질소 순환은 크게 무기화(Mineralization)와 산화(Oxidation) 두 단계로 나눌 수 있습니다. 이 과정을 통해 유기물은 암모니아로, 이후 아질산염을 거쳐 최종적으로 질산염으로 전환됩니다.
무기화 단계에서는 질산화 박테리아가 아닌 종속영양 박테리아가 복합 단백질과 유기물을 분해해 암모니아로 전환합니다. 이른바 ‘슬러지 분해’ 바실러스(Bacillus) 박테리아는 고형 배설물, 잔여 사료, 슬러지를 분해합니다.
각 바실러스 종은 선호하는 먹이원이 다릅니다. 일부는 탄수화물을, 일부는 단백질을 주로 분해합니다. FritzZyme 360 Freshwater Aquarium Cleaner에는 이러한 수조 정화용 필수 박테리아가 수십억 마리 포함되어 있습니다. 고농도의 박테리아를 통해 슬러지 축적과 악취를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
바실러스는 질산화 박테리아와 달리 증식 속도가 매우 빠르고 다양한 수질 환경에서 생존할 수 있습니다. 일부 종은 담수와 해수 모두에서 활발히 활동합니다. 이들은 빠르게 증식해 먹이를 모두 소비한 뒤 자연스럽게 개체 수가 감소합니다. 따라서 장기간 대량으로 유지되지는 않습니다.
질산화 박테리아는 초기 세팅 시 한 번 투입하면 되지만, 바실러스 박테리아는 안정적인 개체군 유지를 위해 월 2회 보충하는 것이 권장됩니다. 충분한 바실러스가 존재하지 않으면 고형 노폐물이 수조와 여과기에 축적되고, 정상적인 질산화 과정이 원활히 이루어지지 않을 수 있습니다.
무기화로 고형물이 암모니아로 전환된 이후, 질산화 박테리아가 산화 과정을 통해 이를 분해합니다.
담수에서는 니트로소모나스(Nitrosomonas)가 암모니아를 아질산염으로 산화합니다. 이어 니트로박터(Nitrobacter)가 아질산염을 질산염으로 전환합니다.
담수 수조의 여과재를 해수 수조로 옮겨도 즉시 사이클이 형성되지 않는 이유는, 해수에서는 니트로소코쿠스(Nitrosococcus)와 니트로코쿠스(Nitrococcus)가 산화 과정을 담당하기 때문입니다.
암모니아와 아질산염을 산화시키는 이러한 네 가지 박테리아 속(genus)은 전 세계 미생물학자들에 의해 진정한 질산화 박테리아로 규명되었습니다.
바이오필터는 박테리아가 머무는 ‘호텔’과 같습니다. 여과재는 박테리아가 부착해 증식하는 공간 역할을 합니다. 여과재의 양이 많을수록 더 많은 박테리아를 수용할 수 있으며, 그만큼 암모니아와 아질산염을 빠르게 제거할 수 있습니다.
평균적인 사육 밀도의 수조라면 초기 세팅 시 100갤런당 1~2입방피트의 바이오미디어 사용이 권장됩니다. 이상적인 여과재는 박테리아가 부착할 수 있는 표면적이 넓으면서도 슬러지를 가두지 않는 구조여야 합니다.
여과재에 슬러지가 축적되면 수류, 산소, pH가 낮은 구간이 형성되어 질산화 박테리아가 성장하지 못하고, 암모니아 및 아질산염 불균형이 발생할 수 있습니다. 좋은 바이오필터를 구매하는 것만으로는 충분하지 않으며, 필터 내에 충분한 질산화 박테리아 개체군을 형성하는 것이 핵심입니다.
FritzZyme 7, FritzZyme 9, TurboStart 700, TurboStart 900은 자연계에서 유래한 질산화 박테리아를 고농도로 함유하고 있습니다. 이들 제품은 수조의 자연 사이클 형성 시간을 크게 단축합니다.
자연적으로는 암모니아가 완전히 무독성 형태로 전환되기까지 최대 60일이 걸릴 수 있으나, FritzZyme 사용 시 최대 60%까지 사이클 시간을 단축해 20일 이내에 안정화가 가능합니다.
TurboStart는 FritzZyme의 초고농축 버전으로, 투입 시 5일 이내에 완전한 사이클 형성이 가능할 수 있습니다. 또한 초기 사이클 이후에도 치명적인 암모니아 및 아질산염 수치를 신속히 낮추는 데 사용되고 있습니다.
TurboStart는 다수의 국립 수족관, 양식 시설, 동물원, 연구 기관, Sea Worlds™, 수천 개의 리테일 매장 및 수조 애호가들에 의해 사용되고 있습니다.