Levande sten bryter inte ned nitrat

[Claes_A]

Kanon säger att levande sten bryter ned nitrat. Idén är gammal och 1989 sammanfattar Fosså och Nilsen i sin Korallrevsakvariet (Band 2) resonemanget som senare inte minst via dessa två herrar flyttade från Tyskland via Skandinavien till USA:

 

"Levande sten är mycket porös [...] Med varierande syrekoncentration varierar också bakteriefloran och därigenom försiggår det olika nedbrytningsreaktioner på olika ställen i stenen. Det ser ut som om nitrat inte hopar sig i akvarier som innehåller en del levande sten. Det är kanske detta materials viktigaste egenskap."

 

Men är det så? Vissa har tvivlat (ping @Lasse) , inte minst för att vattengenomströmningen och tillgången på kol inne i stenen borde vara för låg för effektiv denitrifikation.

 

Nu har någon mätt (Tyvärr bakom paywall, finns på ditt universitetsbibliotek eller olaglig rysk server. Skicka mig ett mess om du vill läsa.): https://link.springer.com/article/10.1007/s13131-017-1092-1

 

Det ser inte så förträffligt ut med den levande stenens denitrifierade förmåga ("treatment" är tillsatt levande sten i akvariet):

 

 

 

 

[danne031]

Förlåt men ditt allra första ord, Kanon, vem är det?

 

[Claes_A]

Vi som jobbar för att komplicera språket... Förlåt, jag har suttit och skrivit naturvetenskaplig text i två intensiva dagar, då smyger fikonuttrycken över till svenskan.

 

https://sv.wikipedia.org/wiki/Kanon_(religion)

[mikoto]

Det den översatta termen av "canon", som då tillsammans med kanon betyder ungefär "antagen regel". Så en alternativ start på inlägget kan vara:

 

Inom saltvattenshobbyn är det antaget att levande sten bryter ner nitrat.

 

Kanon är alltså ingen person

 

Intressant ämne! Jag har varit skeptisk men inte helt avvisat teorin.

 

Edit. Jag vågar inte säga att mitt språkbruk är i närheten av Claes. Men min tolkning visar förhoppningsvis iaf vad som skulle sägas iaf.

Ändrat 2 februari 2019 av mikoto

[danne031]

Jaha, jag satt mest och tänkte skoja till det då jag trodde det var en autokorrekt som slagit slint

 

Måste säga att jag inte delar uppfattningen att hobbyn anser att nitrat bryts ner. Det är ju snarare så att man ser nitrat som en slutprodukt som måste exporteras på annat sätt, vanligtvis med kolkälla i olika form, eller genom att odla makroalger.

 

Möjligtvis att man allmänt anser att viss nitrat bryts ner, men sällan till aldrig tillräckligt mycket för att hålla acceptabla nivåer för ett välmående revkar.

[Claes_A]

24 minuter sedan, danne031 sa:

Måste säga att jag inte delar uppfattningen att hobbyn anser att nitrat bryts ner. Det är ju snarare så att man ser nitrat som en slutprodukt som måste exporteras på annat sätt, vanligtvis med kolkälla i olika form, eller genom att odla makroalger.

 

Möjligtvis att man allmänt anser att viss nitrat bryts ner, men sällan till aldrig tillräckligt mycket för att hålla acceptabla nivåer för ett välmående revkar.

 

Man kan säga att du menar att uppgiften om levande stenens förträffliga denitrifierande egenskaper inte tillhör kanon.

 

Kanske har du rätt angående hur spridd denna idé är, jag antog att tanken fortfarande var vanlig eftersom den varit med så länge och dök upp i en granntråd igen.

 

Andra har ifrågasatt levande stenen som biologiskt filter. Här Ronald Schimek 2004 som också beskriver hur levande stenen kom till USA och sågs som denitrifikationsfilter:

 

"The porous nature of the live rock's interior was a ready-made substrate for denitrification bacteria. It seemed like a logical idea at the time, and we all pretty much accepted it. And we accepted it without very much thought. I don't recall anybody asking the really critical question, "How, exactly, do bacteria growing inside of rocks 'filter' aquarium water?" Or, even better, "How, exactly, does water get into and out of live rock?" If anything was said at all, it was something along the lines of, "Bacteria growing on the surfaces of the interior of the rock did the denitrification, and the water flow through the rock was slow, so that the appropriate conditions of reduced oxygen were met to facilitate the whole process.""

 

http://www.reefkeeping.com/issues/2004-05/rs/feature/

 

Ändrat 2 februari 2019 av Claes_A

[stigigemla]

Enligt min och ett antal av mina kunders erfarenhet bryter stenen ned nitrat. Det är lätt att se genom att kar med mycket levande sten får mer fosfatöverskott än kar med mindre.

Det gäller oavsett om man matar så att nitratvärdet håller sig runt 5 - 10mg/l eller om man använder kolkälla för att få ned värdet.

Nästan "Alla" köper fosfatremover för att det blir ett stigande fosfatvärde annars.

 

Om försöket varade 100 timmar är det helt ointressant då man normalt räknar med att det tar en månad att bygga upp bakteriekulturen i stenen när man startar ett akvarium.

[Claes_A]

15 minuter sedan, stigigemla sa:

Om försöket varade 100 timmar är det helt ointressant då man normalt räknar med att det tar en månad att bygga upp bakteriekulturen i stenen när man startar ett akvarium.

 

Rimlig kritik. Men stenen kom inte direkt från naturen utan från ett akvarium.

 

Stenen samlandes in vid " Houhai coral reefs in Sanya,Hainan Province". Sen fick den gå i en "Berlin System" med makroalgsreaktor i minst tre månader före de första experimenten.

 

Vattenvärden i det akvariet var:

NH₄ +<0.03 mg/L

NO₂ –<0.03 mg/L

NO₃ –<0.3 mg/L

 

Det är oklart hur mycket de matade det akvariet. Jag funderar på att om de matade mycket så borde det finns mer nitrater tillgängliga för att göda en denitrifierade bakteriestam. Matade de lite kanske det förklarar resultaten.

 

Det som talar emot detta är att ammoniumoxidationen rullar på bra på stenens yta i ett annat experiment.

 

 

[Lasse]

2 timmar sedan, stigigemla sa:

Enligt min och ett antal av mina kunders erfarenhet bryter stenen ned nitrat. Det är lätt att se genom att kar med mycket levande sten får mer fosfatöverskott än kar med mindre.

Det gäller oavsett om man matar så att nitratvärdet håller sig runt 5 - 10mg/l eller om man använder kolkälla för att få ned värdet.

Nästan "Alla" köper fosfatremover för att det blir ett stigande fosfatvärde annars.

 

Om försöket varade 100 timmar är det helt ointressant då man normalt räknar med att det tar en månad att bygga upp bakteriekulturen i stenen när man startar ett akvarium.

 

Det här kan bero på flera saker som inte har med denitrifikation att göra.

 

För det första skulle jag nog anta att N/P förhållandet i den mat vi ger inte alls matchar N/P kvoten i bentiska alger. Där kan den ofta vara väldig hög - ända upp mot 80/1 hos en del makroalger.

 

För det andra - ett system med en effektiv skummare så kommer mycket av den från maten införda kvävet lämna systemet som utluftad NH3 och N/P kvoten som blir kvar blir ännu skevare.

 

För det tredje - en liten denitrifikation sker säkert men den är - IMO - i stort sett försumbar i ett kar utan införd kolkälla, I de första rapporterna om vodkametoden så visades att nedgången av NO3 började väldigt sent - efter en månad eller mer. Tyder på att kolkällan hade lång väg in till stenen.

 

allt dett ger - IMO - en bättre förklaring till skevheten av N/P i många akvarium än ren denitrifikation från stenen.

 

MVH Lasse 

[stigigemla]

Det tredje argumentet är ju ett argument för att det tar tid att etablera stenen i ett akvarium. Vodka metoden fungerar ju i ett kar utan inredning och ändå tar det sådan tid att etablera en bakteriekultur.

[Christian J]

10 hours ago, Claes_A said:

Idén är gammal

Vad jag läst var det Lee Chin Eng som först lanserade levande sten (och inte gjorde mycket vattenbyten?) på 50-60-talet, jmf http://www.garf.org/news6p3.html (däremot kanske han inte hävdade att just denitrifikation var förklaringen, det vet jag inget om).

 

Quote

Vissa har tvivlat (ping @Lasse) , inte minst för att vattengenomströmningen och tillgången på kol inne i stenen borde vara för låg för effektiv denitrifikation.

Gäller inte det för en Deep Sand Bed också? Låg vattengenomströmning är väl rentav ett krav för att det skall uppstå syrebrist (och därigenom denitrifikation)?

 

Ändrat 2 februari 2019 av Christian J

[Christian J]

8 hours ago, danne031 said:

Måste säga att jag inte delar uppfattningen att hobbyn anser att nitrat bryts ner. Det är ju snarare så att man ser nitrat som en slutprodukt som måste exporteras på annat sätt, vanligtvis med kolkälla i olika form, eller genom att odla makroalger.

 

Möjligtvis att man allmänt anser att viss nitrat bryts ner, men sällan till aldrig tillräckligt mycket för att hålla acceptabla nivåer för ett välmående revkar.

Håller med, exempelvis skrev Alf Jacob Nilsen om levande sten i sina artiklar om "Miniriff" (Tidskriften Akvariet nummer 9 och 10, 1983), men då använde han 25kg sten till 250 liter vatten och bara tre små fiskar. 25kg sten till tre småfiskar (plus koraller och makroalger) är ju inte alltför effektivt med dagens mått, men att alls kunna hålla en låg nitrathalt utan vattenbyten sågs som ett genombrott på den tiden.

 

Å andra sidan skrev Fosså och Nilsen i Korallrevsakvariet Band 1: "På det hela taget har vi ännu inte registrerat nitratkoncentrationer av någon betydelse (över 1-2 ppm) i akvarier med levande sten" vilket låter lite väl optimistiskt (vilken övrig teknik användes, t ex skummare? Hur mycket sten/fisk/koraller/foder användes?).

Ändrat 2 februari 2019 av Christian J

[Christian J]

36 minutes ago, stigigemla said:

Det tredje argumentet är ju ett argument för att det tar tid att etablera stenen i ett akvarium. Vodka metoden fungerar ju i ett kar utan inredning och ändå tar det sådan tid att etablera en bakteriekultur.

Ja om denitrifikation äger rum i levande sten krävs det nog längre tid än studien pågick.

[Lasse]

Det var ympad sten som utsattes för belastningsförsök. Nitrifikationen fick de att fungera ganska snabbt och de borde sett något med denitrifikationen. 

 

Låt oss titta lite på hur mycket maten belastar vattnet med kväve. I modernt torrfoder ä proteinhalten mellan 30 och 40 %. Låt os räkna lågt på 30%.1 gram torrfoder innehåller då ca 300 mg proteiner. Hur mycket kväve innehåller då proteiner. En siffra att kring 20 % av proteinerna består av rent kväve är ett genomsnitt. 20% av 300 mg blir 60 mg rent kväve. Matar vi nu med 5 gram per dag i ett akvarium på 300 liter så kommer andelen kväve vara 5000*03*02 mg.= 300 mg. Utslaget på ppm (mg/l) blir det då ca 1 ppm rent kväve per dag. Vi säger att vi bygger in 50% av det i olika biomassor - återstår 0,5 ppm N per dag - vi förlorar - låt oss anta 20 % av det som NH3-N - återstår då ca 0,4 ppm rent kväve per dag -som vid fullständig nitrifikation omvandlas till ca 4,4*0,4 ppm NO3 till 1,7 ppm ökning per dag av NO3 nivån

 

Även om jag räknar fel med 50 % så visar räkneexemplet att vi tillför rätt mycket NO3 per dag vid normal matning.

 

MVH Lasse

[stigigemla]

5 gram är väldigt mycket. De burkar jag säljer innehåller 28 eller 32 gram. Men proteinhalten är högre, drygt 40%.

 

[Christian J]

5 minutes ago, Lasse said:

Det var ympad sten som utsattes för belastningsförsök. Nitrifikationen fick de att fungera ganska snabbt och de borde sett något med denitrifikationen.

Att nitrifikationen gick snabbt kanske berodde på att den äger rum närmare ytan på stenen (där det är syrerikare)? Om denitrifikation äger rum djupare in  (där det är syrefattigt) så bör det ta längre tid för NO3 att diffundera in dit.

[Claes_A]

Jag tror vi har hamnat lite fel i diskussionen om vi menar att denitrifikationen sker djupt inne i stenen. I andra system sker denitrifikationen ganska ytligt i mikromiljöer som är syrefattiga och där bakterierna också kan få tillgång till nitrat som produceras lokalt av nitrifierarna. Ett exempel på en sådan plats skulle kunna vara de undre delarna av det tunna biofilmslagret på den levande stenens yta. (Jag tänker mig att just detta biofilmslager blir tjockare i samband med vodka-dosering (slemmet på glasrutorna) och det är här det kan uppstå lokala syrefattiga miljöer med accelererad denitrifikation.)

 

Artikeln undersöker var bakterier som kan nitrifiera och denitrifiera finns i den levande stenen genom att såga isär stenar och ta prover som analyserades med PCR. De fann att halten bakterier generellt var lägre inne i stenen än vid ytan. Halten av denitrifierande bakterier var i storleksordningen tio gånger högre på ytan jämfört med inne i stenen, det var t o m så att normaliserat till halterna av nitrifierande bakterier så fanns det färre denitrifierare inne i stenen än på ytan. Stenens insida verkar inte vara platsen för denitrifikation.

[Lasse]

Sedan är det så att de flesta bakterier som kan denitriera är fakulativa vad gäller anaerob kontra aerob miljö. De vandrar mellan att använda syre respektive nitrat i förbränningsprocessen i takt med tillgängligt syre. Syre - om det finns är alltid förstavalet. Det gör att de alltid finns på ytan och blir just den delen av biofilmer anaerob och DOC finns tillgängligt så denitrifierar de. 

 

MVH Lasse 

[Claes_A]

12 timmar sedan, Christian J sa:

Vad jag läst var det Lee Chin Eng som först lanserade levande sten (och inte gjorde mycket vattenbyten?) på 50-60-talet, jmf http://www.garf.org/news6p3.html (däremot kanske han inte hävdade att just denitrifikation var förklaringen, det vet jag inget om).

 

Jag kollade i det gamla akvariebibliotek jag har ärvt från min far och denna historia berättas i "The marine aquarium in theory and practise" av CW Emmens 1975 (Jag har dock andra utgåvan från 1985). Emmens mötte Lee Chin Eng när han flyttade till Sydney och bodde där ett par år innan sin död. Där beskrivs Engs systems som "The natural system" utan belysning och med endast en syresten bubblandes. Ett tunt lager sand, mycket koraller (främst LPS) levande som algtäckta (möjligen levande sten?) och anemoner som hämtades direkt från havet. Några få fiskar som inte åt upp de lägre djuren för effektivt. Akvariet matades med levande föda från havet och från kultur. Det låter inte som de levande-stenhögar som kom senare och ser heller inte ut så på bilden (se nedan).

 

I andra utgåvan har Emmens adderat en referens till levande sten och han gör en poäng att detta är nåt annat än Lee Chin Engs system. Han nämner att i en artikel av Trevethick i Marinenews 1983 Sept/Oct (en medlemstidning för Brittish Marie Aquarist Association) så beskrivs import av levande sten, hur man kör in den i två veckor ("cures") för att hantera nitrittoppen från alla döda organismer från transporten och sedan använder den i akvarium som "living rock".

 

När kom levande sten till andra delar av Europa? Holländarna hade ju levande-stenhögar tidigt och se har ju också en kulturell länk som är mycket stark med Indonesiens levande-stenexportörer.

 

Denna bild av Dr. H.R. Axelrod på Lee Chin Eng är äldre än 50 år och saknar rimligen verkshöjd så jag vågar lägga ut den:

 

 

 

[stigigemla]

Jag kommer inte ihåg året exakt men någon gång mellan 1971 och 75 försökte en handlare sälja på mig levande sten. (1975 började jag med kallt salt.)

För övrigt tror jag symbiotiska koraller är minst lika bra som levande sten på att hålla ned näringsvärdena i ett akvarium.

De tar upp löst organiskt kol och små partiklar förutom att de tar upp de oorganiska näringsämnena. Och åtminstone de arter som är odlade i akvarium sedan länge har en god förmåga att ställa om sitt näringsintag efter vad som är tillgängligt.

[Christian J]

4 hours ago, Claes_A said:

Jag tror vi har hamnat lite fel i diskussionen om vi menar att denitrifikationen sker djupt inne i stenen.

Sant, "djupare" skall ses som relativt. (Förr trodde jag att det krävdes minst 5-10 cm djup, men efter att ha sett den släta vita kalkstenen inuti kluvna stenar har jag tvivlat.) Poängen är att anaeroba bakterier måste förbruka nitrat i en syrefattig region för att en nitratgradient skall uppstå och mer nitrat kan diffundera dit från det fria vattnet.

 

2 hours ago, Lasse said:

Sedan är det så att de flesta bakterier som kan denitriera är fakulativa vad gäller anaerob kontra aerob miljö. De vandrar mellan att använda syre respektive nitrat i förbränningsprocessen i takt med tillgängligt syre. Syre - om det finns är alltid förstavalet. Det gör att de alltid finns på ytan och blir just den delen av biofilmer anaerob och DOC finns tillgängligt så denitrifierar de.

Kanske tillgången på syre kan begränsas av långsam lokal vattengenomströmning, och då borde väl även tillförseln av nitrat gå lika långsamt? Alltså blir denitrifikation under sådana förhållanden en långsam och (därför även ineffektiv) process. För att ta reda på exakt hur (in)effektiv den är borde kanske en studie pågå iaf några månader.

 

 

Ändrat 3 februari 2019 av Christian J

[Christian J]

2 hours ago, Claes_A said:

Det låter inte som de levande-stenhögar som kom senare och ser heller inte ut så på bilden (se nedan).

 

I andra utgåvan har Emmens adderat en referens till levande sten och han gör en poäng att detta är nåt annat än Lee Chin Engs system.

Vad jag läst verkar det allmänt vedertaget på Internet att Eng var först med levande sten (det behöver förstås inte vara sant för det). I GARF-länken ovan står det t ex:

 

"Merrill traveled to Singapore to meet Mr Eng. He introduced Mr Eng's natural method of salt water aquarium keeping to North America at an APPMA show in the early 1960's. He also imported live rock from Eng. The live rocks were cured in tide pools to let some items die off that were not as prone to survive shipping and reef aquarium living."

 

2 hours ago, Claes_A said:

När kom levande sten till andra delar av Europa? Holländarna hade ju levande-stenhögar tidigt och se har ju också en kulturell länk som är mycket stark med Indonesiens levande-stenexportörer.

Berlin-metoden (som ju baseras på bl a LS) verkar ha utvecklats på 70-talet, så allra senast då gissar jag. Däremot kan det ju diskuteras hur vanligt förekommande det var, kanske det bara var ett dussin akvarister involverade i början.

 

Jag började med saltvatten 1985 ungefär, då köpte jag ett par små stenar i Göteborgs akvariebutiker.

 

[Claes_A]

Här är en tysk artikel om Berlinmetoden: https://www.korallenriff.de/artikel/478_Filtersysteme_-_Das_Berliner_System.html#kommentare

 

Samma berättelse som i Fossås gamla böcker: Peter Wilkens och akvarister i Berlin (inklusive Dietrich Stüber) kör metallhalogen, hög vattenrörelse, massor av levande sten och skummare. Just det ja, denitrifikation anges ske inne i de porösa levande stenarna: "Der Vorteil des lebenden Gesteines ist das dieses sehr porös ist. Deshalb findet auch im inneren eines lebenden Steines die für den Nitratabbau wichtige Denitrifikation statt."

 

Wilkens verkar inte ha listat ut det där med levande sten när han bor i Hamburg 1971. I hans bok från det året "Niederen Tiere im tropischen Seewasseraquarium" (Ungefär: Lägre djur i det tropiska havsvattensakvariet) finns skummare och ozon beskrivet (med hänvisning till R. Lowak och G. Hückstedt) men inga levande stenar. Inredningen föreslås bestå av kalk- och sandsten och samt döda korallskelett. Fokus är på nitrifikation och ordet denitrifikation återfinns inte i registerdelen.

 

Nio år senare, 1980,  tackar han ett stort nätverk av akvarister i förordet till sin Niederen Tiere im tropischen Seewasseraquarium II, inklusive akvarieföreningen i Berlin. Nu finns de levande stenarna med som "levande revstenar" och han beskriver inkörning av ett 300 L akvarium med 50 kg levande sten. Vidare beskriver han hur ett nytt akvarium ackumulerar nitrat för att den senare ska sjunka. Här hittar vi patient zero för denitrifikationen i de levande stenarna:

 

"Månad fjorton återfinns i bottnen, men även särskilt i större bitar av levande revstenar, olika denitrifierande bakterier." (Min översättning)

 

 

 

[Christian J]

4 hours ago, Claes_A said:

Vidare beskriver han hur ett nytt akvarium ackumulerar nitrat för att den senare ska sjunka.

Detta fenomen har jag nog inte hört talas om förut, brukar det gå till så? Kanske beror minskningen på att korallernas förbrukning då börjat ta överhanden, men det skulle också kunna vara så att nitrathalten måste stiga för att kunna bygga upp en bakteriepopulation i syrefattiga delar av akvariet (inklusive stenen). Naturligt havsvatten innehåller ju ganska lite nitrat, så eventuella denitrifikationsbakterier finns kanske inte i stor mängd i stenen på korallrevet.