Deze versie (2020/11/19 11:28) is Goedgekeurd door matricaria.De Eerder goedgekeurde versie (2020/11/12 17:13) is beschikbaar.Diff

For English select your language in the left upper corner. Not all articles are translated yet. Some translations give only a summary of the original article in Dutch or may not be up to date.

Verwijzingen, doorverwijzingen in het blauw gemarkeerd, werken alleen wanneer men is geregistreerd. Dit om ons werk enigszins te beschermen. Registratie is eenvoudig en kosteloos. Klik op een blauwe link voor registratie.
Helemaal bovenaan links vindt u de kruimels van de bladzijden die u onlangs heeft bezocht wat het makkelijk maakt even terug te gaan.

Indien u bent geregistreerd vindt u onderaan de bladzijde de mogelijkheid om een discussie te openen, opmerkingen te maken of vragen te stellen in verband met de inhoud van deze pagina.
Het is de bedoeling dat lezers en gebruikers deze vragen gaan beantwoorden. Voor het stellen van vragen die door de auteurs persoonlijk worden opgevolgd moet worden gebruik gemaakt van de knop “Vragen” in de hoofding. Zie het huishoudelijk reglement.

De wiki Makazi Baharini kan alleen maar blijven bestaan en uitbreiden met uw hulp en door uw vrijgevigheid. Indien u de aangereikte informatie nuttig vindt steun ons dan met een kleine vrijblijvende gift door een klik op deze link. Alvast bedankt.

De vodka methode

Voorwoord

Met de kennis die we tot nu hebben vergaard betreffende koralen en het koraalholobiont zal ik het gebruik van koolhydraten als ethanol in een rifaquarium als gevaarlijk beschouwen tot het tegendeel is bewezen. Het toevoegen van organische koolstoffen moet gebeuren met kennis van zaken en kan slechts worden geadviseerd aan personen met genoeg basiskennis en die begrijpen wat de gevolgen kunnen zijn van onoordeelkundig doseren van koolhydraten en vooral van onoordeelkundig stoppen met doseren. Het lezen van dit artikel kan hierbij helpen.#1)

In 2008 waarschuwen Ken S. Feldman en Kelly M. Maers voor een verhoogde beschikbaarheid van organische koolstof. Dit is meer dan tien jaar geleden! In een artikel gepubliceerd in de Advanced Aquarist schreven ze: “indirect bewijs moedigde Rohwer et al. aan om te speculeren dat de introductie van koolhydraten (= een brandstofbron) een onbalans in de bacteriële component van de holobiont zal veroorzaken, en dat dit onevenwicht leidt tot koraalsterfte. Het mechanisme waardoor deze geïnduceerde bacteriële proliferatie koraalsterfte veroorzaakt moet nog worden opgehelderd, en deze cruciale kwestie moet worden aangepakt voordat deze intrigerende hypothese verdere gevolg kan krijgen, het verband tussen verhoogde DOC-niveaus, navenant verhoogde bacteriepopulaties en koraalsterfte. ” Ze schreven ook: “Reef bulletinboards (forums) bevatten maar al te vaak threads die beginnen” Help! Mijn tank crasht; mijn koralen sterven af, maar al mijn meetbare waterparameters liggen binnen het verwachte bereik. Wat is er mis? “Zou het kunnen dat verhoogde niveaus van DOC, om welke reden dan ook, bijdragen aan, of zelfs het koraalverlies veroorzaken? FeldmanEnMaers2008)

Intussen werd dit door vele publicaties bevestigd en kunnen we een beeld vormen van de vele neveneffecten van een verhoogde beschikbaarheid van DOC.( Heterotrofe bacteriën halen hun organische koolstof alleen uit DOC welke ze in principe zelf hebben geproduceerd en waarvoor veel energie nodig is) Wat zijn de gevolgen van het ter beschikking stellen van bijna gratis te bekomen organische koolstof in de vorm van suikers in een relatief kleine gesloten omgeving. Ook zijn we vele “help” berichten later, berichten waarvoor geen direct antwoord voorhanden maar misschien antwoorden kunnen worden geformuleerd rekening houdend met een verhoogde DOC aanwezigheid, eventueel in combinatie met een tijdelijk verhoogde temperatuur. Ook blijft men allerhande producten gebaseerd op organische koolstof promoten en adviseren zonder goede uitleg of waarschuwingen voor een veilig gebruik. Men verkoopt hulpmiddelen gebaseerd op organische koolstoffen als “reef safe” waarvan de bijverschijnselen erger kunnen zijn dan de plaag waarvoor het middel bedoeld is. Het bestrijden van een hoog nitraatgehalte of aanwezigheid van algen inclusief cyano zijn een paar voorbeelden.
Velen doseren organische koolstof zonder het te weten daar het niet altijd op de verpakking staat, noch in een bijsluiter wordt vermeld, de verkoper laat na er op te wijzen of weet het zelf niet. In dat geval weet de gebruiker zeker niet wat de mogelijke gevolgen kunnen zijn van het als “veilig” verkocht product, de toegevoegde dosis is onbekend en de gevolgen en bijwerkingen onvoldoende onderzocht. Te gebruiken op eigen risico!
Aankoop en gebruik van dergelijke producten is af te raden. Het gebruik er van valt buiten het toezicht van de fabrikant en verkoper en ook al worden de voorschriften voor gebruik correct toegepast ook dan zijn eventuele gevolgen bijna steeds volledig de verantwoordelijkheid van de gebruiker. Dat geldt voor alle producten, voor gelijk welk doel, waarvan de juiste inhoud niet is gekend en of niet wordt vermeld, niet alleen om het geïnvesteerde kapitaal te beschermen maar vooral omdat wij, de gebruikers, onszelf verantwoordelijk hebben gemaakt voor het onderhoud van leven.

Vele gebruikers voegen koolhydraten toe aan hun aquarium met de bedoeling het nitraatniveau te verlagen door assimilatie van stikstof in bio-massa waarvoor ook fosfor nodig is, en vele andere bouwstoffen en mineralen. Organismen geven echter de voorkeur aan ammonium-stikstof als stikstofbron om te groeien. Nitraat is een veilig opgeslagen bron van stikstof en zeer belangrijke in een gesloten aquarium systeem, en behalve bij extreem hoge aanwezigheid niet schadelijk. De gebruiker van koolhydraten moet beseffen dat een te hoge aanwezigheid er van in het rifaquarium meer schade kan veroorzaken dan van de aanwezigheid van nitraat ooit kon worden aangetoond. Men voegt onzekerheid toe in plaats van het risico te beperken, wat niet de bedoeling kan zijn.

De opname van nitraat-stikstof voor groei verhoogt de bioload maar deze groei draagt niet bij tot de dragende capaciteit, welke is gebaseerd op snelle ammoniumreductie. De nodige dragende capaciteit wordt geïnstalleerd bij de vorming van nitraat.

Anthias 2019 - 2020

Verwijderen van nitraat en fosfaat door het toevoegen van organische koolstof

Is een assimilatie methode gepromoot om het nitraat en fosfaat niveau te verlagen in de waterkolom door het doseren van organische koolstof verbindingen. Alle voedingsstoffen worden opgenomen in hun natuurlijke verhoudingen. Bij een teveel aan stikstof zal de balans van beschikbare voedingsstoffen dus niet worden hersteld. Er zijn meldingen dat het zal bijdragen tot een verhoogde heterotrofe denitrificatie capaciteit maar dat kan niet worden bevestigd. Daar DNRA wordt aangewakkerd lijkt me dat zeer onwaarschijnlijk.

Het toevoegen van organische koolstofverbindingen vermindert en verwijdert nitrificerende capaciteit samen met de denitrificerende capaciteit eigen aan een nitrificerende biofilm.

Soms wordt hiervoor vodka gebruikt daar het ethanol bevat. Ook wanneer andere organische koolstoffen worden gebruikt wordt meestal de naam vodka methode gebruikt. Doseren van koolhydraten voor de opbouw van proteine wordt ook gebruikt om primaire planktonische groei te ondersteunen.
De toediening van supplementaire organische koolstof wordt door de protagonisten beschouwd als veilig en niet schadelijk.

De rol van organische koolstof in verband met de groei en voortbestaan van koralen wordt in detail behandeld in de bijdrage over het koraalholobiont.

Daar alleen organische koolstoffen worden toegevoegd heeft door de snelle heterotrofe groei een herverdeling plaats van de in het aquarium beschikbare bouwstoffen. Daar nitraat- en fosfaatopbouw kan worden veroorzaakt door een tekort aan bouwstoffen, welke constant worden verwijderd door de afschuimer, zal men alvorens te starten met het toevoegen van koolwaterstoffen best even goed nadenken over de gevolgen er van. Waar komen de nodige bouwstoffen vandaan! Nitraat is een ongevaarlijke stikstofverbinding. Daar de oorzaak van nitraatopbouw gekend is is het ook zeer eenvoudig te verhelpen. Indien er van wordt uitgegaan dat de nitraat-stikstof niet nodig is dan kan men het beter exporteren dan assimileren. Neem Uw beslissing slechts na het lezen van dit artikel. CMF De Haes 2018)

Men moet er rekening mee houden dat bacteriële heterotrofe groei niet alleen stikstof en fosfor opneemt voor celsynthese maar dat het bekomen van de nodige energie om dat te doen de productie van koolstofdioxyde, stikstof en fosfor tot gevolg heeft. In sommige gevallen heeft heterotrofe bacteriële groei tot gevolg dat er meer nitraat en fosfaat wordt geproduceerd dan wat uiteindelijk wordt verwijderd. Om te worden verwijderd moet de door assimilatie geproduceerde proteïne worden opgenomen in de voedselketen en, soms na vele verschillende tussenstappen, uiteindelijk belanden in de eindgebruiker, of actief worden verwijderd door het op tijd te oogsten. Daar een afschuimer maximaal slechts ongeveer één derde van de organische stoffen oogst is het niet ondenkbaar dat het eindrendement van het toedienen van organische koolstoffen negatief kan uitvallen, zeker wanneer we vergeleken met de assimilatie door foto-autotrofen waarvan veel meer rechtstreeks in de eindgebruiker terecht komt ( herbivoren) en welke veel makkelijker actief kunnen worden geoogst.
Een uiteenzetting in de Engelse taal betreffende ademhaling en groei “Bacterial remineralization and respiration” welke mij inzicht heeft gegeven in het gebeuren.MattChurch2019)

Overdosering van koolhydraten en een hoog DOC gehalte zal negatieve gevolgen hebben op het leven van koralen.Anthias2019)

C/N ratio-induced structural shift of bacterial communities? Het is een relevante vraag of het mogelijk is om de samenstelling van een microbiële gemeenschap te wijzigen in een omgeving zoals een biologisch filter, waarin directe microbe controlerende systemen (bijvoorbeeld wateruitwisseling, UV-desinfectie, enz.) niet echt effectief zijn. In dit werk wordt aangetoond dat koolstofconcentratie in het water niet alleen de nitrificatie-efficiëntie beïnvloedt, maar ook de microbiële gemeenschapsstructuur. Dit versterkt het idee dat het verhogen van de koolstofverwijderingsefficiëntie het risico van proliferatie van snelgroeiende r-strategen bacteriën vermindert, eventueel met inbegrip van ziekteverwekkers, maar zeker zuurstof consumeert, filters verstopt en potentieel schadelijke stoffen vrijgeeft. MichaudEnCo2014) Eén van de vele artikels over het effect van de C: N verhouding op het leven in een afgesloten gemeenschap en waarvan kan worden afgeleid dat het doseren van koolhydraten veel meer doet in een aquarium dan alleen stikstof assimileren.

Tegenwoordig (2019) is er een tendens om aminozuren toe te voegen ipv koolhydraten. Sommige bacteriën groeien beter gebruik makend van aminozuren als koolstofbron. Een onderzoek van 1969 onderzoekt de groei van bacteriën gebruik maken van verschillende aminizuren en geeft als resultaat dat de groei dan wel hoog is maar ook het verbruik. Het rendement is laag daar gemiddeld meer dan 40% van het opgenomen koolstof wordt uitgeademd. Ook zijn de gebruikte aminozuren zeer belangijk want afhankelijk van het soort aminozuur wordt tot 60% (asparaginezuur) van het door de bacteriën opgenomen organische koolstof uitgeademd als CO2.HobbieEnCrawford1969)

Afhankelijk van de prijs van het aminozuur-supplement wordt er bij doseren van aminozuren zeer duur CO2 geproduceerd. Wat is de invloed van deze aminozuren op organismen? Wat zit er juist in het flesje?

Men moet er rekening mee houden dat ook bij gebruik van aminozuren er stappen van het normale afbraak- en remineralisatieproces worden overgeslagen en bacteriën voor hun groei moeten gebruik maken van wat aanwezig is tijdens het winnen van hun koolstof en dus reserves aanwezig in het water aanspreken, wat natuurlijk de bedoeling is bij “de vodka methode”. Daar zeer snelle groei mogelijk is kan plaatselijk snel gebrek optreden indien de reserves uit balans zijn.
Alle andere essentiële stoffen buiten beschouwing gelaten is zoals werd aangetoond door het niet aangewezen dat wegens hoge groei, aangewakkerd door een hoge stikstof aanwezigheid, er een tekort in aanvoer van fosfor ontstaat. Het werd vastgesteld dat dit shade toebrengt aan het koraalholobiont en bijgevolg het koraal en het symbiodinium. Om te voorkomen dat de opgeslagen reserve op een of andere manier kan verantwoordelijk zijn voor een acuut fosfaat gebrek trachten we te voorkomen dat fosfor de limiterende factor kan zijn en houden we een reserve aan van meetbaar nitraat en fosfaat in een verhouding in gewicht van maximaal 10/1, bijvoorbeeld wanneer 0.2 mg fosfaat aanwezig is een nitraatgehalte van minder dan 2 mg. Zoals ook aangetoond blijkt een acuut tekort aan stikstof niet onmiddellijk invloed heeft op de samenwerking tussen kor

Daar bacteriën in de eerste plaats ammonia-stikstof gebruiken wordt de C:N verhouding waarop men zich baseert bepaald ten opzichte van de totale hoeveelheid ammonia-stikstof (TAN Total Ammonia Nitrogen) , ammoniak + ammonium, en wordt er geen rekening gehouden met eventueel aanwezige nitraat-stikstof.
Nitraat-stikstof is van weinig of geen belang voor de dragende capaciteit van het aquariumsysteem. Het exporteren van nitraat-stikstof door denitrificatie heeft geen invloed op de dragende capaciteit. Het reduceren van nitraat door heterotrofe assimilatie heeft rechtstreeks geen invloed op de dragende capaciteit maar onrechtstreeks wel wegens de relatief hoge behoefte aan bouwstoffen en zuurstof.

Nitraat reductie en ammonium reductie? Het toevoegen van koolhydraten veroorzaakt in eerste instantie ammonium reductie, meer bepaald heterotrofe ammonium reductie. (in zeewater is ammoniak grotendeels aanwezig omgevormd naar ammonium NH4) Daar in rifaquaria en zeker in zo genaamde LNS (Low Nutrient Systems) de beperkte aangemaakte hoeveelheid ammonia normaal gezien zeer vlug wordt gebruikt, op het moment dat het beschikbaar komt, zal de minste toevoeging van koolwaterstoffen het C:N gehalte doen stijgen. Van nature wordt de C:N verhouding laag gehouden daar van organisch materiaal de koolstof wordt omgezet naar CO2.In een zeewater aquarium worden koolstofverbindingen constant verwijderd door een afschuimer.

Het begrijpen van het systeem is één van de sleutelfactoren in het beheer van RAS (Recirculatie Aquacultuur Systemen), omdat dit interactie vereist tussen engineering en organisme biologie en het houden van dieren. Alle belangrijke biologische mechanismen die betrokken zijn bij het functioneren van RAS moeten daarom begrepen en beheerst worden. Dit zijn met name de processen die de ontwikkeling van bacteriepopulaties en hun interacties bepalen (Blancheton et al., 2013)
Bij hoge C/N-verhoudingen verminderen de heterotrofe bacteriën de diffusie van stikstofhoudend substraat en DO (Dissolved Oxygen) naar de autotrofe nitrificerende bacteriën, waardoor de nitrificatiesnelheid negatief wordt beïnvloed (Nogueira et al., 2002; Chen et al., 2006).
Reductie in TAN-verwijderingspercentages tot wel 70% is gerapporteerd bij C/N-verhoudingen boven 1 voor opgeloste koolstof (Zhu en Chen, 2001; Ling en Chen, 2005), terwijl een vermindering van 73% is gerapporteerd bij een C/N-verhouding van 2 voor deeltjesvormige koolstof (Michaud et al., 2006).
Snelgroeiende bacteriën (r-strategen) zijn de eersten die gebruikmaken van een toename van het substraataanbod, maar als de hulpbronnen worden verbruikt, kunnen ze geleidelijk worden verdrongen door langzamer groeiende specialisten (K-strategen) (Hansen en Olafsen, 1999).
De accumulatie van biologisch afbreekbare organische koolstof in het water van aquacultuursystemen ondersteunt de heterotrofe activiteit en maakt het mogelijk om concurrentie mechanismen in te stellen voor zuurstof, voedingsstoffen en de ruimte tussen chemoautotrofe nitrificeerders en heterotrofen, waardoor de nitrificatiegraad wordt verlaagd (Zhu en Chen, 2001; Michaud et al., 2006).

Zie nitraatreductie en ammoniareductie

Bij het doseren van ethanol wordt deze ethanol in eerste instantie gebruikt bij de assimilatie en reductie van ammonia en slechts als er een tekort aan ammonia is zal nitraat worden gebruikt voor celsynthese. zie nitraatreductie.

Gebruik geen methanol!

In de aquacultuur wordt het toevoegen van koolwaterstoffen onderzocht en toegepast sinds de jaren 70 van vorige eeuw. Het wordt de "biofloc technologie" of BFT genoemd. Ook wordt soms de naam “Belize systeem” gebruikt voor ZEAS, zero emissie aquacultuur systemen, waarin een hoog C:N ratio wordt nagestreefd. Bij gebruik van zeewater hebben we het over ZMAS. Het BFT zorgt er voor dat boeren gevestigd in de buurt van grote agglomeraties verse zeewatergarnalen kunnen aanleveren tegen competitieve prijzen.EmerencianoEnCo2013)

Heterotrofe bacteriën gebruiken koolhydraten als energiebron en koolstofbron voor celopbouw. Vele soorten bacteriën gebruiken glucose, een monosaccharide of druivensuiker, omdat veel bacteriën de enzymen bezitten die nodig zijn voor de afbraak en oxidatie van deze suiker. Minder bacteriën kunnen complexe koolhydraten zoals disachariden (lactose of sucrose) of polysacchariden (zetmeel) gebruiken. Disachariden en polysacchariden zijn eenvoudige suikers die zijn gekoppeld door glycosidische bindingen; bacteriën moeten enzymen produceren om deze bindingen te splitsen, zodat de eenvoudige suikers die daaruit voortvloeien in de cel kunnen worden getransporteerd. Als de bacteriën deze enzymen niet kunnen produceren, wordt het complexe koolhydraat niet gebruikt. Lactose is bijvoorbeeld een disaccharide bestaande uit monomere glucose en monomere galactose verbonden door een glycosidische binding. Bacteriën die lactose gebruiken, moeten eerst het enzym lactase (beta-galactosidase) produceren om de glycosidische binding tussen deze monomeren te verbreken. Zetmeel is een groot polysaccharide bestaande uit lange ketens van monomere glucose gekoppeld door glycosidebindingen. Bacteriën die zetmeel gebruiken produceren een exo-enzym, alfa-amylase, die deze bindingen breken, zodat er vrij monomeer glucose wordt geproduceerd.

Bij de meeste toepassingen wordt vodka 40% (ethanol) gebruikt. Dit is in volume en moet worden omgerekend naar gewicht daar de metingen in PPM gebeuren. De omrekening. Ook tafelsuiker (sacharose, een disacharide) of azijn (azijnzuur) wordt gebruikt, of een mengeling van deze stoffen.

Heterotrofe bacteriële groei wordt beperkt door de beschikbaarheid van geschikte organische koolstof. Door toevoeging wordt de groei gestimuleerd waardoor de groeiende bacteriën bruikbaar stikstof en fosfor ( en alle andere nodige bouwstoffen) onttrekken uit de waterkolom, nodig voor hun celopbouw en voortbestaan.

Voor het assimileren van nitraat is er ook ijzer nodig, veel meer dan wanneer een andere stikstofbron wordt gebruikt zoals amino zuren en ammonium. IJzer kan aldus een limiterende factor zijn voor het assimileren van nitraat.KirchmanEnCo2003)

Het is de bedoeling dat deze bacteriën worden geoogst door de aanwezige afschuimer waardoor nitraat en fosfaat ( en alle andere bouwstoffen) effectief wordt verwijderd. De op deze wijze gecultiveerde biomassa die niet op tijd wordt verwijderd zal uiteindelijk moeten worden gemineraliseerd waarna nitraat wordt geproduceerd.

Wat gebeurt er wanneer organische koolstof wordt gedoseerd in een aquarium waarin een fosfaatbinder wordt gebruikt? Kan organische koolstof worden gedoseerd zonder toevoeging van de andere benodigde bouwstoffen en wat is het effect op de groei van koralen en andere bewoners wanneer zij moeten in competitie gaan voor dezelfde bouwstoffen? Het is een belangrijk aandachtspunt, zeker bij gebruik ban biopellets.

Het werd vastgesteld dat een afschuimer niet alle gecultiveerde soorten bacteriën kan verwijderen waardoor het deel dat niet wordt geconsumeerd uiteindelijk deel gaat uitmaken van de totale hoeveelheid organische verbindingen (TOC) Een probleem dat niet wordt gezien is het feit dat de natuurlijke concurrentie wordt verstoord daar hetzelfde type bacteriën achterblijft en alle kansen krijgt zich aan te passen aan veranderende omstandigheden en vele andere soorten niet daar ze worden verwijderd. Er worden door wetenschappers vragen gesteld over de mogelijke gevolgen op lange termijn.

Een goede afschuimer verwijdert maximaal +- 35% van het TOC aanwezig in het water en is zeer selectief in het verwijderen van bacteriën.FeldmanMaers2010)

Vele bacteriën hebben de eigenschap om meer nitraat en/of fosfaat op te slaan dan nodig, dit voor later gebruik wanneer er tekorten zouden ontstaan. Alleen weet ik niet welke stammen worden afgeschuimd en welke niet.

Een artikel in reefsecrets.org geeft uitleg over de defensieve en progressieve vodka methode en ook over de VSV (Vodka Sugar Vinegar) methode;Dieleman2014) Ook in dit artikel baseert men zich op het nitraatniveau en wordt er geen rekening gehouden met de dagelijkse ammonia inbreng voor het bepalen van de dosering van koolhydraten, in het geval van vodka, ethanol. Een juiste dosering is volgens mij alleen mogelijk als men een idee heeft van de dagelijkse geproduceerde hoeveelheid NH4-N. Wanneer iets meer dan de dagelijkse overproductie dagelijks wordt verwijderd zal het niveau gaan dalen. Op deze manier kan overdosering worden voorkomen zodat er geen tekort aan voedingsstoffen zal ontstaan.
Correct doseren is moeilijk en het is de vraag of het verantwoord is om de bestaande balans overhoop te gooien om ongevaarlijk nitraat-stikstof op te nemen, zeker daar men niet weet hoeveel er effectief zal van worden verwijderd? Maar we doen in dit artikel een poging. Overdosering kan leiden tot een hoge C/N verhouding waardoor heterotofe bacteriën de autotrofen gaan verdringen. Heterotrofen groeien ongeveer vijf maal sneller dan autotrofen. Bij voldoende organische koolstof zal het meeste ammonia worden verwijderd door heterotrofe ammonium reductie waarbij biomassa en proteïne wordt geproduceerd. Om dezelfde hoeveelheid NH4-N om te zetten wordt er op heterotrofe wijze tot 40 x meer biomassa geproduceerd dan op autotrofe wijze ( nitrificatie).EblingEnCo2006-06) Tevens zal op plaatsen waar heterotrofe denitrificatie plaats heeft nitraat onvoldoende vlug worden aangevoerd met tot gevolg dat sulfaatreductie kan optreden wegens de behoefte aan een andere zuurstofbron. Een biofilm kan sulfide gaan produceren wegens onvoldoende nitraat daar in een evenwichtige biofilm HS anaeroob wordt omgevormd naar zwavel of sulfaat waarvoor nitraat nodig is dat daardoor wordt omgevormd naar stikstofgas N2 en het wordt verwijderd. Het is een normaal onderdeel van de werking van een biofilm en van het denitrificatieproces
Het spreekt vanzelf dat dit gevolgen kan hebben in een ZMAS en niet alleen wanneer de biomassa niet tijdig wordt verwijderd of geconsumeerd. Bij gebruik van biofilters zal het leiden tot verstoppingen.

Een combinatie van BADES met VODKA is zeker niet aan te raden.

Gebruikers van een assimilatiemethode zoals de vodka methode, en in het bijzonder gebruikers van biopellets in reactoren kunnen worden geconfronteerd met een fosfaattekort (niet tegenstaande er fosfaat aanwezig is in de waterkolom kan er tekort ontstaan door onderlinge concurrentie, in een gelimiteerde ruimte zoals in reactoren) wegens de veel hogere biomassa productie. De assimilatie wordt afgeremd en is niet meer in verhouding met de dosering. Indien onvoldoende nitraat wordt verwijderd of opgenomen in verhouding tot de koolstofdosering wordt, ingegeven door het slechte resultaat, in vele gevallen de dosering nog verhoogd met tot gevolg een hoge C:N verhouding wat een explosieve groei van biomassa veroorzaakt wanneer voldoende fosfaat beschikbaar komt, bijvoorbeeld na het voederen, en een verhoogde concurrentie tussen de verschillende bewoners voor het beschikbaar gesteld fosfaat en andere basis elementen.DeHaesCMF2016)

Hoeveel NH4-N er dagelijks wordt geproduceerd hangt in de eerste plaats af van de dagelijkse hoeveelheid voedsel en de samenstelling daarvan in % proteïne. In de veronderstelling dat alle voedsel wordt geconsumeerd kan een conversie worden gemaakt naar de NH4-N productie zoals hier uitgelegd.

Het C/N gehalte bepaalt in grote mate ook de verhouding autotrofe en heterotrofe denitrificatie in BADES reactoren. In denitratoren zonder zwaveltoevoeging is het een limiterende factor.

Het doseren van organische koolstof houdende stoffen is een toepassing dat kan bijdragen tot het onder controle houden van nitraatopbouw in voedselarme aquaria. Zeker wanneer de dosering wordt beperkt tot wat echt nodig is ter bevordering van de heterotrofe denitrificatie.
Wanneer er te veel wordt gedoseerd of wanneer wordt gestreefd naar een hoge assimilatie en dus een hoge aangroei bestaat het risico voor het tijdelijk of totale verlies van het biologisch evenwicht door het verstoren of onderbreken van de bestaande stikstofkringloop wegens de invloed op nitrificatie en denitrificatie, het bodemleven en de werking van levend steen. Bij hoge doseringen zal de stikstof uit alle beschikbaar ammonium en ammoiak worden gehaald ammonium reductie genoemd, waarbij er geen nitraat meer wordt gevormd maar wel 40X meer bacteriële groei dan wanneer dezelfde hoeveelheid ammonia wordt gereduceerd door nitrificatie.EblingEnCo2006-06) en eventueel zal ook nitraatstikstof worden gebruikt voor celopbouw als er nog voldoende bouwstoffen aanwezig zijn. Wetende dat van de geproduceerde proteîne en biomassa slechts een gedeelte kan wordt verwijderd door een afschuimer moet hier terdege rekening mee worden gehouden.

Wanneer de VODKA methode (assimilatie) wordt toegepast is het van belang te weten hoeveel de dagelijkse ammonia productie ongeveer bedraagt. Dit kan worden afgeleid van de hoeveelheid voedsel die wordt aangereikt en de samenstelling er van ( % proteïne) of door metingen van de evolutie van het nitraatgehalte. Om het nitraatniveau te doen dalen moet slechts iets meer dan de dagelijkse stikstof overproductie dagelijks worden verwijderd.
Het stimuleren van explosieve groei van micro-organismen wordt best vermeden daar die groei in eerste instantie nitraatvorming voorkomt door de onderdrukking van nitrificatie maar nitraat slechts opneemt in laatste instantie daar de voorkeur wordt gegeven aan ammonia.

De vodka methode geeft mij geen enkele controle over het gebeuren. We voegen stoffen toe aan het water die van nature niet in zeewater voorkomen, zoals azijn, suiker en vodka, en waarvan we het effect op lange termijn niet gekend is.FeldmanMaers2008-08) FeldmanMaers2008-9)


Dieter Brockman, één van de drijvende krachten achter de Berlijnse methode, zei in 2004 in een intervieuw met Roger Vitko : “Het Internet is evenveel een vloek aan hobbyisten als het is een zegen. Het bevat vele valse verklaringen en slecht doordachte hobbyist “experimenten” die worden geaccepteerd als feit. RVitko2009-09) Met name bedoelde hij het toevoegen van wodka in een rif aquarium als voorbeeld, aanhalend dat dergelijke experimenten geen plaats hebben in een verantwoord reefkeeping , en dat veilige koolstofbronnen al bestaan, als ze nodig zijn.
De hoeveelheid nitraat en fosfor die effectief wordt verwijderd is op voorhand niet in te schatten en het systeem berust volledig op een derde pijler, de afschuimer, waarvan we weten dat deze slechts selectief micro-organismen verwijdert. Daar bovenop het feit dat slechts die organismen die zich in de waterkolom bevinden in aanmerking komen om eventueel te worden verwijderd.
Gewenste en ongewenste organismen worden gestimuleerd evenals de vorming van bacteriële film op ongewenste plaatsen met verstoring van nitrificatie en denitrificatie tot gevolg. Een correcte dosering is moeilijk en tijdrovend.

We weten door uitgebreid en grondig wetenschappelijk onderzoek onder meer door het Department of Chemistry van The Pennsylvania State University dat slechts ongeveer 25% tot 35% van de aanwezige organische koolstof , afhankelijk van de gebruikte afschuimer, wordt verwijderd. FeldmanMaers2010) Een deel ervan is afkomstig van micro-organismen en bevat ook P en N.FeldmanEnCo2010-02) Hiermee is bewezen dat een afschuimer voedingstoffen verwijdert uit de waterkolom. Doch slechts selectief.

De bottom line ten aanzien van de hypothese koolstof doseren is duidelijk; de grondbeginselen van deze theorie lijken stand te houden in een experimentele toetsing. Het doseren van koolstof doet de bacterie populatie in de waterkolom stijgen. En afschuimen verwijdert bacteriën samen met de opgeslagen voedingsreserves. Het wetenschappelijk basisprincipe van deze toepassing is bewaarheid.FeldmanEnCo2011) Dit wanneer alle bouwstoffen in voldoende mate aanwezig zijn?
De resultaten suggereren alleen dat ELK metaboliseerbare koolstofbron, of het nu een onbekend organisch “materiaal” is van het oppervlak van een plastiek vat of opzettelijk toegevoegde koolwaterstoffen, de bacteriegroei zal voeden in een C-beperkte omgeving zoals, blijkbaar, aquariumwater. Een plastiek emmer schoongemaakt met leidingwater en vervolgens met gedestilleerd water tussen twee gebruiksdoelen in, de emmer te spoelen met 1 M HCl, een 1 Molar/liter zoutzuur oplossing, gevolgd door gedestilleerd water. Dit protocol, dat de typische procedures weergeeft die door een aquariaan kan worden gebruikt bij de reiniging van opslagtanks voor hun make-up water of voor het houden van een zout water reserve, draagt duidelijk bij aan een organisch-rijke omgeving die bacteriegroei bevordert. Deze waarneming kan van belang zijn voor aquarianen die geloven dat ze hun tanks met bacteriën (“probiotica”) moeten bezaaien als onderdeel van een koolstofdoseringsschema om voedingsstoffen te verlagen, en daarom overwegen om een bacterieel “elixer” aan te schaffen om dit zaaien tot stand te brengen.FeldmanEnCo2011).

Het toevoegen van preparaten bestaande uit gevriesdroogde bacterieculturen in combinatie met koolwaterstoffen wordt via commerciële kanalen voorgesteld als een ideale oplossing. De juiste samenstelling van deze preparaten blijkt in vele gevallen niet achterhaalbaar. Meestal doen deze preparaten wat ze beloven, zoals elke toevoeging van organische koolstoffen. Dat ze meer doen dan toevoegen van organische stoffen is zeer twijfelachtig. In alle geval ondersteunen ze de handel.

In zee zijn nodige bouwstoffen als mineralen in zeer lage hoeveelheden aanwezig, in de mate dat ze deel uitmaken van de watersamenstelling, doch de aanvoer is onuitputtelijk. Wat betreft de mineralen opgeslagen in organisch materiaal is het aanbod zeer veranderlijk. In een ZMAS moet er worden voor gezorgd dat er geen gebrek ontstaat door toevoeging van aangepast voedsel en of waterwissels met water gemaakt met een geschikt zoutmengsel.

Een artikel verschenen in Reefkeeping.com dat tracht licht te scheppen in de duisternis en zeker het lezen waard voor zij die Engels verstaan met als titel: Vodka Dosing…Distilled! A Powerful Method for the Reduction of Nitrates and Phosphates within the Reef Aquaria by Nathaniel A. Walton (Genetics) and Matt Bjornson (Stony_Corals)
Het artikel begint met de volgende waarschuwing, vrij vertaald: De volgende informatie wordt verstrekt ter overweging, dit met betrekking tot een onderwerp dat door enkele van de beste geesten in de hobby in vraag wordt gesteld. Het doel van deze kolom is bijeen brengen van vele bepaalde discussies en ze te comprimeren naar een gebruiksvriendelijke lay-out. De bedoeling van de informatie in deze artikelen is om te helpen voeden en hopelijk verbeteren van de hobby, terwijl het kan helpen van weloverwogen beslissingen te nemen betreffende aquaria onderhoud. De auteur aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele gevolgen die uit het gebruik van deze informatie kan voortvloeien.WaltonEnBjornson2008-08)

Ook in dit artikel vindt men het NIET nodig om rekening te houden met de dagelijkse stikstof productie en heeft men bijgevolg geen enkel idee hoeveel van een koolhydraat moet worden gedoseerd om het niveau te laten dalen.

Veel leesgenot http://reefkeeping.com/issues/2008-08/nftt/index.php

Hoeveel moet worden gedoseerd om het nitraat niveau te laten dalen?
Hoeveel moet worden gedoseerd om één gram biomassa te genereren, afhankelijk van het gebruikte koolhydraat?
Hoeveel koolhydraat moet dagelijks worden gedoseerd wetende dat er ongeveer 8 gram biomassa nodig is om één gram NH4-N op te assimileren?
Moet men zich baseren op het nitraat niveau of op de dagelijkse nitraat productie?
Hoeveel van de gecultiveerde biomassa wordt effectief verwijderd?

Indien bovenstaande vragen niet met zekerheid kunnen worden beantwoord lijkt het mij niet verstandig om onverantwoorde risico's te nemen.

In een normaal gevoederd aquarium zal ongeveer 1/3 van het geproduceerde ammonium worden gereduceerd door heterotrofen die gebruik maken van de organische koolstof aanwezig in organisch afval afkomstig van onder meer uitwerpselen en ontlasting en 2/3 autotroof door nitrificatie en foto-autotrofe assimilatie, algen en cyano's, gebruik makend van alkaliniteit en CO2 als koolstofbron. Afhankelijk van de samenstelling, de C:N verhouding van het aangereikte voedsel, zal er weinig afval overblijven. De groei van de heterotrofen wordt natuurlijk beperkt door de beschikbaarheid van bruikbaar organisch afval waardoor dit laatste volledig wordt opgeruimd, het is de limiterende factor voor heterotrofe groei en voor de heterotrofe assimilatie van stikstof en fosfor.
Wat gebeurt er als dit evenwicht wordt verstoord door een hoge beschikbaarheid aan organische koolstoffen niet afkomstig van organisch afval? Wat als organische koolstof niet meer de limiterende factor is voor de groei maar fosfaat. Zal het organisch afval nog worden verwerkt?
Bij een tekort aan fosfaat in de waterkolom valt alle bacterie groei stil zowel heterotroof als autotroof.

Invloed op koralen en het koraalholobiont.

Voor de houder van een rifaquarium is dit een zeer belangrijk gegeven. Welke invloed heeft het toevoegen van organische koolstoffen zoals koolhydraten op koraal, aanwezig in een gesloten aquariumsysteem? Voor het gebruik van koolhydraten is reeds lang geleden gewaarschuwd en het toevoegen van vodka gebeurt dan ook met een zeer verdunde oplossing om het effect van direct contact met de dosis tot een minimum te beperken. Wij gaan er van uit dat een abnormaal hoog DOC gehalte zeer stresserend is voor koralen en verbleking kan veroorzaken. Meer hierover in een artikel over verbleking. Overdosering, moeilijk te vermijden indien wordt gedoseerd gebaseerd op het nitraatgehalte, wordt best vermeden, dit om de negatieve invloed van een hoog DOC gehalte op koraal tot een minimum te beperken. Het werd aangetoond in dit artikel betreffende de vodkamethode dat de aanwezigheid van koolhydraten dodelijk kan zijn voor koralen. (Anthias 2020)

Vodka, redder in nood.

Help, er zit ammonia in mijn aquarium!
Een meer en meer voorkomend probleem sinds de verbanning van het bio-filter en nog steeds zeer onderschat. Het is een sluipende moordenaar, ook bij aanhoudende relatief lage waarden. En weinigen zullen het verband leggen.
Het treedt ondermeer op wanneer na langere tijd doseren van organische koolstoffen plots wordt gestopt of na een periode van doseren gebaseerd op het nitraatniveau plots de dosissen worden gehalveerd wanneer het beoogde niveau wordt gemeten. In dat geval wordt het dikwijls aangetoond door het zo genaamde ”nieuwe tank syndroom” en het verschijnen van bruine aanslag.
In dat geval moet de dragende capaciteit onmiddellijk worden hersteld door het hervatten van de doseringen welke dan daarna zoals het hoort zeer geleidelijk kunnen worden afgebouwd.

Het doseren van ethanol is een effectieve manier om een bij een hoge aanwezigheid van ammonium ( meer dan 0,1 ppm TAN) in te grijpen en het peil van vrij ammonium in een korte tijdspanne te verlagen. Bij een peil van 0,4ppm TAN is onmiddellijk ingrijpen aan te raden.
Een fles vodka of graanjenever zonder toevoegsels van smaak en kleurstoffen, haal het in huis. Het kan van pas komen en niet alleen op een winterse avond aan het haardvuur.
Doseer in verhouding tot de gemeten ammonium hoeveelheid maar niet alles in eens. Verspreid de dosis over een dag.
De dosering zal een explosieve groei veroorzaken die het ammonium zal opnemen uit de waterkolom. Na de explosieve groei komt het gezamenlijk afsterven wat een volgende dosis vereist. Indien niet wordt ingegrepen zal men met regelmaat moeten blijven doseren en maakt men het systeem volledig afhankelijk van deze doseringen. Het uitbreiden van het systeem met een goed biofilter zoals een BADES biofilter is in dat geval aan te raden.
Voorkomen is beter dan genezen. Zorg voor voldoende bijkomende dragende capaciteit door het verhogen van het nitrificerend vermogen zodat de doseringen traag kunnen worden afgebouwd. Zie ammonium reductie.

Het bio? In een BBS wordt de stikstof van door nitrificatie gereduceerd ammonium onmiddellijk effectief verwijderd uit het aquariumsysteem. Voor het effectief verwijderen van een als overbodig beschouwde stikstofreserve is men aangewezen op denitrificatie. Dit kan veilig en eenvoudig met een SBNMS.

Bouwstoffen

Zoals de naam zegt wordt er door doseren van koolwaterstoffen alleen koolstof en waterstof toegevoegd. De rest van de bouwstoffen moet worden gevonden in de waterkolom. Om één gram nitraat op te nemen voor celsynthese is er ongeveer 100 mg fosfaat nodig.

Een zeer laag fosfaatgehalte aanhouden door toepassing van een fosfaat absorbeerder is niet combineerbaar met het doseren van organische koolstoffen.

De N:P verhouding is mede bepalend voor de groei.

Het toevoegen van organische koolstofverbindingen zal alleen effect hebben als alle bouwstoffen, nodig voor de groei en ademhaling, in voldoende hoeveelheden aanwezig zijn. Zoals reeds vermeld zijn deze bouwstoffen in zeer kleine hoeveelheden aanwezig op het natuurlijk rif. De bouwstoffen die worden opgenomen worden constant vervangen, de aanvoer is onuitputtelijk. Niet zo in een aquarium.

Bacteriën geven de voorkeur aan ammoniak als stikstofbron. Om nitraat te gebruiken moeten ze het nitraat intern omvormen naar ammoniak waarvoor niet alleen veel meer energie nodig is maar vooral ook veel meer ijzer. De groei wordt drastisch afgeremd bij een beperkt aanbod van ijzer en wanneer nitraat moet worden gebruikt als stikstofbron.KirchmanEnCo2003)

Wat wordt verwijderd door de afschuimer?
Levende bacteriën worden slechts zeer selectief afgeschuimd. Sommige soorten wel, anderen niet. Ze worden letterlijk afgeschuimd, verwijderd gedragen door het schuim. Als bacteriën worden geconsumeerd of wanneer ze afsterven gaan bestanddelen deel uitmaken van het TOC en DOC. Samen met de stikstof worden andere bouwstoffen mee verwijderd. Ongeveer 25% van het DOC, max +- 35% wordt op deze manier afgevoerd FeldmanMaers2010), de rest van de bouwmaterialen en de stikstof komt uiteindelijk terug in de waterkolom.
Om één gram stikstof op te nemen uit de waterkolom wordt er ongeveer 8 gram proteïne geproduceerd.EblingEnCo2006) Gans anders dan bij denitrificatie waar alle stikstof wordt verwijderd en de meeste bouwmaterialen in het water ter beschikking blijven van andere organismen en koralen. Om één gram ammonium-stikstof bij middel van nitrificatie om te zetten naar nitraat wordt slechts 0,20 gram proteïne geproduceerd of ongeveer 40x minder en nog eens zoveel om het nitraat door denitrificatie te verwijderen uit het systeem en dus niet alleen uit de waterkolom.

Een groot deel van de geassimileerde bouwstoffen komen terug ter beschikking door afbraak en mineralisatie. Het is echter onmogelijk om juist te bepalen hoeveel mineralen en sporenelementen worden verwijderd door een afschuimer en of opgenomen en het is dan ook moeilijk om te bepalen hoeveel van welke bouwstoffen moeten worden aangevuld. Volgens Randy Holmes Farley is aanvullen niet nodig, met uitzondering misschien van ijzer.HolmesFarley2006-08) Men gaat er van uit dat alles wordt ingebracht met de normale voeding.

Koolstof wordt op natuurlijke wijze ingebracht door foto-autotrofe organismen, die CO2 gebruiken en alkaliniteit vastleggen voor hun groei. De samenstelling van de cellen en verhoudingen bouwstoffen van phythoplankton is gemiddeld ongeveer hetzelfde als de bouwstoffen die bacteriën nodig hebben.
Bentische algen kunnen naar verhouding zeer hoge hoeveelheden koolstof bevatten, tot 5x meer. Bij een hoog gehalte van bouw- en voedingsstoffen wordt hun groei aangewakkerd en leggen zij CO2 vast waardoor veel organische koolstof wordt geproduceerd dat later vrij komt wanneer ze afsterven of worden geconsumeerd. Op deze manier wordt de C/N verhouding natuurlijk aangepast.
Het aanbod van organische koolstof wordt beperkt door het belangrijke werk van de reducenten, welke buiten datgene nodig voor hun eigen celopbouw alles omzetten in CO2, CO2 welke wordt gebruikt door de producenten van organisch materiaal, de foto-autotrofen, ten gunste van de consumenten. Op deze wijze regelt de natuur groei en houdt de aangroei onder controle.

Wanneer een hoge C:N verhouding ontstaat kan er door de zeer hoge groei een tekort ontstaan aan andere bouwstoffen waardoor de groei vertraagd, een signaal voor de bacteriën om reserves koolstof op te slaan voor later gebruik. Deze stoffen, PHA's, zijn de koolstofverbindingen waarmee biopellets worden gemaakt.
Wanneer verder wordt gedoseerd kan er bij het ter beschikking komen van voldoende bouwstoffen een explosieve groei ontstaan wegens de zeer hoge beschikbaarheid van organische koolstof. Bacteriële mist! Door het plotse hoge verbruik van zuurstof en stikstof en andere bouwstoffen blijft dit mogelijk niet zonder gevolgen voor andere organismen en bewoners, vooral voor diegenen die plaatsgebonden zijn. En dan denk ik wat betreft een rif aquarium in de eerste plaats aan koralen en wat er dan gebeurt in het koraal holobiont.

Een te hoge beschikbaarheid van organische koolstofverbindingen betekent dat overheersende heterotrofe groei zal beslag leggen op de meeste bouwstoffen en op de consumptie van ammonia waardoor de geïnstalleerde nitrificerende capaciteit wordt afgebouwd, denitrificatie wordt vervangen door DNRA waardoor de stikstof ter beschikking blijft voor snelle groei.

Explosieve groei, bacteriële bloem.

Zuurstof

Eén gram actief groeiende bacteriën in zeewater verbruiken gemiddeld 30 cc zuurstof per uur bij 22°C terwijl zeedieren slechts 0,002 tot 1,0 cc zuurstof per uur per gram weefsel verbruiken bij dezelfde watertemperatuur.FDeGraaf1969-52)

Volgens Ebling2006: Per gram NH4 gereduceerd wordt autotroof ongeveer 4,18 gram zuurstof verbruikt. Heterotroof (vodka) zal hiervoor 4,71 gram O2 nodig zijn.

Het klopt niet dat het toevoegen van koolwaterstoffen al het zuurstof opgebruikt zoals wel eens wordt geopperd daar het gebruikte ammonium niet kan worden gebruikt voor nitrificatie en er slechts een meerverbruik van +- 0,6 gram O2 is per gram ammonium gereduceerd. Zie ammonium Reductie

Wel kan het zuurstofverbruik door r-strategisten zeer vlug gebeuren wat plaatselijke voor een tijdelijk tekort kan zorgen. Maar dit kan geen probleem zijn bij voldoende waterbeweging en gasuitwisseling . . Commerciële producten die koolwaterstoffen bevatten worden meestal geleverd met het voorschrift te zorgen voor voldoende zuurstof en of het plaatsen van een zuurstofsteentje.

De biofilm

Wat is het effect van het toevoegen van koolwaterstoffen op een normale nitrificerende biofilm? Op de werking van biofilters, levend steen,diepe zandbodem? Op denitrificatie?

De dragende capaciteit van een aquariumsysteem wordt bepaald door de hoeveelheid ammonium welke kan worden gereduceerd in een bepaalde tijdspanne. In een normaal systeem is er altijd meer stikstof ter beschikking dan organische koolstof ( een deel van de koolstof is geconsumeerd en opgeslagen in biomassa, een deel wordt omgezet naar anorganische koolstof CO2 tijdens het afbraakproces) Het grootste deel van de ammoniumreductie wordt uitgevoerd door autotrofe nitrificatie.
Nitrificatie is vooral oppervlakte gebonden, op wanden, pompen, steen, zand enz.. HolmesFarley2007-02) alhoewel vele r-strategisten in de waterkolom nitraat kunnen produceren en reduceren blijft het aandeel zeer beperkt. Wanneer er in de waterkolom meer organische koolstof aanwezig is als opneembare stikstof dan ontstaat er een hoge C:N verhouding en zal het meeste ammonium uit de waterkolom zijn opgenomen alvorens het de biofilm kan voeden. Daar alleen de buitenzijde van de biofilm in rechtstreeks contact komt met de waterkolom kan de biofilm niet concurreren met vrij in het water levende organismen. Dit geld voor alle nodige bouwstoffen. De hoge aangroei van de heterotrofe bacteriën zal een grote invloed hebben in de groei en behoud van de biofilm. de concurrentie voor stikstof, zuurstof, fosfaat, mineralen en andere bouwmaterialen kan niet worden gewonnen. Het toevoegen van organische koolstof supplementen kan grote gevolgen hebben voor de groei van de aanwezige nitrificerende en denitrificerende biofilm. Het verlies van de nitrificerende capaciteit en de bijhorende dragende capaciteit moet worden gecompenseerd door een verhoogd aanbod van organische koolstof en aanhoudende bacteriële groei. Het herinstalleren van een verdwenen nitrificerende biofilm kan niet van één dag op de andere en vraagt tijd, ongeveer 15 tot 20 dagen.

De accumulatie van biologisch afbreekbare organische koolstoffen en koolwaterstoffen in het water van aquacultuur systemen ondersteunt de heterotrofe activiteit en maakt het mogelijk om de competitieve mechanismen voor zuurstof, voedingsstoffen en plaats tussen chemoautotrofe nitrificeerders en heterotrofen tot stand te brengen, wat een verlaging van de nitrificatie-snelheden veroorzaakt (Zhu en Chen, 2001; Michaud et al., 2006). MichaudEnCo2015)

Michaud en Co besluiten na een grondig onderzoek betreffende de invloed van de C:N verhouding op de biodiversiteit in verschillende soorten biofilters en de verschillende bio-chemische processen: Eén van de belangrijkste aspecten voor het verbeteren van de betrouwbaarheid en de duurzaamheid van RAS is een goed beheer van de biofilter bacteriepopulaties. Biofilms, complexe gemeenschappen van interacterende micro-organismen die reacties op chemische stressoren integreren (Schreier et al., 2010), spelen een belangrijke rol in alle aquatische ecosystemen vanwege hun cruciale positie op het raakvlak tussen fysisch-chemische en biotische componenten. Desalniettemin is het een relevante vraag of het mogelijk is om de samenstelling van een microbiële gemeenschap te wijzigen in een omgeving zoals een biologisch filter, waarin directe microbe controlerende systemen (bijvoorbeeld wateruitwisseling, UV-desinfectie, etc.) niet echt effectief zijn.

In dit werk wordt aangetoond dat koolstofconcentratie in het water niet alleen de biofilter-nitrificatie-efficiëntie beïnvloedt, maar ook de microbiële gemeenschapsstructuur. Dit versterkt het idee dat het verhogen van de koolstofverwijderingsefficiëntie het risico van proliferatie van snelgroeiende r-strategen bacteriën, uiteindelijk inclusief pathogenen, vermindert, maar zeker zuurstof verbruikt, filters verstopt en potentieel schadelijke stoffen vrijgeeft.MichaudEnCo2015)

Het doseren van koolwaterstoffen heeft tot gevolg dat de geïnstalleerde dragende capaciteit van het systeem verschuift van nitrificatie naar assimilatie. Dit kan ongewenste gevolgen hebben indien met het doseren van koolwaterstoffen wordt gestopt of de dosering drastisch wordt gewijzigd. Het onstaan van het nieuwe tank syndroom is niet ondenkbaar, zeker wanneer bio-pellet reactors worden gebruikt in recent opgestarte systemen. Ook kan de zeer hoge behoefte aan bouwstoffen, indien niet toegevoegd, mogelijk tekorten doen ontstaan die bij het beschikbaar komen kunnen leiden tot kortstondige explosieve groei ( gevolgd door explosieve afbraak).

Actieve kool GAC

Als AK wordt gebruikt vormt de geabsorbeerde organische stoffen een voedingsbron voor allerhande bacteriën. Er treed ook denitrificatie op. Wat is de invloed van het wijzigen van de C:N verhouding op het gebruik van AK?

De biofloc technologie

Het zo snel en effectief mogelijk opgebruiken van de ammoniak productie door het ondersteunen van een heterotrofe, op groei gebaseerde dragende capaciteit. Het systeem laat een zeer hoge bio-belasting toe en heeft bewezen zeer hoge productie mogelijk te maken. Is een manier om afval, organische en anorganische verbindingen, te recycleren in voedsel. Het systeem is gebaseerd op constante groei De biofloc technologie werd geïntroduceerd in de jaren zeventig en wordt heden algemeen toegepast voor de kweek van garnalen en vissoorten zoals tilapia. Algemeen toegepast in ZMAS. Kan worden toegepast in refugia als biofilter en als voedselbron. De basis van het biofloc systeem is het aanhouden van een hoge C:N verhouding. Er wordt geen op nitrificatie gebaseerde dragende capaciteit geïnstalleerd. Nitrificatie treedt wel op op de biovlokken. In biofloc installaties wordt de met afvalstoffen geproduceerde proteine gebruikt als voedsel en omgezet in biomassa van het kweekdier . Alvorens de groei en aangroei stopt wordt de biomassa geoogst en dus verwijderd.
Het aanhouden van een hoog C/N ratio wordt soms ook toegepast voor tijdelijke opstellingen zoals bij tentoonstellingen of handelsbeurzen, showaquaria met een zeer hoge maar tijdelijke bezetting. Na ontmanteling komen de dieren hopelijk in een andere en meer stabiele omgeving terecht. Op biofloc heeft remineralisatie plaats, nitrificatie maar ook aerobe denitrificatie. aerobe denitrificatie wordt beinvloed door de grootte van het biofloc.
SND treedt op in microbiële stromen als gevolg van DO-concentratiegradiënten. Een verkleining van de floc-grootte van 80 naar 40 µm resulteerde in een verlaging van de SND van 52 naar 21%. Münch et al. Meldden optimale stikstofverwijdering via SND bij een DO-concentratie van 0,5 mg / l. Beun et al. gaf aan dat wanneer de DO lager was dan 1,6 mg / l, al het nitraat dat door nitrificatie werd gevormd, gedenitrificeerd was.BernatEnCo2007) SND staat voor simultane nitrificatie en denitrificatie.

Invloed op nitrificatie

Bacteriën prefereren ammonium als stikstofbron om te groeien en zullen slechts nitraat gebruiken indien er onvoldoende ammonium kan worden aangevoerd.

Daar de stikstofbron ammonium betreft wordt de C:N verhouding bepaald door het aanwezig TAN (Total Ammonia Nitrogen) en niet door het aanwezig nitraat.

De invloed van het doseren van koolwaterstoffen op de nitificerende capaciteit wordt door vele gebruikers onderschat. Het gevaar zit in het feit dat door het langdurig aanhouden van een hoge C:N verhouding de nitrificerende capaciteit in die mate wordt afgebouwd dat het systeem afhankelijk wordt van een constante hoge groei capaciteit, met alle gevolgen van dien wanneer door één of andere reden met het doseren van koolwaterstoffen wordt gestopt, zeker wanneer de gebruiker zich niet bewust is van dit feit. Ook wanneer de groei plots wordt onderbroken wegens een gebrek aan één van de andere noodzakelijke bouwstoffen kan dit gevolgen hebben voor de continuïteit van het systeem. Daar het herinstalleren van voldoende nitrificerende dragende capaciteit dagen tot weken kan duren behoort het ervaren van het nieuwe tank syndroom, de opbouw van ammoniak, tot de mogelijke gevolgen. Daar de gevolgen zich in de meeste gevallen slechts veel later zullen manifesteren wordt meestal het verband niet gelegd.
Het doseren van koolwaterstoffen bevordert de groei van snelgroeiende heterotrofe bacteriën. Dat is de bedoeling. Bacteriën prefereren echter ammoniak in plaats van nitraat als stikstofbron voor groei. Daar het deel ammonium dat wordt geassimileerd door de geïnduceerde groei niet ter beschikking komt van de traag groeiende autotrofe nitrificeerders zal de nitrificerende capaciteit worden afgebouwd waardoor minder nitraat zal worden geproduceerd. Velen zullen dit beschouwen als een goede zaak. Dit heeft tot gevolg dat de dragende capaciteit, gebaseerd op het vermogen om ammonium te reduceren, verschuift van autotrofe ammonium reductie naar heterotrofe ammoniumreductie. Een hoog C:N gehalte aanhouden heeft tot gevolg dat de geïnstalleerde dragende capaciteit gebaseerd op nitrificatie verder wordt afgebouwd en in extreme gevallen zelfs verdwijnt.
Een ander gevolg is het feit dat door een verminderde autotrofe groei minder organische koolstof wordt ingebracht daar autotrofe nitrificeerders CO2 gebruiken als koolstofbron voor groei. Daar de autotrofe groei echter 40x kleiner is dan de heterotrofe groei voor het reduceren van dezelfde hoeveelheid ammonium is het effect op de inbreng van natuurlijke organische koolstof van minder belang. De assimilatie van NH4-N door nitrifieerders is laag.
In een nitrificerende biofilm zijn de nitrificeerders slechts een minderheid van de totale bio-load van de film. Bij een hoge C:N verhouding worden bijkomede bouwstoffen gevonden in de afbraak van de nitrificerende biofilm. Stikstofassimilatie door nitrificeerders kan worden geschat op basis van een typische N: C-verhouding van bacteriële biomassa [0,2 mol N (mol C) -1 (Fagerbakke et al., 1996)] en de koolstofopbrengst op ammoniak of nitriet [0,13 mol C ( mol N omgezet) -1 (Prosser, 1989)]. Dit resulteert in een assimilatieverhouding van slechts 2,6%.GieskeEnCo2003)

Wanneer met doseren van koolwaterstoffen wordt gestopt wordt dit best zeer traag afgebouwd, over een periode van minstens twee weken, dit om met zekerheid voldoende dragende capaciteit te behouden.

Bacteriële groei verbruikt zeer veel zuurstof. Ook nitrificatie heeft een grote behoefte aan zuurstof. Daar bij het toevoegen van koolwaterstoffen de r-strategisten al het beschikbaar ammonium snel zullen opgebruiken zal het zuurstof verbruik min of meer worden gecompenseerd daar nitrificatie wordt beperkt

Eén gram actief groeiende bacteriën in zeewater verbruiken gemiddeld 30 cc zuurstof per uur bij 22°C terwijl zeedieren slechts 0,002 tot 1,0 cc zuurstof per uur per gram weefsel verbruiken bij dezelfde watertemperatuur.FDeGraaf1969-52)

.

Invloed op denitrificatie

Ongeveer 15 % van de nitraatreductie uitgevoerd door denitrificatie wordt uitgevoerd door DNRA

Normaal zal + - 15% van de totale nitraatreductie door denitrificatie DNRA zijn, uitgevoerd door anaërobe heterothrops, die organische koolstof nodig hebben. Denitrificatie verwijdert stikstof uit het systeem door het te transformeren naar N2, stikstofgas. DNRA houdt de stikstof in het systeem en transformeert het naar NH3. Er is aangetoond dat DRNA wordt bewerkstelligd door de beschikbaarheid van organische koolstof en zal toenemen in verhouding tot de hoeveelheid aanwezige organische koolstof. Bacteriën die DNRA uitvoeren, groeien tweemaal zo snel als heterotropische denitrificeerders en DNRA zal meer denitrificeren en ammoniak produceren bij een hoge C: N-verhouding.

Het op een hoge C: N-verhouding houden zal niet alleen de nitrificatie beperken en de nitrificatie capaciteit verminderen, zo zal de draagkracht van het systeem verschuiven naar heterotrofe ammonium reductie, maar zal ook de productie van stikstofgas worden beperkt, waarbij stikstof in de systeem beschikbaar blijft om de groei te ondersteunen. Dit betekent dat de dragende capaciteit van het systeem volledig afhankelijk kan worden van de dagelijkse dosering. Er wordt niet alleen 40x meer biomassa geproduceerd om dezelfde hoeveelheid NH4-N (ref: http://www.baharini.eu/baharini/doku.php?id=nl:makazi:het_water:ammonium_reductie) te verminderen, maar ook twee keer zo veel om dezelfde hoeveelheid NO3-N te verminderen terwijl niets uit het systeem wordt verwijderd.

In elke nitrificerende biofilm heeft ook denitrificatie plaats. dit kan oplopen tot de verwijdering van ongeveer 16% van het in de film door nitrificatie geproduceerd nitraat. Wanneer de biofilm groeit op zwavelgranulaat onder bepaalde omstandigheden tot + 90%. Door het afbouwen of zelfs verwijderen van de nitrificerende capaciteit wordt tevens een groot deel van de totale denitrificerende capaciteit verwijderd. Het toevoegen van koolhydraten heeft ook een hogere zuurstofvraag (BOD) tot gevolg en bijgevolg ook een verhoging van de mogelijkheid tot anaerobe denitrificatie.

Er wordt vaak gezegd en geschreven dat het doseren van koolhydraten zeer onschuldig is, dat is het niet!

Er wordt ook beweerd dat alleen wanneer de geproduceerde biomassa wordt geoogst stikstof wordt verwijderd. Dat is niet volledig juist daar het toevoegen van koolhydraten ook het aandeel aerobe denitrificatie Verhoogt.

Als ze om een ​​reden worden gebruikt, moeten koolhydraten worden gedoseerd gebaseerd op een bekende en meetbare parameter, bijvoorbeeld op basis van de dagelijkse NO3-N overproductie, dit om te allen tijde een hoge C: N-verhouding te voorkomen. Dit houdt in dat slechts kleine dosissen kunnen worden toegevoegd welke dan moeten worden gespreid over de dag ( nacht inbegrepen) om een correct bepaalde dagelijkse dosis toe te voegen.

Aerobe denitrificatie

In een aquarium heeft aerobe denitrificatie plaats en afhankelijk van de omstandigheden kan dat hoog oplopen, doch is zeer onbetrouwbaar. Met zekerheid draagt aerobe denitrificatie bij tot stikstofexport. Het mag worden aangenomen dat het toevoegen van koolhydraten daar een invloed op heeft. Aerobe denitrificatie is speciaal, vooral daar het kan worden doorgevoerd indien er geen DOC aanwezig is in het water, dit niet tegenstaande het wordt uitgevoerd door heterotrofe bacteriën welke organische koolstof nodig hebben . Dit komt door de vorming van Poly-B-hydroxybutyrate (PHB) in de cellen. Wat belangrijk is dat werd vastgesteld dat aerobe denitrificatie wordt beïnvloed door de grootte van de aanwezige bio-vlokken en toevoeging van koolhydraten. In afvalwater met acetaat nam de hoeveelheid gereduceerde stikstof als gevolg van aërobe denitrificatie toe tot 22,5 mgN / l.BernatEnCo2007)

Het is dus niet zo dat toevoeging van organische koolstof alleen invloed heeft op de opname van stikstof door assimilatie en heterotrofe groei maar ook een effect heeft op aanwezige aerobe denitrificatie en de totale heterotrofe denitrificatiecapaciteit.

Het correct doseren van organische koolstof supplementen heeft bijgevolg een gunstig effect op de stikstofexport.

In hoge voedingssystemen is het het corrigeren van de koolstofbeschikbaarheid soms een noodzaak voor het sluiten van de voedselkringloop.

Invloed op de ecosystemen

Gezonde ecosystemen zijn onderhevig aan een beperkte beschikbaarheid van organische koolstof. Een gesloten aquarium kan worden beschouwd als een beperkt ecosysteem. Het houden van koralen betreft het verzorgen van een zeer speciaal ecosysteem, het koraalholobiont. In het koraalholobiont wordt in normale omstandigheden het aanbod organisch koolstof geregeld door het koraal, door de afscheiding van mucus. Op deze wijze wordt snelle groei aangepast aan de omstandigheden en blijft er voldoende beschikbaar voor traag groeiende organismen, het Symbiodinium en het koraal. Koralen maken in de natuur vooral gebruik van organische voedingsstoffen afkomstig van het holobiont, van symbiodinium. Hierbij spelen allerlei organismen, bacteriën, archaea, schimmels, virussen, een rol. Het natuurlijk tekort aan organische koolstof maakt dat deze organismen min of meer afhankelijk zijn van het aanbod in de holobiont, een aanbod dat door het koraal zelf kan worden geregeld door de afscheiding van mucus, tevens rijk aan anorganische fosfor.
Het onoordeelkundig doseren van organische koolstof in een besloten omgeving heeft tot gevolg dat ecosystemen worden ontregeld tot er een nieuw evenwicht is gevonden. In sommige gevallen wordt dit evenwicht gevonden zonder dat sommige organismen nog nodig zijn, anderen zullen floreren. In sommige gevallen wordt het evenwicht niet meer hersteld.

Invloed op de totale alkaliniteit

Als men er van uit gaat dat het toevoegen van organische koolstof nitraat assimileert dan wordt de alkaliniteit ondersteund. Dit is ook het geval wanneer er geen organische koolstof wordt toegevoegd en het wordt overgelaten aan aan de natuur om nitraat te assimileren.

Als algemene regel kan men stellen dat assimilatie, het gebruik van stikstof voor het metabolisme, alkaliniteit ondersteunt bij gebruik van nitraat als stikstofbron en alkaliniteit verbruikt wanneer ammonium wordt gebruikt als stikstofbron.

Het meeste stikstof wordt uitgescheiden als ammoniak, wat in een zeewater aquarium grotendeels wordt omgevormd naar ammonium , afhankelijk van de pH. Van NH3 naar NH4, wat de alkaliniteit ondersteunt en de pH verhoogt. De meeste organismen prefereren ammoniak als stikstofbron. Wanneer sneller ammoniak wordt opgenomen als dan wordt ingebracht zal van het ammonium terug ammoniak worden gevormd naar verhouding volgens de veranderende pH. Het direct opgenomen ammoniak zal de transitie niet maken.
In een zeewateraquarium meten we de alkaliniteit inbegrepen het aanwezige ammonium. We starten de stikstofcyclus bijgevolg bij ammonium.
wanneer snelle heterotrofe groei wordt aangewakkerd zal gebruik worden gemaakt van ammoniak als stikstofbron waardoor ammonium wordt omgevormd naar ammoniak, alkaliniteit wordt verbruikt.
Wanneer de gevormde bio-massa mechanisch wordt verwijderd, door bijvoorbeeld een afschuimer, wordt de cyclus niet hersteld en bijgevolg zal door toediening van organische koolstof met als doel het verlagen van het nitraat en fosfaat niveau, misschien een beetje nitraat worden opgenomen maar vooral ammonium gebruikt en zal alkaliniteit worden verbruikt.
Daar als gevolg van het toedienen van organische koolstof bestaande nitrificerende capaciteit wordt afgebouwd, welke activiteit alkaliniteit verbruikt afhankelijk van de ondergrond waarop het nitrificatieproces plaats vindt, zal de totale gemeten alkaliniteit weinig wijziging ondergaan, dit tot de nitrificerende capaciteit volledig is afgebouwd.
Wanneer nitraat, dat wordt gevormd door het nitrificatieproces, wordt gebruikt als stikstofbron voor groei, dan wordt alkaliniteit toegevoegd.
Wordt nitraat effectief verwijdert door een denitrificatieproces en de vorming van stikstofgas dan heeft dat een invloed op de alkaliniteit afhankelijk van welk proces wordt gebruikt en waar het plaats vindt. Heterotrofe nitraat reductie zal de alkaliniteit ondersteunen, bij autotrofe nitraatreductie door zwavelbacteriën is het effect afhankelijk van de gebruikte zwavelbron. In een gewone nitrificerende biofilm wordt voornamelijk HS gebruikt en wordt alkaliniteit ondersteund, wanneer elementaire zwavel wordt gebruikt wordt alkaliniteit verbruikt.
De invloed op de totale alkaliniteit gemeten in de waterkolom hangt in grote mate af van de ondergrond waarop de verschillende processen zich afspelen. Zo zal een nitrificerende biofilm die groeit op een ondergrond rijk aan calciumcarbonaat weinig of geen invloed uitoefenen op de gemeten totale alkaliniteit.

In aquacultuur systemen waarin een zeer hoge C:N verhouding wordt aangehouden en de geproduceerde bio-massa wordt gebruikt als voedingsbron, , meestal voor de cultuur van garnalen, moet worden ingegrepen om de alkaliniteit niet te laag te laten worden, om het water te bufferen.In dergelijke installaties wordt nitrificatie vermeden.

Zie ammonium reductie Zie nitraat reductie.

Anthias 2019

Toevoegen kalkwater

In vele rifaquaria wordt calcium toegevoegd door toevoeging van kalkwater. Soms wordt daarbij azijn toegevoegd om het rendement te verhogen. In dat geval wordt er organische koolstof toegevoegd op basis van de dagelijkse verdamping, zonder rekening te houden met andere parameters. Na het lezen van dit artikel mag het duidelijk zijn dat dit gevolgen kan hebben.

Bepalen van een overdosis

Het bepalen van een overdosis begint met wat als een probleem wordt beschouwd. Vervolgens het bepalen van de hoeveelheid die het probleem veroorzaakt.
Gekende gevolgen van het toevoegen van organische koolstof zijn:
- het volledig verstoren van de stikstof-en koolstofbalans in het aquarium.
- het afbouwen of verwijderen van de geïnstalleerde autotrofe dragende capaciteit (nitrificatie)samen met de denitrificerende capaciteit van de nitrificerende biofilm.
- het verstoren of verhinderen van de samenwerking in het koraalholobiont en andere microbiale leefgemeenschappen.

Elke toevoeging zal de dragende capaciteit wijzigen. Wanneer meer dan de dagelijkse stikstof overproductie dagelijks wordt opgenomen door het toevoegen van organische koolstofverbindingen dan kan er sprake zijn van een overdosis.

Onderzoek betreffende de beschikbaarheid van organische koolstofverbindingen (DOC) gaat dikwijls uit van de het C:N ratio, de verhouding tussen de beschikbaarheid van organische koolstof. Als N wordt de stikstofbron genomen die wordt gebruikt. Bij het doseren van koolstofverbindingen is dit meestal ammonium-stikstof.

Ik laat het aan de lezer over om een overdosis te bepalen, ik gebruik het niet. Wat mij betreft is elke dosis die de natuurlijke verhoudingen wijzigt een overdosis. Ik beschouw het toevoegen van koolwaterstoffen als NIET VEILIG voor het rif-aquarium, aangetoond door verschillende recente onderzoeken betreffende het koraalholobiont. Tevens vind ik het behoud van een autotrofe dragende capaciteit, de productie van nitraat, zeer belangrijk. Anthias2019)

Er bestaat een veel beter en veilig alternatief namelijk algenfilter. Ook een algenfilter zal de stikstofbalans niet herstellen daar ook het algenfilter alle voedingsstoffen opneemt in de natuurlijke verhoudingen waardoor het stikstofoverschot blijft bestaan.

Bezint eer ge begint.

Nitraatassimilatie is onderworpen aan regulering welke kan verschillen afhankelijk van het organisme. Over het algemeen wordt nitraat assimilatie gecontroleerd op transcriptioneel niveau door nitraat- en nitrietinductie en door ammoniumrepressie.Luque-AlmagroEnCo2011-12)

Als ammonium beschikbaar is wordt het gebruik van nitraat en nitriet onderdrukt.

Niet alle bacteriën beschikken over een Nas, over de nodige enzymen om nitraat af te breken en ze zijn niet in staat om nitraat-stikstof te assimileren. Ze zijn gelimiteerd tot het gebruik van ammonium of andere stikstofverbindingen als stikstofbron.
De meeste heterotrofen beschikken wel over een Nas. Typisch voor het Nitraat assimilatie systeem (Nas) is dat het enzym wordt geïnduceerd door de aanwezigheid van nitraat, niet wordt beïnvloed door zuurstof, maar vooral, en dit is zeer belangrijk, dat het enzym wordt onderdrukt door de aanwezigheid van ammonium. De bacterie zal slechts nitraat gaan gebruiken voor celsynthese als er weinig of geen ammonium in de onmiddellijke omgeving aanwezig is. Nitraat wordt in die omstandigheden wel opgenomen voor respiratie daar het Nar enzym zich niets aantrekt van de aanwezigheid van ammonium. Daar Nar zuurstofgevoelig is is het een onderdeel van de anaerobe stofwisseling Zie nitraatreductie. Dit heeft tot gevolg dat alvorens nitraat wordt gebruikt eerst het ammonium wordt opgebruikt en of zoveel zuurstof is opgebruikt dat anaerobe stofwisseling, denitrificatie en of DNRA, plaats vindt.
Daar mogelijk slechts zeer weinig ammonium zal te beschikking blijven voor nitrifificatie zal de aanwezige nitrificerende en denitrificerende capaciteit zeer gelimiteerd zijn. De nitrificerende biofilm wordt afgebroken en de bouwstoffen komen ter beschikking voor de groei van r-strategisten. Bij een onderbreking of onvoldoende aanbod van koolhydraten zal ammoniak zich kunnen opstapelen.

Een aquariumsysteem dat zijn evenwicht heeft gevonden door regelmatig doseren van koolhydraten kan bij het onderbreken van deze dosering onderhevig zijn aan het nieuwe tank syndroom wegens tijdelijke ammonia opbouw door het ontbreken van voldoende nitrificerende capaciteit . Het herinstalleren van voldoende nitrificerende capaciteit kan duren van een paar dagen tot een paar weken.

Bedenkingen

Waarom wordt heden (2018) koolhydraat toevoeging nog steeds bepaald in functie van van het nitraatniveau en wordt het doseren van organische koolstofverbindingen nog steeds gepromoot voor het “verwijderen” van nitraat ?

Meestal gebaseerd op schema's afgeleid van vroegere waarnemingen die niet zijn gedocumenteerd, ik heb er alvast geen gevonden, doses gebaseerd op trail en error zonder grondig onderzoek, zonder kennis over wat die errors zouden kunnen zijn. Bacteriën prefereren ammonium en het nitraatniveau zegt niets over de hoeveelheid stikstof die zonder grote gevolgen voor het systeem mag worden geassimileerd. Overdosing en het aanhouden van een hoog C:N ratio gebeurt meestal volledig onbewust. Na het lezen van dit artikel hopelijk niet meer.

Nitraatopbouw kan worden beperkt door het verminderen van het ammonium aanbod voor nitrificatie zodat de denitrificatie capaciteit in evenwicht wordt gebracht met het nitraatoverschot. Daar in een aquarium vooral een nitrificerende biofilm verantwoordelijk is voor het sluiten van de stikstofkringloop lijkt me dat een piste die moeilijk haalbaar is.
Om het nitraatniveau te verlagen moet slechts iets meer dan de dagelijkse overproductie worden verwijderd. Dit kan door gericht doseren, voldoende om de hoeveelheid stikstof te assimileren welke overeenkomt met de hoeveelheid NO3-N die dagelijks te veel wordt geproduceerd. Op deze wijze wordt de denitrificatie capaciteit niet onmiddellijk afgebouwd, ook niet door een verhoogd DNRA aandeel, en wordt stikstof die nog te veel is effectief verwijderd in plaats van opgenomen in de voedselketen. Ook wordt de verschuiving van de dragende capaciteit naar heterotrofe ammonium reductie (assimilatie) op gerichte wijze tot een minimum beperkt. Men dient er rekening mee te houden dat door het afbouwen van de nitrificerende capaciteit ook de mogelijkheid voor het sluiten van de stikstofkringloop wordt afgebouwd.Anthias2018-03) Zie: correct koolwaterstoffen doseren. Hoeveel stikstof effectief door doseren wordt verwijderd hangt ook af van het feit of dat de stikstofgroep nog gebonden is aan het aminozuur of niet wanneer het wordt afgeschuimd. In alle geval is de effectieve verwijdering van stikstof door het verschuiven van de koolstofbalans beperkt en niet stuurbaar en zeker niet geschikt voor onze doelstellingen.

Het doseren van organische koolstofverbindingen of het ter beschikking stellen via bioballen heeft tot gevolg dat de biomassa in het aquarium stijgt. Er wordt niets van de geproduceerde proteïne effectief verwijderd uit het systeem, uitgezonderd het deel van het deel aanwezig in de waterkolom dat kan worden verwijderd door een afchuimer.
Om 1 gram stikstof te assimileren wordt er +- 8 gram proteine geproduceerd ( +- 35 gram bacteriën), dit komt overeen met ongeveer 20 gram voedsel met een proteïne gehalte van 35%. Het toevoegen van deze hoeveelheid voedsel produceert +- 4ppm nitraat in een 1000 liter aquarium.EblingEnCo2006) Daar slechts een deel wordt verwijderd moet het overgebleven deel worden geconsumeerd. De consummatie als voedsel heeft tot gevolg dat 80% wordt uitgescheiden als ammoniak NH3 dat in zeewater grotendeels wordt omgevormd naar NH4 dit NH4 wordt genitrificeerd naar NO3 waarna de kringloop van het doseren kan herbeginnen. Daar bij elke doseringcyclus ook nitrificatie plaats heeft kan dit van invloed zijn op de alkaliniteit. Dit kan zo blijven doorgaan zolang er voldoende groei mogelijk is om de proteïne productie te consumeren. Na een tijdje doseren van koolwaterstoffen kan men niet meer bepalen of dat het stikstof dat wordt geassimileerd door de dosis van natuurlijke oorsprong is of afkomstig van de verwerking van een vorige dosering.
Bij het gebruik van bioballen is de cyclus meestal van NH4 naar NH4 door heterotrofe ammonia reductie wegens de hoge beschikbaarheid van organische koolstof en dus door een hoog tot zeer hoog C:N ratio. Er zal minder en minder nitraat wordt geproduceerd daar de nitrificerende capaciteit afneemt wat als een voordeel kan worden aanzien zolang er voldoende fosfaat en organische koolstof beschikbaar is. Door de grote aangroei van biomassa is dit om moeilijkheden vragen, zeker op lange termijn. Wanneer koolwaterstoffen worden gedoseerd is het aan te raden om regelmatig te controleren op de aanwezigheid van ammonium.

Bij gebruik van biopellets of wanneer dagelijkse koolhydraten worden gedoseerd is het aan te raden regelmatig te controleren op de aanwezigheid van vrij ammonia. Wanneer in een zeeaquarium ammonium wordt gemeten (TAN) komt er constant ammonia (NH3) ter beschikking. Daar de nitrificatie capaciteit gedeeltelijk of grotendeels wordt afgebouwd moet er steeds meer worden gedoseerd op ammonia opbouw te vermijden. Ammonia is een sluipend gif!

Het moet de bedoeling zijn bij het doseren van organische koolstofverbindingen in de waterkolom om de C:N verhouding laag te houden en op deze wijze heterotrofe ammonium reductie te beperken waardoor voldoende nitrificerende capaciteit aanwezig blijft. Hierdoor wordt het risico dat door toepassing van biopellets aanwezig is beperkt of verwaarloosbaar. Hoe dat moet gebaseerd op het nitraatniveau, daar heb ik heden geen antwoord voor.

Wat moet er uiteindelijk gebeuren met de biomassa die door regelmatig of continue doseren van koolwaterstoffen wordt opgebouwd? Maar geldt dit niet in mindere mate voor elk aquarium systeem? Het doseren van organische koolstofverbindingen wordt veel toegepast in zero emmissie aquacultuur systemen zoals het Belize systeem. Bij deze cultuur systemen wordt de biomassa na verloop van een bepaalde tijd geoogst!

Ik maak me vooral zorgen over het feit dat de dragende capaciteit van het systeem dat bepalend is voor de maximale biobelasting welke bij de opstart werd geïnstalleerd en grotendeels autotroof verloopt geheel of gedeeltelijk zal worden overgenomen of vervangen door heterotrofe ammonium reductie waardoor de dragende capaciteit van het systeem drastisch wordt beperkt wanneer voor één of andere reden de dosering is onderbroken of gestopt. Bij een aangehouden hoge C:N verhouding kan dat de continuïteit van het systeem in het gedrang brengen. Het is aan te raden dat wanneer dosissen koolhydraat worden gehalveerd of gestopt de voeding wordt aangepast of met voederen wordt gestopt.
Indien nitraat wordt verwijderd door denitrificatie oefent dit denitrificatie proces geen enkele invloed uit op de dragende capaciteit.

Het feit dat de dragende capaciteit, het potentieel om ammonia te reduceren, zal worden toevertrouwd aan wispelturige r-strategen in de waterkolom ipv te worden gedragen door de meer betrouwbare K-strategen in een biofilm die amper toezicht vereisen, maar vooral afhankelijk wordt van een grote risicofactor, namelijk dagelijkse menselijke tussenkomst, maakt dat het doseren van koolhydraten niet kan worden aangeraden en is voorbehouden voor ervaren aquarianen met voldoende basis. Een gebruiker die weet waarmee men bezig is.

Waar halen de snel groeiende heterotrofe bacteriën al de bouwstoffen vandaan die ze nodig hebben? Hoogst waarschijnlijk van die organismen die er alvorens met doseren werd begonnen er gebruik van maakten en afsterven. Over welke organismen hebben we het dan?

Ik beschouw de methode als een onderdeel van de voedselketen die wanneer juist toegepast kan bijdragen aan het vinden van een balans. De op deze wijze geproduceerde proteine moet dan worden gebruikt voor de groei en het in stand houden van een planktonpopulatie die geschikt is voor de voeding van vissen en andere dieren zodat weinig of niet meer moet worden bijgevoederd. Voldoende plaats waar deze organismen zich kunnen verbergen om een populatie in stand te kunnen houden is dan ook nodig. Dit kan door het toevoegen van een refugium.

Besluit

Koolstofdosering herverdeelt de beschikbaarheid van stikstofverbindingen en andere elementen! Indien nitraat direct wordt verlaagd als gevolg van koolstofdosering, wordt het systeem een overdosis gegeven en wordt op deze manier een hoge C: N-verhouding gecreëerd die een zeer onstabiele situatie installeert door het draagvermogen te verschuiven van autotrofe naar heterotrofe ammoniumreductie. Het is een keuze om te maken, maar ik geef de voorkeur aan de stabiliteit van een uitgebalanceerd systeem in plaats van afhankelijk te zijn van dagelijkse doses en menselijke fouten.

Het kan dan wel een feit zijn dat wanneer organische koolstof aan het aquarium wordt toegevoegd, de hoeveelheid nitraat in het water kan verminderen, maar het is zeer onwaarschijnlijk dat het nitraat direct wordt verlaagd door koolstofdosering wanneer het op de juiste wijze wordt gedoseerd. Alleen wanneer een te hoge C: N-verhouding wordt aangehouden, kan men verwachten dat nitraat direct wordt geassimileerd. Koolstofdosering zal het ammoniumgehalte uitputten waardoor het niet beschikbaar is voor andere gebruikers en dit kan als een goede of slechte zaak worden beschouwd. Voor mij is het een slechte zaak. De wijze waarop heden wordt gedoseerd houd hier geen rekening mee.

Waarom kan nitraat en fosfaat zich opbouwen in een goed verlicht aquarium en wordt het niet verbruikt door foto-autotrofen die geen organische koolstof nodig hebben en een onbeperkte energiebron ter beschikking hebben? Onvoldoende beschikbaarheid van andere bouwmaterialen kan een logische conclusie zijn !? Wanneer dan organische koolstof wordt toegevoegd, zijn plotseling alle benodigde bouwmaterialen wel voldoende beschikbaar, zelfs om een ​​bacteriële bloei te creëren! Dit betekent dat de door organische koolstof toevoeging bevorderde snelle heterotrofe bacteriële groei de bouwmaterialen gebruiken die onder normale omstandigheden door andere organismen worden gebruikt. Voor snelle groei wordt gebruik gemaakt van ammonium-stikstof. Er is geen bewijs dat de stikstof die wordt gebruikt direct uit nitraat wordt gewonnen, maar het kan! Bij gebruik van nitraat-stikstof hebben deze r-strategisten geen voordeel meer daar zij in het algemeen slechter gebruik maken van nitraat als stikstofbron Omdat het totaal aan beschikbare bouwmaterialen voor groei in theorie hetzelfde blijft, hehalve dan voor organische koolstof, blijven ze beperkt beschikbaar en er is geen reden om aan te nemen dat er plotseling genoeg is om alle beschikbare nitraat te assimileren, iets waartoe de foto-autotrofen niet in staat waren.( heterotrofen hebben maar de helft bio-massa aangroei nodig in vergelijking met algen om dezelfde hoeveelheid ammonium te reduceren maar 40x meer dan nitrificeerders nodig hebben.) Daar de nitraatproductie beperkt is vanwege de vermindering of verwijdering van het nitrificerend vermogen zullen die organismen die er anders ook gebruik van maken er voor zorgen dat het nitraatniveau daalt. Hopelijk kunnen sommige foto-autotrofen helpen! De denitrificerende capaciteit en stikstofexport van nitrificerende biofilms gaat verloren. De verwijdering van nitrificerend vermogen verhoogt tijdelijk de beschikbaarheid van organische koolstof , door overdosering veel bouwstoffen beschikbaar kunnen komen als gevolg van het verval van de organismen, verantwoordelijk voor het behoud van het evenwicht, die nu worden vervangen en weggeconcurreerd in de strijd voor bouwstoffen.!

Het zou geen probleem mogen zijn om het nitraatgehalte te verlagen door extra organische koolstof toe te voegen om de assimilatie van ammonium-stikstof te bevorderen wanneer de toevoeging beperkt is tot de hoeveelheid die nodig is om de dagelijkse stikstof overproductie te assimileren of een klein beetje meer om het niveau te verlagen.

Indien de dagelijkse dosis correct kan worden bepaald, waardoor de op nitrificatie gebaseerde dragende capaciteit niet volledig wordt afgebouwd, kan het doseren van koolwaterstoffen bijdragen voor het veilig controleren van algengroei en waarbij meer stikstof en fosfaat kan worden geassimileerd met dezelfde hoeveelheid bouwstoffen. Een kleine dagelijkse dosis kan voldoende zijn en de dosis moet worden gespreid over de ganse dag verdeeld in zeer veel zeer kleine toevoegingen om groeipieken te voorkomen.

Recent onderzoek betreffende het koraalholobiont bevestigt de belangrijkheid van beperkte beschikbaarheid van organische koolstof. Overdosering die de beperking gedurende een korte of zelfs langere periode opheft heeft moet ten allen tijde worden vermeden.

Daar het ganse ecosysteem is gebaseerd op de natuurlijk beperkte beschikbaarheid van koolstof en ik er van uit ga dat het koraal in staat is deze beschikbaarheid te sturen door het afscheiden van mucus ga ik er van uit dat de gevolgen van het onoordeelkundig toevoegen van organische koolstof in de besloten omgeving van een aquarium de beschikbaarheid van bouwstoffen binnen het holobiont drastisch zal verstoren, in die mate dat het voor het koraal niet langer mogelijk is om de beschikbaarheid af te stellen op de behoefte. Dit lijkt mij vele malen erger voor het voortbestaan van het koraal dan een hoge beschikbaarheid aan voedingsstoffen zoals voor het managen van het rifaquarium vele jaren onterecht werd aangenomen.Anthias2019)

Om een teveel aan nitraat te exporteren kan men gebruik maken van BADES en een SBNMS

CMF De Haes 2016 - 2018
Anthias 2019 - 2020
Alle rechten voorbehouden


#1) CMF De Haes 2019-10
FeldmanEnMaers2008) Feature Article: Total Organic Carbon (TOC) and the Reef Aquarium: An Initial Enquête, deel I ”. Pagina. Https://www.advancedaquarist.com/2008/8/aafeature3.
MichaudEnCo2014) Michaud, Luigi, Angelina Lo Giudice, Filippo Interdonato, Sebastien Triplet, Liu Ying, en Jean Paul Blancheton. “C/N Ratio-Induced Structural Shift of Bacterial Communities inside Lab-Scale Aquaculture Biofilters”. Aquacultural Engineering 58 (januari 2014): 77–87. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2013.11.002.
HobbieEnCrawford1969) RESPIRATION CORRECTIONS FOR BACTERIAL UPTAKE OF DISSOLVED ORGANIC COMPOUNDS IN NATURAL WATERS“’ John E. Hobbie and ‘Claude C. Crawford Department of Zoology, North Carolina State University, Raleigh 27607
EmerencianoEnCo2013) Emerenciano, M., Gaxiola, G., Cuzon, G., 2013. Biofloc Technology (BFT): A Review for Aquaculture Application and Animal Food Industry. https://doi.org/10.5772/53902 http://www.intechopen.com/download/pdf/44409
KirchmanEnCo2003), KirchmanEnCo2003) Kirchman, D., Hoffman, K., Weaver, R., Hutchins, D., 2003. Regulation of growth and energetics of a marine bacterium by nitrogen source and iron availability. Marine Ecology Progress Series 250, 291–296.nitrogen_source_and_iron.pdf
FeldmanMaers2010), FeldmanMaers2010), FeldmanMaers2010) Feature Article: Further Studies on Protein Skimmer Performance — Advanced Aquarist | Aquarist Magazine and Blog [WWW Document], n.d. URL http://www.advancedaquarist.com/2010/1/aafeature .
Dieleman2014) De Wodka-methode - Bestrijding van nitraat- en fosfaat-overschotten in het zeeaquarium – versie 2014 [WWW Document], n.d. URL http://reefsecrets.org/index.php/chemie/chemie-publicaties/de-wodka-methode-bestrijding-van-nitraat-en-fosfaat-overschotten-in-het-zeeaquarium-versie-2014.
EblingEnCo2006-06), EblingEnCo2006-06) Ebeling, J.M., Timmons, M.B., Bisogni, J.J., 2006. Engineering analysis of the stoichiometry of photoautotrophic, autotrophic, and heterotrophic removal of ammonia–nitrogen in aquaculture systems. Aquaculture 257, 346–358. doi:10.1016/j.aquaculture.2006.03.019
FeldmanMaers2008-08) liquid, n.d. Feature Article: Total Organic Carbon (TOC) and the Reef Aquarium: an Initial Survey, Part I [WWW Document]. URL http://www.advancedaquarist.com/2008/8/aafeature3 .
FeldmanMaers2008-9) liquid, n.d. Feature Article: Total Organic Carbon (TOC) and the Reef Aquarium: an Initial Survey, Part II [WWW Document]. URL http://www.advancedaquarist.com/2008/9/aafeature2 .
RVitko2009-09) A History of the Hobby by Roger Vitko - Reefkeeping.com [WWW Document], n.d. URL http://www.reefkeeping.com/issues/2004-09/rv/feature/ The Internet is as much of a bane to hobbyists as it is a boon. It contains numerous false statements and poorly thought-out hobbyist “experiments” which are accepted as fact. (Notably, he referred to using Vodka in a reef tank as an example, citing that such experiments have no place in responsible reefkeeping, and safe carbon sources already exist if they are required.).
FeldmanEnCo2010-02) Feature Article: Elemental Analysis of Skimmate: What Does a Protein Skimmer Actually Remove from Aquarium Water? — Advanced Aquarist | Aquarist Magazine and Blog [WWW Document], n.d. URL http://www.advancedaquarist.com/2010/2/aafeature.
FeldmanEnCo2011), FeldmanEnCo2011) admin, n.d. Feature Article: Bacterial Counts in Reef Aquarium Water: Baseline Values and Modulation by Carbon Dosing, Protein Skimming, and Granular Activated Carbon Filtration [WWW Document]. URL http://www.advancedaquarist.com/2011/3/aafeature .
WaltonEnBjornson2008-08) Vodka Dosing by “Genetics” and “Stony_Corals” - Reefkeeping.com [WWW Document], n.d. URL http://reefkeeping.com/issues/2008-08/nftt/index.php The following information is provided for your consideration in regard to a topic that has been questionedkunnen by some of the best minds in the hobby. The goal of this column is to compact many threads interested in a particular discussion to a user friendly layout. The information contained in these articles is here to help educate and hopefully enhance the hobby, while helping you to make informed decisions on aquaria upkeep. The author(s) assumes no responsibility for any consequences that may arise from the use of this information.
HolmesFarley2006-08) What is Skimming? by Randy Holmes-Farley - Reefkeeping.com [WWW Document], n.d. URL http://www.reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
FDeGraaf1969-52), FDeGraaf1969-52) Frank De Graaf. Handboek voor het tropisch zeeaquarium. Tweede druk. A.J.G. Strengholt N.V. Amsterdam, 1969. blz 52
HolmesFarley2007-02) Ammonia and the Reef Aquarium by Randy Holmes-Farley - Reefkeeping.com [WWW Document], n.d. URL http://reefkeeping.com/issues/2007-02/rhf/.
BernatEnCo2007), BernatEnCo2007) Bernat, Katarzyna, en Irena Wojnowska-Baryła. “Carbon Source in Aerobic Denitrification”. Biochemical Engineering Journal 36, nr. 2 (z.d.): 116–22.
GieskeEnCo2003) Gieseke, Armin, Lotte Bjerrum, Michael Wagner, en Rudolf Amann. “Structure and Activity of Multiple Nitrifying Bacterial Populations Co-Existing in a Biofilm”. Environmental Microbiology 5, nr. 5 (mei 2003): 355–69. doi:10.1046/j.1462-2920.2003.00423.x. https://www.researchgate.net/profile/Lotte_Bjerrum/publication/7430865_Gieseke_A_Bjerrum_L_Wagner_M_Amann_R_Structure_and_activity_of_multiple_nitrifying_bacterial_populations_co-existing_in_a_biofilm_Environ_Microbiol_5_355-369/links/0deec530f316642132000000.pdf
Luque-AlmagroEnCo2011-12) Luque-Almagro, V., Gates, A., Moreno-Vivián, C., J Ferguson, S., J Richardson, D., Dolores Roldán, M., 2011. Bacterial nitrate assimilation: Gene distribution and regulation. https://doi.org/10.1042/BST20110688 https://www.researchgate.net/publication/51818622_Bacterial_nitrate_assimilation_Gene_distribution_and_regulation
nl/makazi/het_water/filtratie/vodka.txt · Laatst gewijzigd: 2020/11/19 11:28 door matricaria
Recent changes RSS feed CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International Donate Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki