da der Ammoniakgehalt nach der Sofortmaßnahme auch wieder steigen kann.

Für den Zeitraum, in dem es mitunter länger zu höheren Ammoniak-Konzentrationen, kann der Aquarienbesitzer die Wasserwechselrate weiterhin erhöhen. Es bietet sich für diese Zeit außerdem an, temporär Zeolith als Filtermaterial einzusetzen, welches in der Lage ist, durch seine Ionentauschfähigkeit Ammonium aufzunehmen. Bakterienpräparate wie Microbe-Lift Nite-Out II können helfen, die Population der Mikroorganismen zu erhöhen, welche im Stickstoffkreislauf involviert sind und folglich Ammonium/Ammoniak abbauen können. Da diese Prozesse Sauerstoff verbrauchen, kann es nicht schaden, durch Belüftung des Aquariums für ein sauerstoffreicheres Milieu im Aquarium zu sorgen. Dies kann auch durch den Einsatz eines Twinstar Sterilisators, Oxydators oder durch eine stärker bewegte Wasseroberfläche erreicht werden.

Um den nitrifizierenden Bakterien auch genügend Besiedlungsfläche anzubieten, kann der Aquarienbesitzer den Filter mit verschiedenen Filtermedien nachrüsten. Biologische Hochleistungsfiltermedien wie Eheim bioMECH haben durch ihre Porosität eine besonders hohe Oberfläche an der sich die Mikroorganismen niederlassen können. Allerdings benötigt das Ansiedeln weiterer Bakterienpopulationen mitunter etwas zeit und ist als langfristige Maßnahme zu verstehen.

Übrigens: Ein recht pfiffiges Produkt ist Ammonia Alert von Seachem, welches eine Art von Dauertest von Ammonium darstellt. Somit lässt sich der Gehalt dauerhaft kontrollieren und gut im Blick behalten.