Współczynnik Redfielda – żegnaj cyjano, żegnajcie glony…

 

Bartek Stańczyk

Zanim w akwarystyce morskiej upowszechniły się nowoczesne metody filtracji, akwaryści opierali się o proste zasady znane im od lat. Jedną z takich żelaznych zasad jest Współczynnik Redfielda opisujący zależność pomiędzy ilością  azotu (N) do fosforu (P) w wodzie morskiej. Zastanawialiście się kiedyś, czemu czasami w  akwariach z wysokimi nutrientami brak jest plag, a w akwariach z zerowymi azotanami i fosforanami cięgle trwa walka z plagami? Odpowiedź znajdziecie poniżej.

PS. Jeśli tekst się Wam spodoba, zostawcie lajka i komentarz…

Wstęp

Chyba każdy akwarysta w swojej karierze spotyka się co jakiś czas z plagami cyjanobakterii czy glonów. To w przypadku zbiorników dojrzewających są całkiem normalne zjawiska. Wtedy poziomy nutrientów z reguły szaleją, więc nic dziwnego, że plagi z tego korzystają. Co jednak mają powiedzieć ci, którzy mają zerowe poziomy azotanów i fosforanów i regularnie borykają się z nalotami cyjano?
Przy okazji jakichś poszukiwań w necie na jednym z for holenderskich trafiłem na stary wątek z 2003 roku, w którym jeden z akwarystów opisywał swoją walkę z ciągłą obecnością sinic. Większość osób, która doradzała owemu akwaryście, sugerowała, że skoro jest cyjano, to znaczy, że woda ma zbyt dużo nutrientów.
Problem w tym, że wszystkie testy wykazywały, że w akwarium poziomy NO3 i PO4 były na niewykrywalnych poziomach. Ów akwarysta, natrafił na badania na temat stosunku biopierwiastków N i P na rafach koralowych. Po czym ku zdumieniu wszystkich zaczął dolewać azotany do akwarium. Po kilku tygodniach, ku jeszcze większemu zdziwieniu forumowiczów po cyjano nie zostało ani śladu.
Po jakimś czasie na stronie http://buddendo.home.xs4all.nl/aquarium/redfield_eng.htm#gemeten pojawił się artykuł opisujący Współczynnik Redfielda. Napisałem do autora Charlesa Buddendorfa i uzyskałem pozwolenie na użycie artykułu na moim blogu.

Współczynnik Redfielda – skąd się wziął?

W 1934, na potrzeby swojej publikacji Amerykański oceanograf Alfred Redfield badał wodę z różnych oceanów i odkrył, że stosunek azotu do fosforu N:P w badanych próbkach wynosił 20:1 (dopiero później skorygował to do 16:1) i był zbliżony dla większości morskich materii organicznych. Co więcej, był relatywnie stały dla różnych szerokości geograficznych.

Alfred C. Redfield

Alfred C. Redfield – (ur. 5/11/1890 – zm. 17/03/1983) amerykański oceanograf – odkrywca zasady stechiometrycznego stosunku węgla, azotu i fosforu. (źródło: http://www.aslo.org/photopost/showphoto.php/photo/1338/title/ac-redfield/cat/510)

Redfield zauważył, że stosunek ten jest podobny do stosunku azotu i fosforu w planktonie morskim. Zaraz potem postawił pytanie: „co zależy od czego?”  Blisko ćwierć wieku głowił się nad tym, aby w swojej pracy z 1958 roku zaproponować tezę, że skład morskiej materii organicznej wynika ze składu wody morskiej. Przy okazji rozciągnął swoje badania na węgiel uzyskując stosunek C:N:P – 106:16:1. Współczynnik Redfielda jest jedną z fundamentalnych zasadą biologii morskiej. Przyjęło się oznaczać go literami RR (Redfield’s Ratio)

Współczynnik Redfielda w akwarium

Jakie znaczenia ma powyższa wiedza dla nas – akwarystów? A no, wydaje się, że ma całkiem duże. O ile nikt z nas testując wodę, nie bawi się w badanie ilości azotu i fosforu, o tyle każdy z nas wykonuje testy na azotany i fosforany. Aby obliczyć ilość azotu, trzeba by było uwzględnić również azot amonowy i azotynowy, ale zakładamy, że w dojrzałych akwariach są to wartości pomijalne. Jeśli chodzi o fosforany to najczęściej korzystamy z różnorakich testów na PO4, chociaż firma Hanna Instruments wypuściła kieszonkowy fotometr mierzący poziom fosforu. Tak czy siak, znając poziom azotanów i fosforanów, możemy je przeliczyć na azot i fosfor.
Żeby jednak uprościć cały proces możemy skorzystać z poniższej tabeli. Tabela wylicza Współczynnik Redfielda bez konieczności przeliczania nutrientów na ilość azotu i fosforu.

tabela do wyliczeń stosunku redfielda

Za pomocą tabeli możemy wyliczyć szybko wartość RR. Wystarczy odczytać wartość na przecięciu się wyników testów dla NO3 i PO4.

Tutaj dochodzimy do najważniejszego odkrycia. Badania wykazały, że wartości poniżej RR=16 sprzyjają pojawianiu się cyjanobakterii, a wartości powyżej 16 sprzyjają wzrostowi niechcianych glonów. Wynika to z faktu (o którym pisałem przy okazji artykułu o sinicach), że cyjanobakterie w przypadku całkowitego braku azotanów potrafią wytworzyć je sobie z azotu rozpuszczonego w wodzie (N2). Glony tego nie potrafią więc, aby się rozwijać potrzebują minimalną ilość zarówno azotanów, jak  i fosforanów. Z kolei glony, ze względu na większą powierzchnie przyswajania łatwiej wyciągają fosforany z kolumny wody. A jeśli już mowa o zdobywaniu fosforanów… zwróćcie uwagę jak sprytnie robią to cyjanobakterie. Zaczynaja szczelnie pokrywać porośniętą żywą materią organiczną skałę, aby dusić i głodzić życie tam uwięzione. Czy to z powodu odcięcia od wody z pokarmem, czy też od źródła światła. A dekompozycja materii organicznej, to świetne źródło fosforanów.

Wracając do tabeli, to mimo, że wartość idealna to RR=16, to okazuje się, że o ile wynik leży w zakresie 10-22, nie musimy zbytnio się przejmować korekcją. Jeśli jednak wartość RR wykracza poza to optimum, należy poczynić kroki, aby wrócić to zakresu 10-22.

Współczynnik  Redfielda – korekcja parametrów

Jak w takim razie korygować azotany i fosforany? Najpewniejszym sposobem na to jest odpowiednia suplementacja. Do wyboru mamy kilka ogólnodostępnych substancji, które za grosze kupimy w sklepach chemicznych, na Ebayu lub na Allegro. Na podbicie azotanów najlepiej stosować azotan sodu lub potasu NaNO3 lub KNO3. Na podbicie fosforanów nadaje się najlepiej fosforan sodu lub potasu Na3PO4 lub K3PO4. Uwaga, jeśli stosujemy już suplementację potasu za pomocą dedykowanych preparatów, radziłbym do korekcji azotanów i fosforanów stosować substancje nie zawierające potasu (K).
Wracając do Stosunku Redfielda i korekcji nutrientów… Jeśli idealny stosunek N do P to 16: 1, mówimy wtedy że wratość RR=16. Jeśli otrzymana wartość jest niższa, oznacza to, że mamy za mało azotu względem fosforu. Odwrotnie, jeśli wynik RR jest większy od 16, mamy nadmiar azotu.
Wiadomo, że jeśli jeden parametr jest za wysoki, to musimy podbić ten drugi dodając odpowiedni preparat.

Zobaczmy przykład:
NO3 = 7,5mg/l, PO4=0,5 mg/L
RR odczytane w tabeli = 23
Wynik wyszedł wyższy niż 16, oznacza to, że w systemie mamy zbyt dużo azotu w stosunku do fosforu. Żeby uzyskać RR w okolicy 16 musimy dodać odpowiednią ilość fosforanów. Na podstawie pracy Charlesa Buddendorfa, przygotowałem własny kalkulator, który w przeciwieństwie do powyższej tabeli nie tylko oblicza dokładną wartość RR, ale oprócz tego wyliczy odpowiednią dawkę preparatu.

Współczynnik  Redfielda – kalkulator

Kalkulator jest trywialnie prosty w obsłudze. Do samego wyliczenia RR wymaga wprowadzenia poziomu NO3 i PO4. Jeśli chcemy również, aby podał nam dawkę wyrównującą, musimy podać objętość wody netto w systemie, oraz wybrać preparat, którym dysponujemy.
Kalkulator poda również przepis na przygotowanie preparatu. Dawka podawana jest w dwóch formach. Po pierwsze dostajemy informację o ile musimy zwiększyć poziom azotanów lub fosforanów. Po drugie, kalkulator wylicza i o ile zmieni się stężenie NO3 albo PO4 po podaniu 1ml roztworu. Uwaga, roztwór musi być przygotowany według podanej w kalkulatorze receptury.

Stosunek Redfielda - kalkulator

Kalkulator do obliczania Współczynnika Redfielda oraz korekcji dawek

 

Pobierz kalkulator : Download

 

Podsumowanie – WAŻNE!

Powyższą metodę można stosować nie tylko w celu kontroli alg i cyjano, ale również w celu zwiększenia wydajności metod probiotycznych takich jak VSV czy pelletki. W takiej sytuacji może dojść do paradoksalnych sytuacji, kiedy, żeby zbić parametry, musimy podbić parametry.
Dlatego zalecam rozwagę. Jeśli azotany lub fosforany są na bardzo wysokich poziomach, zwiększenie jednego z nich w celu uzyskania RR=16, może być szkodliwe dla zwierząt w akwarium. W takiej sytuacji zalecam większą podmianę wody w celu zbicia parametrów do bezpiecznych poziomów.

Pewnym utrudnieniem w stosowaniu tej metody jest zbyt niska rozdzielczość testów na azotany i fosforany w niskich zakresach. W praktyce oznacza to, że nawet gdy testy pokazują nam 0.00 to na kolejnych miejscach po przecinku coś na 100% jest. Jak więc ustalić wartość RR?

Osobiście nie stosowałem tej metody, bo nie miałem takiej potrzeby, jednak bardzo liczę na Wasze komentarze i opinie – oczywiście jeśli już zdecydujecie się  zastosować RR do walki z cyjano.

Zdjęcie nagłówkowe – Źródło

O Autorze Wszystkie posty

Bartek Stańczyk

Bartek Stańczyk

Jestem pasjonatem mórz i oceanów już od czasów dzieciństwa, a edukacja w dziedzinie biologii morskiej pozwoliła mi na bardziej naukowe spojrzenie na typowe akwarium morskie.

KomentarzeSkomentuj

  • Alfred C. Redfield – (ur. 5/11/1980 – zm. 17/03/1983) – Nie od dziś wiadomo, że 3latek może być Geniuszem :)

    Art. bardzo fajny!

  • Wyjaśniające wiele informacje :-)
    Od kiedy stosuję metodę DSR ciągle szukałem informacji skąd w kalkulatorze są podwyższone wartości NO3 i PO4, jak powszechnie zaleca się zerowe. Teraz nie dziwię się również temu, że przy stosowanym Algae Scrubber fosforany mam niewykrywalne (test Salifert), a azotany się pojawiają.
    Bardzo przydatny kalkulator. Dzięki za jego udostępnienie.

  • Bardzo ciekawy artykuł. Zastanawia mnie tylko jedno. Przy NO3 na poziomie 1 mg/L PO4 powinno wynosić około 0,1 mg/L. Co w takim razie z twierdzeniem, że poziom fosforanów powinien wynosić około 0,03 mg/L?

    • Po pierwsze, w metodzie chodzi raczej o uzyskanie odpowiedniego RR w celu zlikwidowania plag. Jeśli NO3=1mg/L a PO4=0.03mg/L i mamy glony, to według tej metody aby uzyskać RR=16 musimy podbić PO4 do około 0.1mg/L.
      Dopiero wtedy, jak odejda plagi możemy obniżyć NO3 i PO4 , tak aby cały czas trzymały RR w okolicach 16.
      Po drugie, ogólnie nie ma żelaznych zaleceń, żeby trzymać PO4 na 0.03mg/L. Badałem fosforany Hanką na wielu rafach świata i zawsze fosforany były niewykrywalne.

  • Super artykuł i fajny kalkulatorek. Z pewnością przyda się nie tylko do akwarium morskiego, ale i słodkowodnego, gdzie sytuacja jest dość podobna.

  • Rewelacja, zgadza się to z moimi obserwacjami jednak wiedza fachowo przedstawiona pozwala na wdrożenie odpowiedniej suplementacji i sposobu prowadzenia akwarium dzięki pomiarom, a nie samej wizualnej ocenie.
    Dziękuje za kalkulator.

  • Co w przypadku, kiedy no3 jest 0 (salifert) a po4 0,08 (mała hanka) . . . nie mam ani cyjano ani glonów, za to korale są trochę ciemniejsze. . . dążyć do RR ?

    • Jesli nie masz problemow to nie ma co ruszac. RR sluzy w pierwszym rzedzie do usuwania istniejacych plag. Jesli nie masz ani cyjano ani glonow znaczy ze to co robisz utrzymuje biologie na tyle zbalansowana ze zaden gatunek nie rozwija sie bardziej niz inne. Dlatego nie ma sensu poprawiac tego co dobrze pracuje

  • A czy ktoś zamiast dodawać (podawać) np. Azot próbował odjąć za pomocą wkładów filtracyjnych odjąć fosfor? Też powinno działać.

    • Mozna tak, ale pamietaj ze kontrola poziomu adsorbcji takiej dajmy na to rowy czy phosguardu jest nie do przewidzenia. Skad bedziesz wiedzial ile wsypac i jak dlugo trzymac adsorber? No chyba ze planujesz robic czeste pomiary i usuniesz adsorber w momencie uzyskania odpowiedniego poziomu. Ta metoda mogla by byc zalecana przy wysokich poziomach azotanow gdy nie ma mozliwosci podbijania ich jeszcze wyzej.

  • a co jesli mam wysokie no3 50 i nie mam pojecia skąd sie bierze w sumpie silny odpieniacz i dsb po4 cały czas zerowe podmiany robie 50l co tydzien ,to wychodzi na to ze musze podbic po4 do wykrywalnych poziomow tylko ile lac np na 400l netto

    • Nie znam zbiornika, więc trudno mi się wypowiadać. Najczęściej wysokie NO3 wynika z przerybienia systemu. A co do drugiego pytania, to prosze zajrzyj do kalkulatora. Prościej sie nie da :)

  • Dziś zmierzyłem parametry mojej wody i wyszło, że no3 jest w okolicach 5 (salifert) a po4 0.00 (mała hanka). W kalkulator wpisałem 5 i 0.01. Zamierzam podbić po4 do poziomu ok 0.4 (trochę mniej niż kalkulator zakłada) i sprawdzę jak to się odbije na systemie. Aktualnie w moim prawie 8 miesięcznym akwarium walczę z ogromną plagą glonów. Akwa 400l prowadzone na DSB+refugium i odpieniaczu Deltec SC1455.

  • Dzięki za interesujące opracowanie. Akurat na czasie moich problemów przy ponownym dojrzewaniu zbiornika po przeprowadzce do nowego szkła. Szkoda, że na co dzień hobby morskie jest tak daleko od naukowych opracowań, ale ta strona pomału zasypuje tą przepaść. Szukając po różnych forach panaceum na moje cyjano trafiałem na różne porady często sprzeczne ze sobą, które w jednym przypadku pomogły, a w innym przynajmniej nie zaszkodziły. Odciąć światło na kilka dni, wydłużyć świecenie, częste podmiany, żeby wypłukać cyjano, nie podmieniać wody, żeby nie dostarczać nutrientów, zabrudzić wodę dodając detrytus. Wygląda, że to opracowanie świetnie tłumaczy dlaczego tak różne metody mogły zakończyć się sukcesem bądź w innym akwarium porażką. „Brudzenie” wody w akwarium w zależności co kto użył, albo podbijało azot i był sukces, albo fosfor i dalsza klęska. Postanowiłem wczoraj wykorzystać tą świeżo nabytą wiedzę. Pomierzyłem NO3 i PO4, niestety testy JBL (za późno przeczytałem artykuł http://reefhub.pl/domowe-testy-akwarystyczne/), a wygląda, że JBL do fosforanów nie jest najlepszym rozwiązaniem. Wyniki pomiaru NO3 ~0,5 (no tak na siłę próbowałem dojrzeć jakąś barwę na dole skali, PO4 niewykrywalne. Ale i tak postanowiłem podziałać, skoro azot tak niski, to troszkę można dodać. I wlałem zgodnie z kalkulatorem 1ml KNO3 na moje teoretyczne 90l netto, co miało dać +/- 1,5-2 NO3. Pomiar po 2 godzinach mieszania się tego w zbiorniku wyszedł właśnie między 1, a 5 w testach JBL, a falujące czerwone łąki dzisiaj nad ranem prawie zniknęły, odpieniacz pracuje pełną parą. Nie wiem, bo nie miałem drugiego kontrolnego akwarium, czy tak szybki efekt to działanie skoku stężenia azotu, czy po prostu przyszła pora na naturalne wyginięcie cyjano. Oczywiście teraz patrzę z paniką, czy nagle nie ruszą glony bo przedobrzyłem :) . Chyba trzeba rozejrzeć się za jakimś sklepem, żeby zrobić uczciwe pomiary parametrów wody. Jeszcze raz wielkie dzięki za tą stronę.

    • Dziękuję za bardzo miły komentarz. Szkoda, że tak mało ludzi dzieli się wnioskami i efektami swojej pracy z wykorzystaniem wiedzy z RH. Tym bardziej dziękuję Ci za Twój wpis i czekam na dalsze uaktualnienia.

  • Witaj! Zanim zacząłem przygodę z morszczakiem przeczytałem chyba cały Twój blog :) Bardzo dużo rzeczy mi wyjaśnił i nie znalazłem drugiego takiego bloga w sieci. Wszystko ładnie wytłumaczone, nie naukowy bełkot tylko prosto, czytelnie dla przeciętnego zjadacza chleba :) Akwarium mam jakieś 4 miesiące, na początku pojawiały się glony, później przyszedł czas na cyjano, nie mogłem się go pozbyć, praktycznie codziennie je odsysałem i tak w kółko. PO4 miałem niemierzalne (ReefAnalytics), NO3 też spadło do 0-1 (Salifert). Miałem sól KH2PO4 więc zrobiłem roztwór wg. Twojego kalkulatora i podniosłem wartość PO4 do ok. 0.05, zakładając, że NO3 jest w okolicy 0,5 współczynnik wyszedł 15,3. Cyjano zniknęło w oczach, praktycznie z dnia na dzień :)
    Mam tylko pytanie, czy podbijając PO4 można zamiennie stosować KH2PO4, K3PO4 i Na3PO4, czy jest jakaś większa różnica?
    Dziękuję Ci za cenne rady.

    • Dziekuję za miłe słowa.
      Co do pytania, to nie ma większej różnicy, choć decydując się na podbijanie fosforanów K3PO4 musisz uwzględnić obecny poziom jonów K+ w akwarium. Jeśli jest powyżej 450mg/L to sugeruję używać Na3PO4

  • W tej chwili można dosyć łatwo dostać Na3PO4 *12H20 którego nie ma w tym kalkulatorze. Dałoby się tę wersję uwodnienia dorobić? :)

    • Przy okazji przerobię kalkulator, ale na przyszłość licz osobno fosforany i osobno wodę. Pamiętaj tylko, że im bardziej uwodniony związek tym mniej procentowo ma fosforanów.

  • Ja też jak “sebek” miałem NO3 50 a PO4 niewykrywalne. Pomogło dodanie fosforanów, ale robiłem to przez dodawanie niepłukanych mrożonek (ponoć zawierają dużo fosforanów), oraz dodawanie nieprzepłukanego węgla aktywnego (ponoć zawierają dużo fosforanów). Zdziwiłem się jak po tym NO3 nagle i gwałtownie zaczeło spadać.

  • Witam.
    Czy zamiast NA3PO4 lub K3PO4 (brak dostepnosci) mozna zastosowac KH2PO4? Jesli tak w jakich proporcjach?

  • Pytanie.
    Kilka zbiorników z osobnym obiegiem.
    1-NO3-100-korale miękkie – zero glonów, szyby czyszczone raz w tygodniu
    2-NO3-50- ta sama sytuacja
    3-NO3-25- nie mogę zwalczyć brązowych glonów nitkowych
    Co o tym sądzisz biorąc pod uwagę powyższy artykuł ?

    • W kontekscie powyższego artykułu się nie da nic powiedzieć bo tam sprawa opiera sie o stosunek NO3 do PO4, a Ty piszesz o samych azotanach. Z drugiej strony azotany powyżej 50mg/L traktowane są jako toksyczne więc kto wie,m może to właśnie jest powód dla którego nie miałeś probelmu z glonami. Jak to mówił Paracelsus – średniowieczny lekarz – “Wszystko jest albo trucizną albo lekarstwem – zależy tylko od dawki”

  • Świetny artykuł. Teraz wiem czemu nie musiałem czyścić szyb zbyt często. A ostatnimi czasy raz na 2 miesiące boczne i tylna. Zauważyłem Tato raz po przeczytaniu artykulu. Mając NO3 na poziomie 5 i PO4 0,34 nie miałem problemów z glonami, znikały same z szyb co mnie dziwilo. Ale wkladając rowaphos na zbicie PO4 i zbiciu do 0,25 a NO3 dalej 5, glon np zielony powoli powraca na szyby. Zastanawiam się czy nie wynąć rowa skoro wszystko w akwarium pięknie rośnie i polipuje.
    Dzięki za rtykuł.

  • Mam duży problem z zielonymi nitkami od kilku miesięcy i nie wiem jak sie tego pozbyć.
    Moje:
    Po4 -0
    No3 -0
    No2 -0
    Nh3 -0
    PH -8.2
    Ca-420
    Mg – 1140
    Kh 9,3
    Potas 375
    Żelazo 0

    • Parametry sa wzorowe bo glony ciagna wszystkie nutrienty z kolumny wody. Proponuje szczotkowac skale z glonami twarda szczoteczka do zebow. To po pierwsze uszkodzi strukture glonow a po drugie usunie resztki organiczne ktore rozkladajac sie odzywiaja glony.

Zostaw komentarz...

Twój email nie będzie widoczny dla innych. Pola oznaczone gwiazdką są wymagane.