Dupa cum am inceput AICI, continui seria de articole traduse, in speranta ca va ajuta pe cineva in viitor.

Urmatorul articol este o TRADUCERE. Articolul NU imi apartine.

Adresa: http://www.skepticalaquarist.com/phosphate-cycle

"Ciclul fosfatului

Alte cicluri ale nutrientilor sunt mai putin reprezentate decat cunoscutul “ciclu al azotului”. Fosforul, spre exemplu, este un nutrient essential pentru alge, plante si animale, chiar daca “ciclul” sau in acvariu nu este descris prea des.
Desi fosforul este un macronutrient vital necesar tuturor celulelor vii, elementul fosfor este foarte puternic reactive – chiar exploziv – ce nu apare in mod normal in natura sub forma lui neoxidata, ci tot timpul ca fosfat, unde atomul de fosfor este inconjurat de patru atomi de oxygen (PO4); fosfatul este transmis mai departe nealterat in diverse transformari prin care trece fosforul, fie anorganic, mineralizat, fie oraganic, inclus in molecule organice gigant.
Fosfatii organici sunt esentiali: ei formeaza o parte din ADN si ARN; fosfatul este folosit in fotosinteza; in sange, un buffer al fosfatului tine pH ul stabil; iar fosfolipidele sunt componente majore ale membranei celulare. Fosfatul de asemenea participa in fiecare celula vie, prin ATP (adenozin-tri-fosfat), molecula energetica de baza in organismele vii. Mai pe scurt, fosfatii organici sunt peste tot.

Fazele fosfatului

Ciclul natural al fosfatului in ambele forme, organic, unde gruparile PO4 formeaza parti ale moleculelor organice, cat si anorganic, forme mineralizate numite ortofosfati. Acestea se pot lega in lanturi numite polifosfati, care tind sa se rupa.Iar gruparile fosfat de ambele feluri pot fi dizolvate in apa sau pot exista ca particule, fie precipitate, fie absorbite intr-un substrat. Asadar exista multe forme labile si reversibile ale PO4 in acvariu.
Doar fosfatul care este continut in molecule organice poate fi folosit de animale, de la viermi, la pesti sau chiar om. Pe de alta parte, doar ortofosfatii mineralizati in faza lor solubila sunt disponibili pentru alge si plante (anorganici).

Testarea fosfatilor

Kitul pentru fosfati masoara doar fosfatul solubil anorganic. Pentru a masura fosfatul organic, proba trebuie fiarta in acid, completand cu apa distilata, pentru a aduce fosfatul organic la fosfat anorganic solubil. Nu e un proiect pentru bucataria acvaristului.
Activitatea bacteriana modifica rezervele de fosfat organic ale acvariului, mineralizandul sub forma solubila anorganica, in timp ce algele si plantele il leaga din nou la forma organica. Asadar rezultatul testului poate fi diferit a doua zi. Din aceasta cauza eu testez rar PO4 si sunt sceptic in ceea ce priveste rezultatul.
Unii fosfati din mancare sunt metabolizati si depozitati impreuna cu calciul in oasele pestilor, dinti si solzi, unde sunt mineralizati ca fosfat de calciu insolubil, sau apatite. […]
Acizii vor dizolva incet apatite dintr-un cadavru, dar animalele nu pot utilize fosfatul anorganic, mineralizat, chiar daca este dizolvat. In schimb, reactivii fosfati solubili sunt culesi de bacterii si alge si de asemenea folositi sau depozitati de catre plante. Plantele mai dezvoltate au abilitatea de a stoca PO4, astfel incat intr-un sistem acvatic unde plantele sunt majoritare, acestea formeaza un rezervor major de fosfat.
Odata ce fosfatul este depozitat in tesutul plantelor, acesta nu mai este valabil pentru bacterii si alge. In schimb, animalele care pasc sau cele care mananca detritus, asimileaza fosfatul organic. Ceea ce zooplanctonul sau pestii nu pot folosi, excreta prin fecale, unde bacteriile deja au inceput sa actioneze. Asadar, cand plantele sau animalele mor, bacteriile remineralizeaza fosfatul acestora. Ciclul este complet.

Ape bogate si sarace in fosfati

Acest ciclu se desfasoara rapid, atat de rapid incat apele naturale nepoluate sunt foarte sarace in fosfati, ce se pot masura in parti la million. Insa algele pot trai cu o sursa de PO4 de la 1 la 10 ppb (part per billion = parti la million). In lacurile adanci insa, dezvoltarea algelor de apa dulce este limitata de nivelul scazut al fosfatului. Experimente britanice in lacul Windemere au confirmat urmatorul fapt: atunci cand fosfatii au fost scosi din deseurile de apa revarsate in lac dupa 1992, concentratia de “blanketweed” (o alga filamentoasa) si cladophora s-a redus. […]
Contrar, in acvarii, fosfatii sunt de obicei mai mult decat suficienti si ei sunt inculpate pentru expliziile de alge. Desi poate fosfatul si algele sunt raportate una la cealalta in graba, multi dintre noi sunt interesati sa scada nivelul de fosfati. Exista 4 metode principale. Doua dintre ele sunt naturale: ei pot fi asimilati de catre plante (si alge) sau sechestrare prin co-precipitare prin sedimentare. Doua alte tehnici artificiale fac parte din arsenalul filtrarii chimice: fosfatii pot fi precipitate cu aluminiu (AlPO4) sau clorura ferica (FeCl3) sau absorbiti prin granule schimbatoare de ioni.

Surse de fosfat

De unde provine fosfatul din acvariu? Spre deosebire de nitrate, ce sunt generate in mod constant in ecosistemul acvariului din ammoniac, fosfatul nu poate fi generat prin procese biologice. De asemenea, nu exista un stoc de PO4 in atmosfera din care sa ajunga in acvariu, nu exista o faza de gaz a fosforului, precum exista pentru carbonati (CO2) si pentru azot.
Fecalele animalelor contin cantitati semnificative de fosfat. Ganditi-va la pescarus sau la liliac. Fecalele pescarusilor ce mananca pesti sunt atat de bogate in fosfat nemetabolizat ce a trecut prin sistemul lor digestive, incat formeaza principala forma minerala a unor insule oceanice. Similar, sursa majora de fosfat din acvariu provine din mancarea pestilor, unde faina de peste include fosfatul de calciu (apatite, CaPO4) din oase si solzi. Desi ofera furaje sanatoase, fosfatul de calciu este nedigerabil in aceasta forma si trece in fecalele pestilor.
In acvariu, fosfatii organici se gasesc in resturile de plante cat si in fecalele pestilor. Degradarea bacteriana ii va reduce la ortofosfati utilizabili de catre alge. Desi plantele tind sa preia PO4 inainte ca algele sa il poata folosi, acesta este un motiv bun pentru ca sa sifonezi detritusul ce se depune pe suprafata substratului, pentru a tunde frunzele moarte si pentru a curate filtrul.
Fosfatul poate patrunde in sistemul inchis al acvariului si prin alte cai. Fosfatul poate intra in sistem prin diversi conditioneri pentru apa, iar unii bufferi pentru pH pot contine fosfat. Mai poate fi eliberat de unele forme de carbon active granulat; cateva marci de carbon au fost testate de Steven Pro si raportate in articolul sau “Carbonul activate si fosfatii”. De asemenea se gaseste fosfat in lana ce inconjoara radacinile plantelor crescute in sistem hydroponic, daca nu le-ai scos din cosuletul de plastic si cules lana.
Este usor sa elimini toate aceste surse de fosfat din acvariul tau.

Polifosfatii din apa de robinet

Nu e usor sa elimini fosfatii care intra in acvariu prin apa de la robinet. Polifosfatii cu lant lung sunt deseori adaugati in sursa de apa, deopotriva pentru a proteja impotriva coroziunii cat si pentru efectul de scadere a duritatii, atunci cand PO4 inactiveaza ionii de calciu sau magneziu prin sechestrare. Aceste forme de PO4 sunt ortofosfati, ce sunt utilizabili de catre plante si alge. Pentru protejarea acestor fosfati folositor este illegal sa arunci clorura ferica (FeCl) la canal.

Fosfatii si apa albicioasa

Fosfatii prezinta sarcini negative triple puternice, (reprezentati ca PO4-3 ) ceea ce ii fac materie coloidala si particule de humus. Dar acestea atrag cationic incarcati pozitiv, ce se aduna in jur iar fosfatii incarcati negative se leaga de acestia. Incarcatura mare de PO4 in apa poate contribui la apa albicioasa, in timp ce sarcinile negative ce nu sunt inca neutralizate le impiedica sa se aseze. In acvariu aceasta poate fi o problema in acvariile proaspat startate unde laterita este o parte din substrat iar bufferii fosfati forteaza pH ul in jos. […]

Indepartarea fosfatului

Reactiile naturale scad constant fosfatul din apa acvariului. Spre exemplu, fierul este rapid oxidat in apele bogate in oxygen, iar hidroxizii de fier incarcati pozitiv leaga fosfatul din apa si formeaza precipitate ferici ce se depun pe substrat. Imediat voi nota cum poate fi exploatata aceasta reactie pentru a reduce fosfatul din apa. In apele alkaline bogate in bufferi, fosfatul tinde sa se lege direct cu calciul. Asadar, cu un partener sau altul, fosfatul este in mod continuu scos din apa si ingropat in substrat.
Sub straturile de la suprafata ale substratului, pe masura ce gradientul de oxygen scade, ionii fosfat ferric sunt dezlegati. Astfel se elibereaza reactivi de fosfati solubili in porii substratului, de unde radacinile plantelor il pot extrage, dar unde nu este valabil pentru alge. “Adevarat”, spune Diana Walstad, care a explicat aceste lucruri in “Ecologia unui acvariu plantat”, “daca o proba de sol este amestecata cu o solutie concentrata in fosfati, va reduce fosfatii”. Intr-un mediu natural, unde fosfatii sunt legati in sediment, multe plante prefera sa il absoarba prin respiratia radacinilor. Intr-un acvariu fara plante cu radacina, poti observa rapid cum fosfatul se acumuleaza in sediment, scos in siguranta din circulatie, pana probabil vei agita substratul cu un aspirator de substrat, eliberandu-l in apa. O parte din ceea ce determina varsta substratului este acumularea de fosfat; cateodata acvariile stabile atrag probleme cu algele, iar fosfatii din substrat sunt parte din problema. […]

Precipitarea fosfatului cu fierul

Asadar, urmarind ideile de mai sus, pentru a reduce PO4 din apa, unii acvaristi avansati adauga fier, sub forma de clorura de fier (FeCl3), un ingredient ce se regaseste in “EasyBalance” de la Tetra. Aceasta metoda a fost inspirata de catre traducerea lui Peter Peterson, in “Aquatic Gardener”, vol. 7, nr. 1, a unui articol german din “AquaPlanta”. Tehnica este sa reduce usor PO4 adaugand 0.3% solutie de FeCl3 in curs de cateva zile. Paul Sears si Neil Frank au discutat aceasta metoda in “Aquatic-Plants Digest, 4 Apr 1996”.

FeCl3 + 3.H20 -> Fe(OH)3 + 3.HCl
Clorura ferica reactioneaza cu 3 molecule de apa si produce hidroxid de fier si 3 molecule de acid clorhidric.

FeCl3 + Na3PO4 -> FePO4 + 3.NaCl
Clorura de fier reactioneaza de asemenea cu fosfatul de sodium rezultand fosfat de fier si 3 molecula de sare.

2.HCl + Ca(HCO3)2 -> CaCl2 + H2O +2.CO2
Apoi doua molecule de acid clorhidric reactioneaza cu doua molecule de carbonat de calciu (din bufferi) si rezulta o molecula de clorura de calciu, o molecula de apa si doua de dioxid de carbon.

Precipitarea fosfatului cu aluminiu

Alum (fosfat de aluminiu, AlSO4) este un agent de floculare folosit pentru limpezirea apei in multe utilitati publice. Nu afecteaza alcalinitatea. Dizolvat in apa, formeaza o reactie ce poate albi temporar apa timp in care reactioneaza puternic cu fosfatul dizolvat, precipitand ca fosfat de aluminiu insolubil. Acvaristii si cei care au iazuri ce sunt fortati sa controleze algele reducand fosfatul e posibil sa vrea sa foloseasca AlSO4 pentru a flocula PO4 si culege fitoplanctonul in timp ce se aseaza.

Granulele reducatoare de fosfat

Granulele din rasini care absorb fosfatul pot fi incluse in filtrarea dumneavoastra. Tim Hovanec minimizeaza eficienta granulelor reducatoare de PO4 ca actionand prea incet pentru a fi folositoare si apte de a fi colonizate rapid de bacterii ce resolubilizeaza fosfatul absorbit. Bacteriile de la suprafata acestui material filtrant pot sa reelibereze ortofosfatii in apa. O solutie este sa scoateti granulele dupa 24 de ore lasandu-le sa se usuce bine, oprind dezvoltarea biofilmului bacterian. Din experienta mea, plantele sanatoase si o curatenie buna sunt mai eficiente decat mediile filtrante chimice pentru a tine nivelul fosfatului scazut.
Inginerii ce se ocupa cu apele uzate au descoperit ca bacteriile din namolul din instalatiile de epurare au de asemenea o tendinta puternica de a absorbi fosfatul din apele epurate. Astfel, cand ridicati mediul filtrant, scoateti fosfatii organici inainte ca bacteriile sa il poata remineraliza in ortofosfati.

Reeliberarea fosfatului absorbit

In acvariu, fosfatul absorbit in substrat devine solubil din nou in straturile anoxice ale substratului, unde devine utilizabil pentru radacinile plantelor. Daca agiti substratul viguros, acest PO4 solubil este eliberat in apa. Inainte ca sa precipite din nou, este disponibil pentru alge. Aceasta este o cauza de frustrare pentru acvaristii care curata substratul iar curatenia este meticuloasa dar totusi au probleme cu apa tulbure si cu apa verde.

O scurtatura in ciclul fosfatului

Probabil v-ati dat seama din ce am tot spus ca in aceste transformari ale fosfatului in acvariu nu exista un “ciclu” complet. Fosfatul trece prin diverse forme intre mineralizat si organic, ca solutii sau precipitate. Fosfatii sunt reciclati doar la scala planetara, in procese vaste si incite biochimice ce dureaza zeci de milioane de ani. Pe termen scurt, toti fosfatii de pe pamant se afla pe o banda transportatoare ecologica si inceata ce ii depoziteaza intr-un final in straturile de jos a oceanelor. Acolo, miscarile tectonice ii vor face disponibili din nou in viitor. Intr-un ecosystem inchis, precum este acvariul, fosfatul trebuie sa fie continuu reintrodus si apoi este transmutat intre forma organica si forma ortofosfatilor, pana cand intr-un final se pierd prin schimburile de apa, curatarea filtrelor sau tunderea plantelor.

Enzimele numite fosfataze

In ecosistemele acvatice, regenerarea continua a ortofosfatilor din fosfatii organici este asiguata de o serie de enzyme in general numite fosfataze. Aceste enzyme reprezinta cheile de acces catre fosfatul organic, inaccesibil de altfel. Procesul este rapid: ratele de turnover pentru fosfatul cules sunt masurate in minute si ore. Desi multe organisme acvative, de la bacterii si cianobacterii pana la alge sau chiar plante dezvoltate, pot sintetiza aceste enzyme, cele doua surse majore de fosfataze sunt algele si bacteriile aerobe.
Anoxia inhiba producerea si activitatea fosfatazelor: desi straturile anoxice ale unui substrat neplantat pot devein un rezervor de fosfat. Atunci cand nivelurile locale de ortofosfati scad, coloniile de bacterii din biofilm atrag legaturile de fosfat in sediment: in raspuns la nivelul scazut de fosfat anorganic liber, sinteza de fosfataze va porni in 24 de ore sau mai putin.
Invers, rezervele suficiente de ortofosfati tind sa reduca productia de fosfataze, caci organismele aleg in general calea metabolica mai “ieftina”. Acumularea de materie organica determina cresterea populatiilor bacteriene din biofilm. Mai multe bacterii determina o cerere mai mare de fosfor. Cu cat mai putin ortofosfat este disponibil, cu atat mai mult de vine necesara reciclarea locala si mai mult fosfat liber este produs. Asadar este format un fel de sistem de feedback, ce este characteristic sistemului acvatic. Stiati ca aspirarea substratului si resturile de plante ajuta sa tineti in frau nivelul de PO4: acum stiti si de ce. Si acum stiti de asemenea ca acvariul nu va ramane niciodata fara fosfat.

Cyanobacteria si fosfatul?

In ecosistemele marine, cyanobacteria are o rata mult mai mare de productie a fosfatazelor decat algele.Un observator a notat “Aceasta enzima consolidate ofera cyanobacteriei un avantaj asupra algelor in conditii de fosfor limitat in prezenta materiei organice labile (in golful Florida)”. Poate este un indiciu aici pentru exploziile de cyanobacterie ce le intalnim cateodata in acvariile de apa dulce proaspat setate. Straturile de cyanobacterie par sa se dezvolte ca algele iar biofilmul se instaleaza in timp ce PO4 se acumuleaza in sediment. In acvariile noastre de apa dulce, PO4 este rareori limitat, inafara de sistemele abia startate. Poate avea cyanobacteria un sistem similar de cules fosfatul in acvariile de apa dulce?
[..]


Articolul original in engleza: http://www.skepticalaquarist.com/phosphate-cycle


Atentie: Aceasta traducere a fost facuta pentru forumul www.acvariu.ro
Pentru copierea sau citarea acestei traduceri pe un alt forum se cere un link catre acest topic !

Foarte buna initiativa si articolul.
L-am lipit sa poata fi gasit usor.

Multumesc pentru apreciere.

Mai este o traducere, la atelier, ce s-a pierdut printre topicuri: http://acvariu.ro/forum/posts/list/23751.page#p197256 , daca e utila, poate il "lipesti" si pe ala

Bravo Stefan, vezi ca pe site-ul de unde ai luat articolul sint mai multe lucruri interesante,
poate ai timp sa traduci mai multe

Am deja in bookmarks alte cateva link-uri de acolo, doar sa gasesc timp.
Urmatoarea traducere va fi cu un articol primit de la Lucian, de pe aquaticplantcentral.

Am citit tot articolul (si in engleza si traducerea) - foarte buna alegerea lui cat si traducerea.

Insa mi s-a aprins beculetul cu reducerea fosfatilor folosind FeCl3 avand acea observatie ca GFO (Granular Ferric Oxide) absoarbe prea lent si ca media se umple repede cu bacterii care au efectul opus, incearca sa scoata fosfatii de acolo - nenea chiar recomanda sa scoti zilnic media si sa o lasi sa se usuce. Grrr ... nu e ceva ce as vrea sa fac la filtrul extern poate doar sa ai mereu 2-3 reactoare cu asa ceva si sa le inlocuiesti in timp ce restul se usuca.

Totusi, se pare ca utilizarea FeCl3 duce la scaderea kH-ului (Alk) - http://www.lenntech.com/phosphorous-removal.htm ceea ce nu-l face de dorit pentru acvaristica marina.

Pot face si eu niscaiva traduceri. Dati-mi doar linkurile si rezolvam

Un articol referitor la lumina:

http://www.aquaticplantcentral.com/forumapc/lighting/38014-lighting-spectrum-photosythesis.html

Un articol referitor la CO2, dar in aceeasi sectiune a Gazelor dizolvate sint multe informatii utile:

http://www.skepticalaquarist.com/dissolved-co2-ph

Si mai aveam doua articole despre bacteriile autotrofe si heterotrofe de pe oscarfish.com dar vad
ca pe site nu mai exista nimic, poate sint in ceva transformari.