Какво има в KZ SpongePower

[T-rex]

Днес се видяхме с няколко колеги и стана дума за един от работещите препарати, с функция да подхранва гъбите в аквариумите - KZ Sponge Power.



Общо взето, преобладаващо беше мнението,че е източник на силиций, и няма две мнения, че силиций работи добре за подхранване на гъбите.

Но в тази тема, доколкото разбирам са направили спектрален анализ и се оказва, че няма и следа от Силиций , откруват концентрация на оцетна киселина + Манган + Желязо.

Чудя се дали някой има някакви по-дълбоки наблюдения и опит...

[trupai]

Силикати се съдържат в препарата SpongeExcel на Brightwell . За подхранване на гъбите съвсем спокойно може да се използва водно стъкло в минимални количества. Няма възможност от предозиране, като единствен негативен ефект е насърчаване, развитието на диатомеи!

[T-rex]

Забравих да пусна линк към темата в Reef2Reef:
https://www.reef2reef.com/threads/whats-in-sponge-power.922588/

Та, там дават както казах Манган и Желязо:





И всичко в доста кнцентрирана оцетна киселина, като Ранди Холмс казва,че гъбите обичат много оцетна киселина.

Чудяя се Манган под каква форма може да се добавя в аквариума и някой добавял ли е?
https://www.reef2reef.com/threads/need-help-figuring-out-diy-manganese.824791/

Намирам само манганов сулфат дехидрат , но 25 килограма с цена 120 лева.

В друга тема Ранди казва : "Смятам да смеся железен глюконат и манганов глюконат, но все още не съм го пробвал"
Което отново тласка към Sponge Power .

Ранди има цял раздел с DIY продукти,но ще ми е интересно да чуя опит от първа ръка.

[T-rex]

Мисля, че може да изчерпим случаят с дозирането на силициев диоксид , като за целта ще преведа, доколкото ми е възможно, статията на Ранфи Холмс.

Линк към оригиналът:
тук

Силиций в рифовите аквариуми

Силициевият диоксид е химикал, от който много стопани на рифови аквариуми се страхуват. Представят си аквариум, покрит с толкова дебел слой диатомеи, че не можеш да видиш през стъклото. Съвсем наскоро се появиха други предположения, че разтворимият силициев диоксид всъщност не увеличава растежа на диатомеите в рифовите аквариуми. Голяма част от дебата се върти около това дали силициевият пясък е добър избор за субстрат в рифов аквариум. Според различни мнения, той или може лесно да освободи разтворим силициев диоксид или е невъзможно да го направи. Изглежда, че истината е някъде по средата между тези две мнения.

В тази статия ще опиша природата на силициевия диоксид в океаните и ще опиша кои организми използват силициев диоксид, как го използват и от какво количество се нуждаят. Ще обсъдя въпроси, свързани с измерването на разтворим и неразтворим силициев диоксид, а също така ще опиша някои от източниците на разтворим силициев диоксид в рифовите аквариуми, включително демонстрация, че отделянето от ,,кварцовия" пясък може да бъде значително.

Ще покажа също с експерименти с дозиране, че разтворимият силициев диоксид бързо се изчерпва от моя рифов аквариум (около 50% на ден). Когато в рифовия ми аквариум се добави достатъчно силикат, растежът на диатомите изглежда се увеличава. Противно на общоприетото схващане обаче, увеличеният растеж на диатомите всъщност прави стъклото ми по-чисто , отколкото зелените водорасли, които то е заменило.

Накрая, и мисля, че е най-важното, ще препоръчам на хората да обмислят дозирането на разтворим силициев диоксид в аквариумите си, за да поддържат разнообразието от организми, които потенциално го използват, от гъби до лимпети.


Силициев диоксид в океана
Разтвореният силициев диоксид в океана до голяма степен е под формата на силициева киселина, Si(OH)  . Тъй като е киселинен и има pKa (Константата на киселинна дисоциация (изписва се Ка) е количествена мярка за силата на йонизиращите химични съединения в разтвор. Това е константата на химично равновесие при електролитна дисоциация, в контекста на химичните реакции между киселина и основа. )малко над нормалните стойности на pH на морската вода (pKa ~ 9,5 в сладка вода; вероятно е малко по-ниска в морска вода), около 5% от него ще присъства като силикат, Si(OH) 3O⁻ . Очевидно много диатомеи поемат директно формата на Si(OH) 4 , въпреки че има някои доказателства, че определени организми поемат Si(OH) 3O⁻ . В тази статия няма да използвам по принцип силициева киселина или силикат , освен ако не уточнявам едното или другото. Обикновено ще наричам сбора от тях ,,разтворим силициев диоксид" или просто силициев диоксид, ако контекстът е ясен.

Концентрацията на разтворим силициев диоксид в океана е силно променлива. В близките повърхностни води диатомите са много ефективни в изсмукването му от разтвора, за да образуват своите SiO2 фрустули . Цъфтежът на диатомите в океана може да намали концентрацията на силициев диоксид от стойност, нетипична за целия океан, 45 mM (2,7 ppm SiO2 ) , до по-малко от 1 mM (0,06 ppm SiO2 ) , като в този момент съдържанието на силиций в диатомите може да се окаже ограничено. Типичните концентрации на силициев диоксид в повърхностните води на екваториалната част на Тихия океан са няколко mM.

Реките са основният източник на силициев диоксид в океаните (80% от общия принос; подводните отвори и отлаганията от атмосферата също са значителни фактори), а речната вода в световен мащаб е средно 150 mM (9 ppm SiO2 ) . Следователно, крайбрежните райони в близост до река може да имат по-високи концентрации на силициев диоксид, отколкото районите в открития океан. Този принос е приблизително балансиран от отлагането на силициев диоксид на океанското дъно. Въпреки това, общото биогенно включване на силициев диоксид в организмите е около 40 пъти по-бързо от речния принос, което показва, че голяма част от силиция се отлага в скелети и се разтваря отново многократно, преди да се включи ,,трайно"  в седиментите на морското дъно. Средното време на престой на един силициев атом в океаните е само около 400 години, преди да се отложи по някакъв начин.
Когато диатомите и радиоларите умират и потъват, те бавно се разтварят и поради тази причина концентрацията на силициев диоксид в дълбоките води може да бъде много по-висока от тази в повърхностните води. Всички океански води са ненаситени по отношение на аморфния силициев диоксид (което позволява на силициевите структури в диатомите и радиоларите да се разтварят), а повечето води са ненаситени дори по отношение на кварца, въпреки че разтварянето му е кинетично бавно, което позволява съществуването на плажовете.
Морски организми, които използват силициев диоксид: Диатомеи
Съществуват разнообразни морски организми, които използват силициев диоксид. В океаните основните консуматори са диатомите . Те използват силициев диоксид, за да образуват фрустули, които им осигуряват твърда клетъчна стена , съдържаща силициев диоксид. Тези фрустули образуват зашеметяващо множество от красиви шарки и са добре представени на границата между науката, изкуството и фотографията.

С едно изключение (обсъдено по-долу) всички диатомеи се нуждаят от силициев диоксид за растеж, а ниските нива на силициев диоксид причиняват значителни промени в клетъчния цикъл. Силицият е основно ограничаващо хранително вещество за растежа на диатомите в определени части на океаните, въпреки че желязото , азотът и фосфорът също могат да бъдат ограничаващи. Има много изследвания върху усвояването на силициев диоксид от диатомите. Повечето диатомеи усвояват силициев диоксид под формата на силициева киселина, въпреки че е доказано, че една от тях усвоява силикатната форма. Ако абсорбирането на силициев диоксид е ограничаващ фактор, тогава има смисъл силициевата киселина да се транспортира, тъй като тя присъства в много по-високи концентрации от силиката и следователно е потенциално по-лесна за транспортиране.

Различните видове диатомови водорасли имат различна способност да абсорбират силициев диоксид от водата. Тоест, с намаляването на концентрацията на силициев диоксид, някои диатомеи могат да продължат да извличат силициев диоксид от водата, докато други не могат. Повечето диатомеи имат половин максимална скорост на абсорбция на силициев диоксид от 0,7-10 mM (0,04 – 0,6 ppm SiO2 ) , но някои са значително по-високи, до около 60 mM (2,6 ppm SiO2 ) . Средната стойност in situ за биогенно усвояване на силициев диоксид в повърхностния слой на екваториалната част на Тихия океан показва половин максимална абсорбция при концентрация на силициев диоксид от 1,6 mM при 3°S и 2,4 mm на екватора, което е близко до наличните концентрации на силициев диоксид.3

Очевидно има гени за много различни транспортери на силициев диоксид във всеки от изследваните видове диатомови водорасли. Диатомите също така по някакъв начин поддържат вътрешни концентрации на силициева киселина на нива, по-високи от нейната разтворимост, но механизмът за постигане на това е неясен. Въпреки това е очевидно, че това улеснява процеса на отлагане и инхибира разтварянето на съществуващата фрустула. Диатомите очевидно използват протеини, за да насочват процеса на отлагане, където разтворимият силициев диоксид се превръща в сложната твърда фрустула, но точно как се изпълнява тази роля не е известно.
В рифов аквариум с концентрации на силициев диоксид под 0,8 mM (0,05 ppm SiO2 , практическият лимит на комплекта Hach за силициев диоксид), някои диатомови водорасли ще имат трудности с абсорбирането на силициев диоксид. Много рифови аквариуми може всъщност да селектират диатомови водорасли, които са в състояние да получат достатъчно силициев диоксид при ниските концентрации, които обикновено са налични. Ограничени ли са диатомовите водорасли от силициев диоксид в рифовите аквариуми? Този въпрос е разгледан експериментално по-долу.

В океаните, диатомите са ограничени от силициев диоксид в някои естествени условия (като полярните региони и Саргасово море, където концентрацията на силициев диоксид в околната среда е по-малка от 1 mM (0,06 ppm SiO2 ) . Има и много случаи, при които еутрофикацията(еутрофикация (още еутрофизация, еутрофия) е процес, протичащ в екосистемата на един воден басейн, при който се повишава количеството на химическите вещества, участващи в минералното хранене на растенията (азот, фосфор), което на свой ред води до повишена биологична продуктивност. При този така наречен ,,цъфтеж на водата" обилно се развиват някои видове водорасли и бурно увеличават биомасата си (над 5000g/m3), в резултат на което водата се оцветява) на естествени води е повишила нивата на азот и фосфор до точката, в която силициевият диоксид се е превърнал в ограничаващ фактор, дори когато не е бил ограничаващ в чисти води. В рифови аквариуми, където азотът и фосфорът често не са в недостиг, има смисъл силициевият диоксид да е ограничаващ. В случай, че си мислите, че ограничаването на растежа на диатомите от силициев диоксид е непременно нещо добро, има и недостатъци. Ограничаването на силициевия диоксид, което инхибира растежа на диатомите, които иначе биха поели ограничаващите хранителни вещества азот и фосфор,  е замесено в цъфтежа на цианобактериите

Морски организми, които използват силициев диоксид: Гъби

Гъбите са вторият по големина консуматор на разтворен силициев диоксид в океана, след диатомите. Много гъби използват силициев диоксид, за да образуват вътрешни структури, наречени спикули, които им помагат да запазят формата си. В случая с гъбата Tethya aurantia , тези спикули са иглички от аморфен силициев диоксид, които съставляват 75% от сухото ѝ тегло. Тези спикули са с дължина 2 мм и ширина 30 мм.15

Най-често спикулите в гъбите са хидратиран аморфен силициев диоксид и съдържат също колаген, органичен материал (въпреки че понякога са от калциев карбонат). За да насочат образуването на тези силициеви спикули, гъбите произвеждат ензими, които помагат за контролиране на процеса на отлагане на силициев диоксид. В случая с гъбите Suberites domuncula и Tethya auranita се произвежда ензим, наречен силикатеин. Когато концентрацията на силикат в околната вода се увеличи от 1 mM (0,06 ppm SiO2 ) до 60 mM (3,6 ppm SiO2 ) , генът, отговорен за силикатеина, е силно повишен, заедно с този за колагена. Тези експерименти показват, че гъбата може да е в състояние да се възползва от концентрации на силициев диоксид до 60 mM или алтернативно, може да бъде ограничена в растежа си при нива под 60 mM.

Доказано е, че при гъбата Halichondria panicea съществува корелация между разтворения SiO2 в морската вода и съдържанието на SiO2 в гъбата. Освен това е доказано, че усвояването на силициев диоксид изглежда изисква разход на енергия от гъбата и че след условия на гладуване, скоростта на усвояване е значително намалена. Способността на тези гъби да отстраняват SiO2 от водния стълб е достатъчна, така че през лятото те действително да могат да се конкурират с диатомите за наличен силикат.

В същата тази гъба скоростта на усвояване на силициев диоксид е функция от концентрацията на разтворен силициев диоксид в морската вода, като по-високите концентрации на силициев диоксид водят до по-високи скорости на усвояване. Концентрацията, при която гъбите усвояват силициев диоксид с половината от максималната си скорост, е 46 mM (2,8 ppm SiO2 ) . Освен това, в някои води се смята, че растежът на тези гъби е ограничен от разтворимия силициев диоксид, а не от наличието на храна. Тези гъби са способни да усвояват 19 mmol/h на грам тъкан (максимално), така че при 46 mM разтворен SiO2 , те теоретично биха могли да усвоят 9,5 mmol/h на грам тъкан (въпреки че няма доказателства, че усвояват силициев диоксид толкова бързо при нормални условия на растеж). 50-грамова гъба би могла да усвои 475 mmol/h или 11,4 mmol (0,7 g) силициев диоксид за един ден. Аквариум от 100 галона (378 литра) с високо ниво на силициев диоксид (30 mM или 1,9 ppm SiO2 ) съдържа само толкова в началото. Следователно, потенциалното
изчерпване на силициевия диоксид в рифови аквариуми с активно растящи гъби може да бъде значително. Разбира се, ако гъбите ви не растат бързо, тогава вероятно не използват много силициев диоксид. По същия начин, ако няма много силициев диоксид, тогава те може да не са в състояние да растат бързо, дори ако другите условия са добри.

Всъщност, тази причина е причината, поради която започнах да добавям силициев диоксид (0,33 mM/ден или 0,02 ppm SiO2 / ден) в моя рифов аквариум преди няколко години. Имах голяма гъба, която исках да оцелее, и се надявах, че добавянето на силициев диоксид може да промени обичайния ход на бавна смърт за такива гъби в повечето рифови аквариуми. Когато започнах това проучване, Джулиан Спрунг ми каза, че е опитал същото. И в двата ни случая гъбите в крайна сметка умряха, като в моя случай това продължи около 18 месеца. Може би не сме дозирали достатъчно силициев диоксид (0,33 mM/ден е малко количество спрямо описаните по-горе стойности на поглъщане, а концентрацията във водния стълб на моя аквариум никога не се е покачвала над 0,8 mM (0,05 ppm SiO2 ) , където може да бъде открита с Hach комплект). Като алтернатива, може би източниците на храна не са били правилни или нещо друго не е било наред.


Морски организми, които използват силициев диоксид: мекотели

Оказва се, че зъбите (наречени радула) на много мекотели съдържат значително количество силиций. Зъбите се използват за остъргване на водорасли от скали (или стъкло в рифови аквариуми). Следователно, те бързо се износват и бързо се подменят. Тези радули са доста химически сложни, съдържащи много различни йони. Точният химичен състав зависи от вида и семейството. Радулата на лимпетите, като Patella vulgata , съдържа големи количества Si (до 35%) и Fe (до 51%), както и значителни количества Al, Ca, K, Mg, Na и P. Радулата на хитоните изглежда е по-променлива, като Zn по-специално варира значително между видовете.

Изглежда вероятно тези и други мекотели да получават силиция, необходим за образуването на радулата им, от диатомеите, които консумират, а не от водния стълб. Ако обаче рифовите аквариуми се поддържат изкуствено с ниско съдържание на силициев диоксид и нямат много диатомеи за консумация от мекотелите, е възможно тези организми да изпитат дефицит на силиций. Някои любители твърдят, че много мекотели не живеят толкова дълго в рифовите аквариуми, колкото в дивата природа, въпреки че не съм виждал окончателни данни в това отношение. Предложени са много хипотези и е логично недостигът на силиций да се разглежда като една от възможностите, ако мекотелите действително умират преждевременно в рифовите аквариуми.

Морски организми, които използват силициев диоксид: водорасли, радиоларии и силикофлагелати

Съобщава се, че някои планктонни водорасли абсорбират силициев диоксид, но нямат абсолютно изискване за растеж за него. Един вид диатомови водорасли, Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyceae), и празинофитът Platymonas (зелен флагелат), са два примера. Тези организми имат относително неефективни механизми за усвояване на силициев диоксид, с половин максимална скорост на усвояване съответно при 97 и 81 mM (5,9 ppm и 4,9 ppm SiO2 ) . Тези стойности са много по-високи, отколкото за диатомовите водорасли, които изискват силициев диоксид, които обикновено са 1-6 mM (0,06 – 0,4 ppm SiO2 ) . За разлика от повечето диатомови водорасли, Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyceae) изглежда абсорбира силициев диоксид под формата на Si(OH) 3O⁻ , така че способността му да абсорбира силикат от разтвор при фиксирана обща концентрация на силициева киселина/силикат зависи от pH.  Каква е целта на силициевия диоксид в тези организми, не е известна. Може би той просто прави водораслите по-малко вкусни за тревопасните животни.

Подобно на диатомите, радиоларите често са красиви организми. Те са протозои, които са почти изцяло планктонни. Повечето радиоларии имат силициев скелет, въпреки че някои съдържат и стронциев сулфат.  Въпреки че радиоларите допринасят значително за цикъла на силициевия диоксид в океаните, не знам колко важни са те в обикновените рифови аквариуми. Други организми също използват силициев диоксид, като например силикофлагелатите, но не ми е очевидно дали те играят някаква роля и в рифовите аквариуми.


Измерване на силициев диоксид

Преди да продължим с обсъждането на силициевия диоксид в рифовите аквариуми, няколко коментара относно измерванията на силициевия диоксид изглежда биха били полезни. В контекста на организмите, които използват силициев диоксид, ние се интересуваме само от разтворими форми на силициев диоксид, обикновено силициева киселина и силикат. Пренебрегвайки факта, че в определени ситуации може да има и други разтворими форми, като удължени вериги или пръстени, най-важното разграничение, за което акваристите трябва да са наясно, е между тестовете, които анализират силиций, независимо от формата му, и тези, които анализират разтворим силициев диоксид.

Тестове, които анализират силиций, като ICP (индуктивно свързана плазма), могат да включват силициеви частици (напр. фин пясък) в резултата. Дори при филтриране, фините частици могат да избегнат отстраняването. Следователно е сложно да се екстраполира ICP измерване за концентрация на разтворим силикат. В тестовете на Рон Шимек на аквариумна вода , например, избраната техника е ICP. Следователно, хората не трябва да интерпретират получените стойности, 1,8 до 104 mM (0,05 до 2,9 ppm Si = 0,11 до 6,2 ppm SiO2 ) , като непременно показателни за нещо относно концентрацията на разтворен силициев диоксид, присъстваща в изследваните аквариуми (с изключение на това, че разтвореният силициев диоксид не може да надвишава тези числа).

По подобен начин, в изследвания на солни смеси , различните форми също могат да бъдат проблем. В този случай авторите отдават разликите между методите на ICP и мократа химия на естеството на присъстващия силиций.

Тестовете, които анализират разтворим силициев диоксид, като например някой от комплектите, достъпни за любителите, ще открият само разтворими форми. Препоръчвам теста за силициев диоксид с нисък диапазон от Hach, модел SI-7, каталожен номер 22550-00. Въпреки че стойностите, получени с такива комплекти, може да не са сравними с тези, получени с други методи, те са подходящи за разбиране на количеството разтворен силициев диоксид, което е налично и достъпно за организмите във водата в аквариума и в други водни разтвори, като например чешмяна вода.


Източници на разтворим силициев диоксид в рифовите аквариуми

Какви са източниците на разтворим силициев диоксид в рифовия аквариум?
Разбира се, чешмяната вода е най-големия източник. Там Силиций се добавя към много водоизточници, за да се повиши pH и да се намали отделянето на олово и мед в питейната вода от тръбите. Моята чешмяна вода в момента съдържа 17 mM (1,0 ppm SiO2 ) . Когато стартирах първия си рифов аквариум преди години, този факт, както и страхът от диатомови водоеми, ме накараха да си взема  RO/DI система. Всъщност много производители на RO/DI системи изглеждат много загрижени за силициевия диоксид и предават тази загриженост на своите клиенти (и обратно). Силициевият диоксид може всъщност да е твърде висок в някои водоизточници. Оказва се обаче, че в момента не вярвам, че това ниво на силициев диоксид е твърде високо, за да се добави в моя аквариум. По-скоро мисля, че би било полезно. Оказва се, че когато умишлено дозирах това количество (еквивалентно на 2% дневна скорост на изпарение) в продължение на 2 години, не съм имал никакви проблеми. Също така се получава по-малко силициев диоксид, отколкото препоръчвам на хората да дозират в аквариумите си в края на тази статия.
[Въпреки това, все още използвам RO/DI системата, за да се предпазя от всички други съединения, които биха могли да присъстват във водата и които не искам в аквариума си.]

Други източници на разтворим силициев диоксид са много по-трудни за определяне. Много храни и добавки съдържат силиций в някаква форма. Тестовете, които обикновено се използват върху храни, като ICP, не могат да различат разтворения силициев диоксид от малки частици, както е споменато по-горе. В някои от тези тестове , типичните аквариумни храни варират от 20-540 ppm силиций. 5-грамова лъжица храна, която съдържа 540 ppm Si, всъщност би съдържала само 2,7 mg Si. Ако всичко това беше разтворима форма, тогава поставянето ѝ в 100-литров рифов аквариум би повишило концентрацията на разтворен силициев диоксид с 0,25 mM (0,015 ppm SiO2 ) . Тази стойност е малка, но не е незначителна. Все пак, без да се знае дали е разтворим силициев диоксид или не, не може да се каже дали е използваема форма. Във всеки случай, тя е по-малка от препоръчваната от мен за дозиране (вижте по-долу).

Друг потенциален източник на силициев диоксид е изкуствената сол, използвана за приготвяне на водата в аквариума. Въпреки маркетинговата реклама, в която много соли твърдят, че не съдържат силициев диоксид, повечето съдържат известен (няколко mM) и тези нива не са много различни от тези в естествената морска вода. Въпреки това, този силициев диоксид вероятно се изчерпва за няколко дни в истински рифов аквариум (вижте по-долу).

Други източници могат да включват различни добавки, добавени към рифовите аквариуми. Макар че има твърде много добавки, за да се вземат предвид, някои от значимите източници биха могли да включват тези, които се добавят в най-големи количества към рифовите аквариуми: калций и добавки за алкалност. Анализите на Крейг Бингман  и Грег Хилър  на силициев диоксид в калциев карбонат, предназначен за CaCO 3 /CO 2 реактори, предполагат, че по този начин се доставя малко разтворим силициев диоксид.

Варовата вода може също да бъде значителен, но вероятно малък източник на разтворим силициев диоксид. Според Mississippi Lime Company, тяхната хранителна вар  съдържа 0,2% тегловни силициев диоксид, от които по-малко от 0,1% е ,,кристален силициев диоксид". Ако тези стойности са точни и ,,некристалният силициев диоксид" всъщност е разтворима форма от някакъв вид, тогава може да се изчисли добавянето на разтворим силициев диоксид към резервоара. Типичен рифов аквариум може да добавя 1-2% от обема си наситена варова вода дневно. Наситената варова вода съдържа от порядъка на 1,5 g/L Ca(OH) 2 , така че следователно съдържа около 3 mg/L силициев диоксид (ако приемем 0,2 тегловни процента SiO2 във варта). При дневна скорост на подаване от 1-2% от обема на резервоара, добавянето на силициев диоксид към резервоара може да бъде от порядъка на 0,5-1 mM/ден (0,03-0,06 ppm/ден SiO2 ) . Това подаване не е незначително в сравнение с малкото mM, които
могат да присъстват в нормалната океанска вода. Дозирам варова вода в аквариума си и не откривам никакъв разтворим силициев диоксид в аквариума си. Следователно, в моя аквариум този механизъм може да е полезен за добавяне на разтворим силициев диоксид, но очевидно все още е малък спрямо нуждата от силициев диоксид (вижте по-долу).

Разтварянето на кварцов пясък

Един от въпросите, които отдавна се въртят около хобито за отглеждане на рифове, е въпросът дали ,,кварцовият" пясък действително освобождава разтворим силициев диоксид или не. Забележително е, че толкова много хора имат окончателни мнения по този въпрос, а толкова малко хора някога са си направили труда да направят лесния експеримент за измерването му. Много хора дори се поддават на капана да заключат, че щом стъкленият им аквариум не се разтваря, тогава и кварцовият пясък не трябва да се разтваря. Всички аргументи срещу отделянето на разтворим силициев диоксид от ,,кварцовия" пясък могат лесно да бъдат опровергани и аз съм го правил в миналото, но това не е целта на тази статия. Все пак е полезно да се запознаем с някои предистории, преди да стигнем до експерименталните резултати.

Силициевият пясък е съставен предимно от кварц. Кварцът има максимална разтворимост в чиста сладка вода от около 180 μM (11 ppm като SiO2 ) и  малко по-висока в морска вода. Тази стойност е значително по-висока от концентрациите на разтворен силициев диоксид във всяка нормална част на океана (с изключение на струи от отвори от горещи извори и други подобни). И така, защо кварцовият плажен пясък не се разтваря? Разтваря се, но много бавно. Скоростта на разтваряне на кварца е изследвана и тя е много бавна. Именно бавното разтваряне на кварца, а не самата разтворимост, му позволява да си остане на много океански плажове.

Последен коментар относно кварцовия пясък е, че е известно, че органичните киселини могат да увеличат скоростта на разтваряне на кварца поне десетократно. Това може да е особено приложимо в рифови аквариуми, където органичните материали може да са в изобилие, особено когато организмите живеят директно върху пясъка, потенциално освобождавайки такива киселини директно върху повърхността на пясъка.

Проблемът с екстраполирането от известната много бавна скорост на разтваряне на кварца към ,,кварцов пясък" е, че той просто не е чист кварц. Отдавна е известно, че разтварянето на разтворим силициев диоксид от ,,кварцов пясък" (98,5% SiO2 ) надвишава разтворимостта на самия кварц. Разгледайте внимателно някакъв търговски ,,кварцов" пясък. Той дори не е близо до бял цвят, какъвто би бил един абсолютно чист кварцов пясък. В него има всякакви частици с различни цветове (някои дори са магнитни и могат да бъдат избрани с магнит). Без да навлизаме в подробности за минералогията, достатъчно е да кажем, че има много минерали, които лесно се разтварят, за да отделят силикат във водата. Такова разтваряне е причината сладководните реки да съдържат толкова много силициев диоксид (обикновено 150 mM (9 ppm SiO2 ) ).4Вашият пясък е 98% кварц? Ами останалите 2%? Два процента от 50-килограмова торба пясък е килограм ,,други неща".

Ако започнете с истински плажен пясък и не го раздробявате много, тогава е много вероятно да забележите малко разтваряне на силициев диоксид от него след няколко дни (въпреки че не съм го пробвал), защото повечето от лесно разтворимите минерали биха изчезнали отдавна (или са хванати вътре). Но търговските пясъци за игра обикновено не са от плажове и не се събират с никаква нежност. Често се добиват от пясъчни кариери, раздробяват се, пресяват и обикновено се третират доста грубо. Това служи за разчупване на много от зърната, разкривайки нови минерални включвания, които след това се подготвят за разтваряне. Според мен този източник е мястото, откъдето идва по-голямата част от разтворимия силициев диоксид в ,,кварцовия" пясък.

И така, да преминем към някои експерименти. Купих малко пясък за игра Quickcrete от Home Depot и проведох редица тестове с него. Във всички показани по-долу случаи концентрацията на силициев диоксид беше определена с Hach комплект за определяне на силициев диоксид с нисък диапазон след филтриране през 0,2 mm филтър за спринцовка. В случаите, когато концентрацията е над 1 ppm, пробата беше разредена с RO/DE вода преди анализа. Всички експерименти бяха проведени на тъмно, за да се намали ефектът, дължащ се на растежа на диатомите.

В първия експеримент взех 3 чаши пясък и го суспендирах в 3 галона прясно приготвена смес от морска сол Instant Ocean, която първоначално съдържаше по-малко от 0,8 mM силициев диоксид (0,05 ppm SiO2 ) . След 48 часа леко разбъркване с бъркалка (водата се разбъркваше, но не и пясъкът), концентрацията на силициев диоксид се повиши до 17 mM (1,0 ppm SiO2 ) .

След това изплакнах същия пясък 5 пъти с 1 галон RO/DI вода (по 1 минута всеки път), изхвърлих съдържанието и след това проведох същия експеримент с разбъркване с 2 нови галона (2 галона) солена смес Instant Ocean. За 48 часа концентрацията на силициев диоксид отново се повиши, този път до 15 mM (0,92 ppm SiO2 ) . След това го оставих да престои без разбъркване още 96 часа и концентрацията се повиши още повече, до 23 mM (1,4 ppm SiO2 ) .

В различен експеримент взех около 45 паунда пясък и добавих 2 галона (7 литра) солена смес Instant Ocean. Оставих тази смес да престои 7 дни, като бърках с ръце веднъж дневно за около 30 секунди. В края на този тест концентрацията беше 90 mM (5,4 ppm SiO2 ) .

Предполага се, че количеството силициев диоксид, идващо от варовиков пясък, може всъщност да е толкова или по-високо от това от силициевия пясък. За да тествам тази хипотеза, повторих горните експерименти в малък мащаб върху калциев карбонатен пясък от Home Depot (Southdown). В този случай след първите 48 часа се отдели известно количество разтворим силициев диоксид, но само 1,6 mM (0,1 ppm SiO2 ) , или около 10 пъти по-малко от това при силициевия пясък. При дългосрочен тест концентрацията се е повишила само до 5 mM (0,3 ppm SiO2 ) за 14 дни с разбъркване веднъж дневно.

От тези експерименти стигам до заключението, че:

,,Силикатният" пясък за игра, който закупих от Home Depot, може значително да повиши концентрацията на разтворен силициев диоксид в морската вода.
Разтворимата част от силициевия пясък не може да бъде напълно отстранена чрез няколко изплаквания със сладка или солена вода, въпреки че може да бъде намалена донякъде чрез този процес.
Калциево-карбонатният пясък от Саутдаун (вероятно арагонит) може да отделя разтворим силициев диоксид, но около десет пъти по-малко от ,,силициевия" пясък.
Добре ли е да се използва силициев пясък? Вероятно. Много хора го правят. Също така вярвам, че не всички ,,силициеви" пясъци ще бъдат еднакви поради описаните по-горе причини, свързани с обработката на пясъка и естеството на присъстващите минерални включвания. Така че фактът, че много хора успешно използват някои (или много) видове силициев пясък, не означава непременно, че всички хора могат да използват всякакъв вид ,,силициев" пясък без проблем.

В следващите раздели на тази статия ще опиша препоръките за дозиране при добавяне на разтворим силициев диоксид. Дали силициевият пясък е добър начин от тази гледна точка? Не мога да отговоря на този въпрос. Вероятно той осигурява известен силициев диоксид за рифовите аквариуми, но количеството е напълно извън контрола на аквариста. Само поради тази причина смятам, че би бил лош избор като единствен източник на разтворим силициев диоксид за рифов аквариум. В аквариум без дозиране на силициев диоксид, силициевият пясък може всъщност да бъде по-полезен за целия аквариум, поне от гледна точка на доставянето на силициев диоксид, отколкото калциево-карбонатният пясък. Разбира се, има много други разлики, които биха могли да бъдат решаващият фактор при избора на пясък (цвят, текстура, разтваряне, разпределение на размера на частиците, свойства на пясъка да свързва хранителни вещества и метали и др.). Много от тези фактори са по-скоро естетически, отколкото технически, а техническите са извън обхвата на тази статия.


Ефектът от добавения разтворим силициев диоксид върху рифовия аквариум

Както споменах по-горе, добавях малки количества натриев силикат в аквариума си в продължение на 2 години, за да видя какъв ефект ще има върху гъбата, която се опитвах да поддържам. Дозирането не беше успешно за поддържане на гъбата, но други факти, научени от този експеримент, са поучителни. Най-важното е, че никога не забелязах нищо, което бих нарекъл ,,диатомеи". Стъклото на аквариума винаги ставаше зелено след известно време, а не нюанси на златистокафяво, които обикновено (но не винаги) се свързват с диатомите. Освен това, никога не е имало натрупване на откриваем силициев диоксид, използвайки тестовия комплект Hach (който можеше лесно да открие 0,8 – 1,7 mM (0,05-0,1 ppm SiO2 ) .

Когато бутилката с разтвор на натриев силикат свърши, спрях да го дозирам за няколко месеца, без видими промени в аквариума. Преди да продължа, трябва да отбележа, че моят рифов аквариум е с доста ниско съдържание на други хранителни вещества. Няма нитрати, които да се откриват с комплектите Salifert , което предполага концентрация по-малка от 8 mM (0,5 ppm). Неорганичният фосфат, който може да се открие с комплекта Hach, беше 0,3 mM (0,03 ppm). Тези цифри са в долния край на стойностите, обикновено отчитани за рифови аквариуми, но може да надвишават тези, присъстващи в повърхностните океански води. Също така рутинно дозирах добавката за желязо и манган на Kent's по време на целия експеримент, така че ограничението на желязото не би трябвало да е фактор.


От тези експерименти стигам до заключението, че:

Силициевият диоксид може да бъде ограничаващ фактор за растежа на диатомите в някои рифови аквариуми.
Добавянето на разтворим силициев диоксид може да увеличи растежа на диатомите
Увеличеният растеж на диатомите очевидно не е бил в допълнение към растежа на зелени водорасли, а на негово място.
Добавеният разтворим силициев диоксид бързо се изчерпва от някои рифови аквариуми.
Взети заедно, тези факти показват, че добавянето на силициев диоксид може да е желателно


Препоръки за дозиране на силициев диоксид

Защо бих препоръчал дозирането на силициев диоксид? До голяма степен, защото обитателите на нашите аквариуми го използват, концентрациите в нашите аквариуми (поне в моя) са под естествените нива и гъбите, мекотелите и диатомите може да не получават достатъчно, за да процъфтяват.


Колко и какво да дозирате?

Бих предложил дозиране на разтвор на натриев силикат, тъй като е лесно разтворима форма на силициев диоксид. Той е много евтин. Първоначално използвах висококачествен лабораторен разтвор, но очаквах, че насипните разтвори, продавани по целия свят, са достатъчно добри (и го използвам сега). Не забравяйте, че не дозирате много и наличните разтвори са много концентрирани. Може да намерите ,,водно стъкло" в някои магазини, защото се използва от потребителите за неща като консервиране на яйца. Десет долара (+ доставка) ви стигат за 150 години дозиране със 100-литров аквариум, така че цената не е проблем. Току-що поръчах малко от тях и за съжаление пристигна счупено.

Много разтвори на ,,водно стъкло" или натриев силикат се продават с концентрация, обозначена с ,,° Baume". Градусите Baume са мярка за специфично тегло, а стойностите около 40-те са типични за тези концентрирани разтвори. Концентрация от 41° Baume се равнява на 29% SiO2 по тегло. Обърнете внимание, че плътността е висока (1,38 g/mL за 41° Baume), така че измерванията на обема трябва да вземат това предвид. Може би в крайна сметка някои от производителите на добавки за хоби ще предложат добавка.

Бележка за безопасност: Разтворът на натриев силикат е много основен (високо pH). Всъщност, pH може да бъде значително по-високо от това на варова вода, така че е много корозивен за тъканите и металните устройства. Внимавайте да не го разлеете върху себе си, носете предпазни очила и ако го разлеете върху нещо метално, измийте го. Във всички случаи се препоръчва обилно измиване с вода в случай на разливи или експозиция.

Въз основа на моя опит с дозирането, акваристите вероятно е безопасно да дозират еквивалента на 17 mM (1 ppm SiO2 ) веднъж на всеки 1-2 седмици. Това се основава на факта, че моят аквариум използва това количество за по-малко от 4 дни, без да има някаква ,,лоша" реакция. Разбира се, няма нищо лошо в това да започнете с една десета от това и да увеличавате. И, разбира се, ако получите твърде много диатомови водорасли, просто намалете дозирането. Предполагам, че всичко, което добавих в аквариума си, е отишло в различни организми, които го използват (гъби, диатоми и др.), но може би имам повече гъби от другите акваристи и следователно диатомовите водорасли може да са по-голям проблем в някои аквариуми, отколкото в моя.

Бих посъветвал също така от време на време да проверявате концентрацията на разтворим силициев диоксид във водата, в случай че потреблението във вашия аквариум е значително по-малко от моето. Ако концентрацията започне да се покачва над 50 mM (3 ppm SiO2 ) , дори при липса на диатомеи, вероятно бих намалил дозата, защото това е близо до максималната концентрация, която повърхностната морска вода някога достига.

Ето как да определите дозираните количества. Ще приема, че искате дозиране от 17 mM (1 ppm SiO2 ) и можете да го мащабирате оттам. Ако концентрацията на добавката е 29% тегловни силиций (41° Baume), тогава тя е 290 000 ppm силиций. За да получите 1 ppm силиций, трябва да разредите 290 000 пъти. Ако добавите 1,3 грама от тази добавка (0,96 mL) в резервоар със 100 галона (378 500 mL), тогава крайната концентрация ще бъде около 17 mM (1 ppm SiO2 ) . Бих разтворил концентрирания силикатен разтвор в малко прясна вода, преди да го добавите в резервоара, и след това бих го добавил в зона със силно течение. Тъй като pH е високо, вероятно ще видите известна мътност, която е предимно от магнезиев хидроксид. Магнезиевият хидроксид ще се разтвори без проблем, но за да сте сигурни, добавете добавката в зона със силно течение.