Wozu einen Nitratfilter?
Nitrat ist das größte Problem in einem Aquarium, da durch den erhöhten Nitratgehalt die Algen im Wachstum den Pflanzen überlegen sind und sich deshalb im Aquarium überall ausbreiten. Zwar benötigen Pflanzen auch Nitrat zum Wachsen, aber nicht in gelöster Form im Wasser, da sie an ihren Wurzeln Bakterien beherbergen, die Harnstoff und Proteine degradieren und den Pflanzen das Nitrat sozusagen "vor die Füße legen". Für Fische wirkt sich Nitrat wachstumshemmend aus und beeinträchtigt das Wohlbefinden.


Woher kommt das Nitrat/Phosphat?
Aus dem Frischwasser kommt es nicht, da die Grenzwerte in Deutschland so streng sind, dass dieser Eintrag zu vernachlässigen ist. Nitrat und Phosphat gelangt über die Futterreste und Fischexkremente in das Aquarienwasser.

Von den Fischen wird Allantoinsäure ins Wasser abgegeben. Diese Allantoinsäure entspricht der Harnsäure, die der Mensch mit dem Urin ausscheidet. Sie wird von einigen Bakterien zu Harnstoff abgebaut. Wieder andere Bakterien wandeln den Harnstoff in CO² und Ammonium um; Ammoium wird zu Nitrit und dann zu Nitrat oxidiert.

Der herkömmliche Aquarienfilter hält das Wasser auf mechanische Weise recht gut sauber, dass heißt, er entfernt schwebende Schmutzpartikel und sammelt diese in der Filterkammer. Auf den Filtersubstraten kommt es zur Bildung eines Biofilms, einer dünnen Schicht aus Bakterien. Diese überwiegend aerob (aerob = in Gegenwart von Sauerstoff) lebenden Bakterien verdauen das ankommende Material und produzieren, durch den Abbau von Proteinen, eine Menge Nitrat. Dieses Nitrat wird nur in einem sehr geringen Teil im Filter denitrifiziert, da die Oberfläche des Biofilms aerob ist. Erst in den unteren Schichten des Biofilms herrschen anoxische Bedingungen, aber auch hier ist die Konzentration der Kohlenstoffquelle sehr gering, so dass die Lebensbedingungen der Bakterien für den Nitratabbau alles andere als gut sind.

Es gibt also mehrere Wege, auf die sich Nitrat in unserem Aquarienwasser ansammelt, doch nur eine geringe Menge wird auf biologische Weise abgebaut.


Möglichkeiten des Abbaus der beiden Stoffe:
Phosphat ist im Aquarium nicht abbaubar, darum kommt es hier zu einer Anreicherung, die nur durch einen Wasserwechsel oder einen Ionenaustauscher zu verringern ist.

Das Nitrat kann nur unter anoxischen Bedingungen abgebaut werden. Dieses Milieu herrscht zum Beispiel im Bodengrund. Hier kommt es allerdings nur zu einem sehr geringem Abbau des Nitrats, da die Bakterien für diesen Vorgang eine Kohlenstoffquelle benötigen. Dieser Vorgang wird auch Denitrifikation genannt. Da aber im ersten Zentimeter des Bodengrundes aerobe Verhältnisse herrschen, werden hier schon die leichtabbaubaren Kohlenstoffquellen abgebaut, so dass in den darunterliegenden Bereiche kaum noch Kohlenstoff vorhanden ist.

Um den Abbau zu fördern, sind spezielle Filter notwendig, die in ihrem Aufbau relativ kompliziert und aufwendig sind. Da je nach Konzentration von Nitrat eine nichtvergärbare Kohlenstoffquelle wie Ethanol und Essigsäure zugegeben werden muss. Aus diesen Gründen kommt man ohne einen häufigen Wasserwechsel nicht aus. Doch ein Wasserwechsel hat seine Grenzen. Eine häufig genannte Faustregel: "Alle zwei Wochen die Hälfte des Aquarienwassers wechseln."


Was bewirkt ein Wasserwechsel eigentlich?
Wenn wir alle zwei Wochen die Hälfte unseres Aquarienwassers wechseln, bewirkt dies natürlich auch, dass alle zwei Wochen die Hälfte vom Nitrat entfernt wird.

Nehmen wir ein Beispiel: Ein Aquarium wird frisch mit Fischen besetzt, also ist Leitungswasser ohne Nitrat im Aquarium. Die Fische koten und Futterreste fallen auf den Boden, folglich steigt der Nitratwert aus oben beschriebenen Gründen an.

Nach zwei Wochen sind 8 mg/l Nitrat im Wasser enthalten. Führt man einen Wasserwechsel mit 50%igem Austausch durch, sind danach noch 4 mg/l vorhanden. Am Besatz wird nichts geändert, darum haben sich nach weiteren 2 Wochen bereits 12 mg/l angereichert. Wieder wird ein Wasserwechsel mit 50%igem Austausch durchgeführt, dann sind noch 6 mg/l Nitrat im Wasser enthalten. Nach weiteren 2 Wochen schon 14 mg/l (12 mg + die 8 mg, die sich pro 2 Wochen anreichern). Das bedeutet, dass sich immer mehr Nitrat im Wasser ansammelt, da jeder Wasserwechsel nur eine 50%ige Verdünnung erwirkt. Zwar steigt die natürliche Denitrifikation etwas an, so dass die Zunahme mit der Zeit geringer wird, aber dennoch kommt es zu einer Anreicherung, der man nur mit mehreren Wasserwechseln Herr wird.


Wie kann man nun den Nitrat-/Phosphatwert dauerhaft senken?
Es gibt zwei Möglichkeiten: Erstens biologisch mit einem anoxischen Filter unter Zugabe einer Kohlenstoffquelle (nur für Nitratentfernung) oder
zweitens mit sogenannten Ionenaustauscherharzen. Letztere sind klar im Vorteil, da sie dem Wasser das Nitrat und Phosphat entziehen, aber das Wasser nur unwesentlich beeinflussen.

Für normale Becken gibt es dabei überhaupt keine relevanten Einflüsse, da nur ein Nitrat-Ion gegen ein Chlorid-Ion ausgetauscht wird. Da die Leitfähigkeit von der Ladung und weniger von der Art des Ions abhängt ist, ist kein großer Einfluss zu erwarten. Für manche Fische ist die Leitfähigkeit allerdings entscheidend, aber auch hier ist kein größerer Einfluss zu erwarten.


Wie funktionieren Ionenaustauscherharze?
Ionenaustauscherharze sind Copolymerisate aus zwei verschiedenen Polymeren, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen besitzen. Diese funktionellen Gruppen nehmen an der Reaktion teil. Bei Nitrationenaustauscherharzen wird ein Chlorid-Ion gegen ein Nitrat-Ion ausgetauscht. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Nitrationen im Wasser und denen im Harz ein. Dieses Gleichgewicht ist entscheidend an der Effektivität eines Nitratfilters beteiligt.

Leider sieht man immer wieder in Shops Filter, die ungeeignet konstruiert wurden. Da es sich um ein Gleichgewicht handelt, kann natürlich auch die Rückreaktion begünstigt werden, also der Austausch eines Nitrat-Ions gegen ein Chlorid-Ion. Diese macht man sich bei der Regeneration des Nitratfilters zu nutze, indem man eine konzentrierte Salzlösung durch den Filter schickt.

Die Harze sind immer wieder verwendbar, was ihren Nutzen in der Aquaristik erst richtig wirtschaftlich und interessant macht. Viele Aquarianer verwenden Nitrat/Phosphatharze und konnten so die Wasserwechselintervalle auf 8 Wochen in einem eigentlich überbesetzten Becken erhöhen, ohne Algenprobleme zu bekommen oder negativen Einfluss auf den Besatz festzustellen.