Stickstoffumrechnungen für Aquaponik-Biofilter

1. Grundlegende Verhältnisse (auf Basis des Stickstoffgehalts N)

Die Umrechnungen basieren auf den molaren Massen der verschiedenen Stickstoffspezies:

Molare Massen:

• $\text{N (Stickstoffatom):}\mathrm{14,01}\text{g/mol}$
• ${\text{NH}}_3\text{(Ammoniak):}\mathrm{17,03}\text{g/mol}$
• ${\text{NH}}_4^{+}\text{(Ammonium):}\mathrm{18,04}\text{g/mol}$
• ${\text{NO}}_3^{-}\text{(Nitrat):}\mathrm{62,00}\text{g/mol}$

2. Umrechnungsformeln

A) NH₄-N ↔ NH₃-N (Ammoniakstickstoff)

Bei dieser Umrechnung bleibt der Stickstoffanteil gleich:

Wichtig: 1 g NH₄-N entspricht 1 g NH₃-N. Die Gesamtstickstoffmenge ist identisch.

B) NH₄-N ↔ Gesamt-NH₄⁺ (Ammoniumion)

C) NH₄-N ↔ Gesamt-NH₃ (Ammoniak)

D) NH₄-N ↔ NO₃-N (Nitratstickstoff)

Bei vollständiger Nitrifikation wird 1 mol NH₄-N zu 1 mol NO₃-N:

Wichtig: Die Stickstoffmenge bleibt gleich, nur die Verbindungsform ändert sich.

E) NH₄-N ↔ Gesamt-NO₃⁻ (Nitration)

Maximal-Konzentration:

Sie können mit pH-Wert und Temperatur die toxische NH₃-Konzentration direkt berechnen !

Formel für NH₃-Anteil im Gesamtammonium:

pKₐ-Wert in Abhängigkeit von der Temperatur (in °C):

Berechnungsschritte:

1. Berechne pKₐ aus der Wassertemperatur
2. Berechne NH₃-Anteil (%) aus pH und pKₐ
3. Umrechnung der Gesamt-NH₄-N-Konzentration in toxisches NH₃: ${\text{NH}}_3\text{(g/m³)}={\text{NH₄-N (g/m³)}}_{}\times \mathrm{1,216}\times \frac{\text{NH₃-\%}}{100}$
4. Vergleich mit den Grenzwerten:
   • Salmoniden (Forelle, Lachs): < 0,0125 g/m³ (12,5 µg/L)
   • Cypriniden (Karpfen, Tilapia): < 0,031 g/m³ (31 µg/L)
   • Welse: < 0,125 g/m³ (125 µg/L)