Het voorbije jaar verschenen er een aantal interessante artikelen op de internetsite
www.reefkeeping.com. Ze zijn van Ronald L. Shimek Ph.D., een bekend auteur in aquariumtijdschriften en op het internet in de USA.

Deze artikelen wekten mijn interesse en alhoewel ze vrij technisch zijn (veel scheikunde en uitgebreide tabellen) wil ik trachten hier een korte samenvatting te geven waarin de toon van de artikelenreeks tot uiting komt.

Artikel Feb 2002: It’s (in) the water.

Maart 2002 :It’s still in the water

April 2002: What we put in the water

Aug 2002: Our own Personal expertments in the in the effects of Trace element

Toxicity.

Dec 2002: Down the drain, Export from reef aquaria.

Wij allen hebben ons rifaquarium opgestart met de bedoeling een zo gezond mogelijk milieu te creëren voor onze dieren. Bijgevolg wensen wij de best beschikbare materialen te gebruiken en te voorkomen dat er bronnen van vervuiling in onze bakken komen. In de hobby is er veel volkswijsheid van wat mag en niet mag. Het staat vast dat je zuiver water moet gebruiken, goede zoutsamenstellingen oplossen, en verontreiniging moet vermijden. Zonder enige twijfel is dit alles waar. Maar een aantal zaken worden opzettelijk of niet opzettelijk aangeraden, met soms desastreuze gevolgen.

Ieder aquariaan die al een paar jaar bezig is heeft waarschijnlijk al een ramp tegengekomen, te wijten aan een of ander vorm van pollutie. Bijgevolg besteden wij veel aandacht aan het vermijden van zulke tegenslagen. Zelfs bij de beste verzorging en intenties vinden er een aantal onverklaarbare dingen plaats of treden er verliezen op bij onze dieren. Het gebeurt dat dieren die het al jaren goed doen, plots wegkwijnen, zonder ogenschijnlijke reden. Het gebeurt dat er soms een totale neergang is in de zogenaamde "oudere bakken".

Deze fenomenen doen zich niet alleen voor in oudere bakken. Vele verliezen van pas aangeschafte dieren vallen waarschijnlijk ook in deze categorie. De dieren hebben wel sterk geleden onder het transport en onder de behandeling bij het importeren. Ze kunnen er ernstige beschadigingen aan overhouden. Vele dieren komen echter in goede toestand toe. Niet tegenstaande dat verzieken regelmatig sommige van deze dieren al na enige weken. Dikwijls gebeurt dit nog veel vlugger in de huisaquaria zelf. De auteur vermoedt dat de oorzaak hiervan verborgen ligt in het aquarium zelf. Hij stelt dat de hoofdoorzaak van vele, zoniet alle onverklaarbare verliezen te wijten is aan een vergiftiging door zware metalen. Hij is van mening dat er aanwijzigingen zijn van extreem hoge concentraties van sommige sporenelementen in ons aquariumwater. Hij wil trachten door een studie de eventuele oorzaak hiervan te ontdekken.

Ook wij hebben in de club al dikwijls gesproken over de samenstelling van het water in onze bakken en het al of niet toevoegen van sporenelementen. Omdat het voor ons haast onmogelijk is een degelijke analyse te laten uitvoeren op ons zeewater (welk labo, welke kosten?) weten wij niet wat er in de werkelijkheid in onze bakken gebeurt.

Daarom zal ik pogen een korte samenvatting van zijn artikels te maken, zonder de te ingewikkelde formules en berekeningen weer te geven. Je kunt ze altijd bekijken op het internet. 

1." It’s (in) the water":

Eén van de minst gekende items voor een zeeaquariaan is de kennis van de watersamenstelling van zijn bak. Omdat rifaquaria maar een kleine afspiegeling zijn van de natuurlijke systemen, kunnen, door de geringe afmetingen van de bakken, kleine chemische wijzigingen een nadelige impact hebben op de aanwezige dieren.

De samenstelling van natuurlijk zeewater dient als vergelijkingsnorm voor ons aquariumwater. Hiervoor wordt de samenstelling Noordzeewater genomen en niet van het water op een rif. Aangenomen wordt dat de samenstelling van zeewater altijd overal constant is. Als we de oceanen in zijn geheel beschouwen kan dit zo zijn. In de nabijheid echter van een rif kunnen er belangrijke wijzigingen in de samenstelling plaatsvinden. Hierover zijn er echter weinig data bekend.

Vele aquarianen zijn van mening dat er weinig fout kan gaan in hun bak als men tracht deze natuurlijke waarden te benaderen. We veronderstellen dat organismen hoe dan ook elementen verbruiken en vele van deze chemische elementen wijzigen. Gedeeltelijk is dit zo, maar voor de meeste elementen gaat dit niet op. Organismen zijn dynamisch, en terwijl sommige elementen tijdelijk opgenomen worden, kunnen ze toch ter beschikking blijven dank zij de stofwisselingsprocessen die zich in het aquarium voordoen. Dit geldt niet voor een element zoals Calcium, dat ingekapseld wordt in een vaste structuur en zodoende niet meer beschikbaar is. Een andere belangrijke variabel gegeven in ons systeem is de export van chemische elementen door onze filters of door het verwijderen van organismen uit de bak. De ene filtermethode verwijdert al meer als de andere. Specifieke gegevens over de hoeveelheid export ontbreken.

Indien we altijd natuurlijk zeewater zouden kunnen gebruiken dan zou het relatief eenvoudig zijn om de waterveranderingen op te volgen. Maar meestal zijn we verplicht gebruik te maken van kunstmatige zeezouten in combinatie met een bepaald type van aanmaakwater. Hun samenstelling verschilt in belangrijke mate van die van het natuurlijk zeewater. (zie Atkinson and Bingman, 1999:AFM-online) (Aquarium Frontiers Magazine)

Als voorbeeld geef ik hier deze tabel met het gehalte van een aantal sporenelementen: (Table IV)
 
                                                             

Op te merken is dat we voortdurend maar in niet onbelangrijke mate de chemische samenstelling van onze bakken veranderen door het toedienen van voedsel en allerhande additieven.

De auteur is reeds een tweetal jaren bezig geweest met te kijken naar de chemische samenstelling van het water in een rifaquarium. Verder maakte hij een studie naar de chemische samenstelling van een 15-tal populaire voedselbronnen en additieven. Deze gegevens hiervan kun je vinden op: AFM-online. Door deze gegevens te gebruiken meent hij dat we redelijk goed kunnen bepalen wat er nu eigenlijk in onze bakken zit.

Deze studie is een poging om de chemische samenstelling van een gemiddelde rifbak te bepalen. Om dit te kunnen, vroeg hij een aantal vrijwilligers die bereid waren om tegen betaling, hun aquariumwater te laten ontleden. 18 personen reageerden positief en dit stelde hem in staat om 23 verschillende bakken en 1 staal van kunstmatig zeewater te laten ontleden. De analyse van de stalen gebeurde bij een commercieel analyselabo uit de omgeving van Seattle:

AM TEST LABORATORIES INC.

Er werd gekozen voor één bepaalde analysemethode. Een andere analysemethode zou eventueel afwijkende cijfers kunnen geven. De hier aangewende methode is echter voldoende nauwkeurig. Ze wordt dikwijls toegepast bij analyses voor het leefmilieu en bovendien is ze relatief goedkoop (<200 $ per staal). Maar zoals bij iedere methode zijn er nadelen. Ook bij deze methode. Het nadeel van deze methode is een moeilijke beoordeling van de elementen met de detectielimiet van de testen die boven deze is van de gehalten zoals gevonden in natuurlijk zeewater zijn. Hoewel de stalen geanalyseerd werden op Beryllium, Chroom, Cadmium, IJzer, Lood, Mangaan, Kwik, Selenium, Zilver en Yttrium, werd geen enkel van deze metalen gedetecteerd in de stalen. De meeste van deze metalen zijn toxisch, maar worden normaal in zeer lage concentraties gevonden en zijn waarschijnlijk niet belangrijk voor de aquariaan. IJzer en Mangaan echter zijn biologisch actief en belangrijk voor vele organismen en het zou wenselijk geweest zijn om een idee van hun concentratie te hebben.

In de volgende tabel vind je hiervan een samenvatting:

Conclusie:

Het is verwonderlijk dat er zoveel verschillen te vinden zijn in deze 23 rifbakken. Enkele van deze bakken vertonen problemen, alhoewel ze allemaal een grote diversiteit aan dieren bezitten.

De enige gelijkenis tussen het water van de bakken en het natuurlijk zeewater is dat ze beide nat zijn, en dat ze beide ongeveer 3.5 % (of 35%) zout per gewicht bevatten. Het is echt moeilijk om andere overeenkomsten te vinden. Uit de proportionele datagegevens zien we dat, terwijl er een aantal elementen in deze bakken vrij dicht aanleunen bij deze van het natuurlijk zeewater, er andere elementen afwezig zijn zoals bvb. Beryllium, er een aantal in geringe mate te vinden zijn zoals Aluminium, en er andere aanwezig zijn in sterk hogere concentraties, zoals Antimoon, Titanium en Jodium. Terwijl er voor vele elementen tamelijk gelijke waarden gevonden zijn, variëren er andere sterk. Lithium bvb. varieert met een factor 500 tussen de hoogste en de laagste concentratie.

Niettegenstaande dat vertoont het aquariumwater van de onderzochte bakken in menig opzicht enige gelijkenis. De studie wijst uit dat op enkele uitzondering na, de meeste onderzochte waterstalen tot een groep behoren met een proportionele overeenkomst van ongeveer 85 tot 90%.

Waarschijnlijk is dit het gevolg van het veelvuldig gebruik van Instant Ocean voor de aanmaak van het water.

Zoals reeds gezegd streven de meeste aquarianen er naar dat de samenstelling van het water van hun bakken in de mate van het mogelijke dat van het natuurlijk zeewater benaderd. Ze doen dat echter zonder enige meting uit te voeren voor van de meeste van de chemicaliën, en zonder de dynamische natuur van de concentraties van deze chemicaliën in een semi-gesloten systeem als het aquarium te kennen. Een andere struikelblok is het gebruik van kunstmatig zeezout vermits de samenstelling ervan ver afwijkt van deze van het natuurlijk zeewater. Bij aquarianen die wel natuurlijk zeewater gebruiken vinden we echter ook een watersamenstelling die ver afwijkt van dit natuurlijk zeewater.

Vragen naar hoe deze afwijkingen ontstaan en de bespreking van invloed van ervan zullen hierna besproken worden.

Voor het ogenblik is het wel duidelijk dat veel van het gepieker over een aantal chemische elementen en waarden gewoonweg niet nodig is. Het is gebleken dat onze dieren een vermogen bezitten om deze afwijkingen zelf te corrigeren.

In dit eerst deel werd er vooral gekeken naar de samenstelling van een gemiddeld aquarium, afgeleid uit analyse van de 23 bakken. Verborgen in deze gemiddelde waarden zijn er tendensen te vinden van data met wederzijdse verbanden. Deze tendens wordt duidelijk wanneer we deze data onderzoeken. Het stelt ons in staat gelijkaardige veranderingspatronen die zich voordoen door alle stalen heen op te sporen. Als twee factoren bvb. een sterk verband vertonen, zullen ze steeds in eenzelfde mate wijzigen.

Het onderzoek van de wederzijdse verbanden laten ons toe een idee te vormen over welke factoren en welke processen er zich in de rifbakken afspelen.

Bij het bestuderen van de testresultaten van de 23 aquaria kon hij verbanden

leggen tussen zowel de grootte, de ouderdom van de aquaria, als tussen het gebruik van verschillende watertypes en zouten. De onderzochte bakken varieerden van 150 tot 1500 l en hadden een ouderdom van enkele weken tot ongeveer 10 jaar.

Een aantal zaken zijn enigszins verassend. De grootte van de bak speelt geen rol : uit de studie blijkt dat een 150 l-bak even goed is als een 1200 l. Alle bakken zijn vergelijkbaar: er zijn geen specifieke data eigen aan kleine of grote bakken.

Verschillende sporenelementen wijzigen in een wederzijdse relatie, dit geldt in het bijzonder voor Kobalt, Tin, Zink, Titanium, Koper en Vanadium en in iets mindere mate met Nikkel en Aluminium.

Al deze elementen worden gevonden met waarden ver boven deze in het natuurlijk zeewater.

Tin heeft zelfs een gemiddelde concentratie van meer dan 200.000 keren groter. Wel hoeft gezegd dat deze gemiddelde Tinconcentratie nog steeds aan de lage kant is, alhoewel de natuurlijke concentratie dus nog veel lager is.

De effecten van sommige van deze metalen op rifdieren zijn nog niet gekend. Zo wordt aangenomen dat Titanium geen invloed op de dieren zou hebben. Anderzijds hebben een aantal elementen wel degelijk invloed. Zo is Kobalt een essentiële co-factor bij het ademhalingsproces daar het een deel is van Vitamine B 12. Koper is essentieel en noodzakelijk voor de stofwisseling. Maar anderzijds is het reeds toxisch zelfs bij kleine waarden boven de vereiste concentratie. Vanadium is eveneens zeer toxisch, zelfs een aantal zeedieren kunnen het totaal niet verdragen.

De verhoogde concentraties van deze metalen gaan in het algemeen samen met de ouderdom van de bak.

Een verklaring voor dit fenomeen kan zijn dat zij zich accumuleren in de loop van de tijd. Verder lijkt er een relatie te bestaan met de aanwezigheid van vetten in het aquariumwater. Het is mogelijk dat deze vetten afkomstig zijn van het soort voedsel dat we toedienen.

Deze vetten kunnen ook afkomstig zijn van organismen die in de bak groeien en

Wat mag No₃ zijn en hoe hoog mag het Fosfaat maximaal zijn ? We zetten alles eens bij elkaar...

De volgende lijst geeft de gangbare streefwaardes van de belangrijkste elementen weer:

• NO₂: 0 mg/L  (Nitriet)                   
• NO₃: 0 - 5 mg/L* (Nitraat)
• PO₄: 0 - 0,03 mg/L (Fosfaat)
• pH : 7,8 - 8,4   (Zuurgraad)
• KH : 8 - 9      (Hardheid)
• CA : 400 - 450 mg/L   (Calcium)
• MG : 1200 - 1500 mg/L   (Magnesium)
• SG : 1024 of 35‰  (Soortelijk gewicht / zoutwaarde) = Max waarde = niet aan te raden. Beter is iets boven de 1022 of 32 ‰  

^*Omdat er diverse lagere dieren zijn die graag wat nitraat hebben/verbruiken als voedingstof, is het verstandig een geringe hoeveelheid nitraat in het water te hebben. Ook is het beter een beetje nitraat te meten, dan kan men deze altijd vergelijken met de vorige metingen. ( beter controleerbaar); 

Indien men met nitraat 0 blijft ondanks goed voeren van de dieren, het minder laten werken door de afschuimer kan men altijd nitraat gaan toevoegen onder de vorm van calciumnitraat of ammoniumnitraat. Dit moet natuurlijk gecontroleerd gebeuren, zeker na toevoegen elke dag meten vooraleer de dosis te verhogen of te verlagen.

Calciumnitraat bestaat uit een ion calcium en twee ionen nitraat. De nitraat wordt opgebruikt, de kalium of calcium blijft over. Nu is calcium een ion dat we toch altijd al tekort komen, dus dit is voor ons het veiligste product.

Edwin Dekker  (2007) Erwin van Agtmael (12/2007)

Kalkwater dosering volgens de Balling methode

Op de verenigingsavond in juli werd tijdens de discussie gevraagd of iemand de Balling methode kende, kon uitleggen wat het is en of dit inderdaad zo goed is als in een artikel op de Duitstalige websites www.miniriff.de  en www. sl-online.de  wordt beweerd. Helaas moesten we toen het antwoord schuldig blijven.  Thuis natuurlijk gelijk deze website opgezocht en eens gekeken waar het over gaat. 

De Balling methode is een andere manier om kalkwater en  sporenelementen toe te voegen.

Het lijkt een naar mijn idee een zeer handige methode om op een eenvoudige manier zowel het calciumgehalte als de sporenelementen  op peil te houden.

Voor de mensen die geen internet hebben en/of de Duitse taal niet voldoende beheersen heb ik de hoofdzaken uit dit artikel vertaald.  De chemicaliën voor het maken van de oplossingen kunnen waarschijnlijk wel bij een apotheek gekocht worden. Tevens zijn de oplossingen via internet te bestellen (www. sl-online.de).

De heer Balling heeft uitgaande van de samenstelling van koraalskeletten  de verhouding van sporen en hoofdelementen bepaald en is tot een interessante oplossing gekomen.
Balling voegt de sporenelementen dagelijks toe in een vaste verhouding, proportioneel met het kalkverbruik.  Dit is op zich al zeer interessant, omdat deze elementen niet of zeer moeilijk door middel van een sneltest in zeewater te meten zijn.
Voor de Balling methode worden totaal 6 sporenelementenoplossingen gebruikt. Slechts drie daarvan worden voor de eigenlijke dosering gebruikt, de andere worden slechts gebruikt om verdunningen te maken.

Vergeleken met de gebruikelijke kalkwater methode met een verzadigde calciumhydroxide oplossing heeft de kalkwater methode volgens Balling – ook zonder sporenelementen- reeds duidelijke voordelen.

• Het Balling-kalkwater heeft geen negatieve uitwerking op welke aquariumbewoner dan ook. Het samentrekken van koralen blijft uit.
• De pH-waarde verandert niet wezenlijk.
• Door de reactie van het gebruikelijke kalkwater met het in het water aanwezige koolzuur wordt calciumcarbonaat   neergeslagen. Hierdoor ontstaat een troebeling in het water. Ook dit effect treedt niet op bij Balling-kalkwater.

De calcium- en bicarbonaat-ionen worden bij de Balling methode apart toegevoegd. En wel door een bicarbonaat oplossing en een calciumchloride oplossing. Deze zijn eigenlijk onbeperkt houdbaar, omdat geen CO₂ uit de lucht wordt opgenomen.

Bij gelijke aanwezigheid van calcium en bicarbonaationen zijn deze in evenwicht met calciumcarbonaat en koolzuur. De ionen zijn vrij beschikbaar in het hele aquarium.

Door de zooxanthellen in de koralen en doopvontschelpen wordt onder invloed van licht CO₂ opgenomen. Hierdoor wordt calciumcarbonaat afgescheiden, wat op een matrix van proteïnen opgeslagen wordt. Zo worden de koraalskeletten en mosselschalen opgebouwd.

Als afvalproduct blijven de Na⁺ en Cl^- ionen over die natriumchloride , ook wel keukenzout genaamd, vormen. Dit zout komt sowieso voor 77% in zeezout voor en is dus niet storend.

Echter om een ionenverschuiving in de richting van natriumchloride te voorkomen, wordt ook nog gebruik gemaakt van een keukenzout vrij zeezout. Hierdoor wordt het evenwicht weer hersteld.

Omdat het Tropic-Marin exportzout blijkbaar niet meer te krijgen is, blijft als eerste keus het PREIS-mineraalzout over. Andere zoutmengsels zijn mij op dit moment niet bekend.

Zoals men hier ziet, kan uit 1 mol calciumchloride-dihydraat ( komt overeen met 147 g) theoretisch 100 g koraalskelet gemaakt worden.

Voor deze hoeveelheid aan calciumcarbonaat heeft men 43.6 liter van de gebruikelijke, verzadigde kalkwater oplossing nodig.

Nu de praktijk:

Eerst worden in twee verschillende vaten de beide oplossingen gemaakt.

In het eerste vat gaat 143 g calciumchloride-dihydraat, in het tweede 168 g natriumbicarbonaat. In de twee vaten wordt een gelijke hoeveelheid water gedaan. In twee liter water lost het natriumbicarbonaat volledig op. Dit kan enige tijd duren, goed schudden en roeren helpt.

Bij de calciumchloride oplossing komt nu na elkaar 10 ml van de sporenelementoplossingen 2 en 5.

Worden deze van tevoren samengebracht dan slaan de sulfaten van de zwaarmetaalzouten en de aardalkalimetalen als onoplosbare verbindingen neer.

Dus: eerst sporenelementoplossing 2 toevoegen, roeren of schudden, dan sporenelement oplossing 5 toevoegen. In de sterke verdunning gebeurt dan niets meer.

Bij de natriumbicarbonaatoplossing komt dan nog 10 ml van de sporenelementoplossing 6.

Van de beide oplossingen doen we nu dagelijks een gelijke hoeveelheid in het aquarium. Baling beveelt in eerste instantie 71 ml per 200 liter aquariumwater aan, wat dan verder verhoogd kan worden. Hierbij is het belangrijk de KH te controleren. Optimaal is een KH van 8 en mag niet te lang boven de 11 liggen. In dat geval moet de kalkwater hoeveelheid verminderd worden.

Dan is er nog die zaak met het keukenzout als afvalproduct: om de verhoging van het keukenzoutgehalte teniet te doen, hebben we nog 50 g NaCl vrij zeezout nodig.

Dit kan of apart toegevoegd worden bij het aanvullen van verdampt water of bij de eerste waterverversing 167 g van het normale zeezout vervangen door 50 g NaCl vrij zeezout.

Bij de eerste methode moet men natuurlijk het zoutgehalte in de gaten houden.

Gebruik bij een kalkreaktor:

De Balling sporenelementen kunnen ook bij het gebruik van een kalkreaktor toegepast worden. Hiervoor moet de verbruikte carbonaathardheid (°dKH/dag) per dag bepaald worden.

De kalkreaktor moet dan een aantal dagen uitgezet worden. Het verschil in KH gedeeld door het aantal dagen geeft dan de verbruikte carbonaathardheid per dag.

In onderstaande tabel kan men nu de hoeveelheid dagelijks benodigde sporenelementen per watervolume aflezen. De hoeveelheid slaat op het volume uit iedere fles.

Omdat bij het gebruik van koraalresten als vulling reeds sporenelementen opgelost worden, moet de toevoeging van sporenelementen hier verminderd worden. In dat geval moet men slechts ¼ tot 1/3 van de in de tabel aangegeven hoeveelheden gebruiken. De ervaring leert dat in de meeste gevallen ¼ van de aangegeven hoeveelheid voldoende is.   Men moet wat experimenteren om de juiste hoeveelheid te bepalen.

Voorbeeld:

Aquarium met 600 liter inhoud. Carbonaat hardheid is op 11 °dKH ingesteld. De kalkreaktor is met koraal en schelpdeeltjes gevuld. Na het uitschakelen van de reaktor is de carbonaathardheid in twee dagen tot 7 °dKH gezakt: verbruik is dus 2 °dKH/dag.

Volgens de tabel is de behoefte aan sporenelementen 2.1 ml per dag. Bij het gebruik van koraalbrokken wordt ¼ van deze hoeveelheid gebruikt, dus 0.525 ml.

Om de oplossingen beter te kunnen doseren, worden ze met gedestileerd water verdund en kunnen met de hand of met een doseerpomp toegevoegd worden.

De oplossingen mogen in ieder geval nooit buiten het aquarium gemengd worden, omdat er dan een neerslag ontstaat.

De hele procedure is hieronder nog eens schematisch weergegeven:

Met  deze oplossingen (ieder 2 liter) kan theoretisch 100 gram koraalskelet gevormd worden, waarbij de benodigde sporenelementen   in de juiste verhoudingen toegevoegd worden. 

Met de gebruikelijke kalkwater methode is hiervoor een hoeveelheid van 43.6 liter verzadigde calciumhydroxide oplossing nodig.

Inleiding:

Twee jaar geleden heeft men in Duitsland een vergelijkend onderzoek gedaan,  met de toen beschikbare nitraattestjes.

Nu twee jaar later heeft men deze test weer herhaald, omdat er andere merken op de markt gekomen zijn en om te kijken of de kwaliteit van de testen gelijk gebleven is.

Uitvoering:

Men heeft een standaard oplossing gekocht met 1000 mg/l nitraat en daar verdunningen mee gemaakt die 4, 18 en 40 mg/l nitraat bevatten.

De testuitvoering is door een persoon gedaan, het aflezen van de meetwaarde (kleur bekijken) is door 4 verschillende personen gedaan, om zodoende inzicht te krijgen in reproduceerbaarheid en duidelijkheid van de kleuromslag.

Resultaat: