※ 引述《t110147 (隱)》之銘言：
: 小弟有個疑問
: 自然界裡PH值小於6.5的水域實在不能說罕見，有些甚至低於5(南美、東南亞...
: 這些水域都沒有細菌演化出能在酸性水域利用銨獲取能量?
: 我知道自然界裡水中的各種氮肥可能被藻類搶走的比例比較多，但以細菌繁殖與演化
: 的速度，除非物理學上不可能，不然小弟有點難想像沒有細菌能在酸性水域分解銨
: 當然，有這種菌種存在，跟是否能運用在魚缸中又是兩回事
綜合了LiarBu大和Schel大的資訊，所以我又去研究了一下硝化細菌在低pH下到底可不
可以運作。事實上可以，但是有些條件需要符合。但在這之前有些觀念要先說一下
事實上幾乎所以的腐生細菌都可以使用銨離子、亞硝酸離子與硝酸離子，只是他們的
使用受限於碳源的多寡。因為構成細菌的組成中碳比氮還要多上太多，所以碳不夠的
情況下，氮再多也沒有用。所以水中的氮才會累積形成大家討厭的氨與亞硝酸上升。
而植物可以用CO2作為碳源，這是一般細菌所辦不到的，所以植物的生長可以移除水
中多餘的氮。這也是海水缸會用藻缸來去除硝酸濃度的原理。
而我們回到硝化細菌可不可以在低pH下作用? 我看到的很多資料都寫說pH小於6硝化細菌
無法生長，所以我一直以為硝化細菌在pH低於6的狀況下就無法進行硝化作用，而事實上
這是錯誤的觀念。這裡要感謝Schel大的提點。根據SM Allisonc和JI Prosser在1993年
發表的文章"Ammonia oxidation at low pH by attached populations of nitrifying
bacteria"裡面明確的指出，硝化細菌在pH為5的時候雖然不會生長，但是仍然具有氧化
氨的能力。而硝化菌在pH5.5的時候也還具有些許的生長能力。這篇論文點出了一個重要
的事實:硝化細菌無法生長和不具有硝化能力完全是兩回事。所以硝化細菌在pH
小於6時生長速度確實會被明顯抑制，但是其硝化能力到pH為5時仍然存在。所以在低pH
的水族箱中，硝化細菌仍然可以作用。但前提是你的水族箱中原本的硝化細菌菌叢已經
建立完善。因為在低pH中硝化細菌的生長速度非常的慢，與腐生菌的競爭能力很低，除非
硝化菌的生物膜已經建立完成，否則很容易被腐生菌所取代。尤其在pH小於5的時後，因
為硝化菌已經無法分裂，所以等到硝化菌自然老死，硝化系統就會崩解，這也是為什麼
會說pH小於5的時後硝化菌就完全無效的原因。
而根據LiarBu大提供的論文還有自身的經驗，確實有一些硝化細菌可以在pH=5.5的時後
不只可以進行硝化作用而且還活得很好。所以我也研究了一下其他關於低pH之下硝化菌
存活的論文。結論是需要給硝化菌足夠的時間還有氨。由於硝化菌只能使用氨而無法使
用銨離子，而在低pH的時候大多數的氨是以銨離子的方式存在，所以一定要有足夠的氨
產生才有辦法維持硝化菌的生存。而這裡的氨夠高不是指整個水族箱內都要很高，而是
只要局部的氨濃度夠高就可以了。在野外大多以生物膜的形式達成這個目標。自然狀況
下的硝化菌會和腐生菌一起建構出一片完整的生物膜，當有機廢物接觸到生物膜後，腐
生菌會負責分解。腐生菌所產生的氨就會迅速的被硝化菌利用。水族箱內的硝化系統也
是類似的現象。
而為何需要給硝化菌時間呢?因為所有的細菌都有適應環境的能力。細菌雖然為單細胞生
物但當他們遭遇到環境壓力時，細菌的DNA會開始產生大量的突變。雖然有一些細菌會因
為突變而死亡，但也有一些細菌會因為突變而獲得適應外界的能力。在新環境中整個細菌
族群就會以這幾隻突變的細菌為中心，重新建立。而細菌之間具有分享彼此DNA的能力，
所以除了透過自身的複製外，細菌也可以透過分享特殊DNA的方式讓所有族群都獲得特定
基因。因此只要給硝化細菌足夠的時間，連原本不耐酸的硝化細菌，都可以獲得在低pH下
生存的能力。
總結以上，硝化細菌在pH5.5的時候還是具有硝化能力，而且如果環境pH持續維持在5.5，
則硝化菌也能適應這樣的環境，而形成一個完整的硝化系統。再低的pH硝化菌也是有可能
適應的。但是與此同時給予的氮原則需要大幅增加，才有辦法維持硝化菌的生長。