Szukaj

Pierwiastki śladowe i ich dynamika w akwarium morskim

Spis treści

Wstęp

Zastanawiasz się jak to jest możliwe, że wyniki ICP-OES wskazują wiele przekroczeń mikroelementów i zanieczyszczeń, a mimo to koralowce polipują i wyglądają zdrowo? 

Z górnej perspektywy mogą być trzy powody takiej sytuacji:

  • Niewłaściwe pobranie wody do analizy ICP-OES;
  • Błąd analizy ICP-OES;
  • Braki w  wiedzy o zależnościach w chemii wody.

1. Niewłaściwe pobranie wody do analizy ICP-OES

Prawidłowe pobranie wody morskiej czy też RO/DI jest kluczowe z punktu widzenia analizy. Źle pobrana woda rzutuje później na rozbieżności w wynikach – raport ICP nie będzie wtedy odzwierciedlał rzeczywistego stanu Twojego zbiornika. Do laboratorium często docierają próbki, które z tego powodu mogą wywołać niepotrzebny “alarm” w zbiorniku akwarysty morskiego. Aby wyeliminować tą przyczynę, przeczytaj artykuł o prawidłowym pobraniu wody do badania ICP. 

2. Błąd  analizy ICP-OES

Laborant to też człowiek, który popełnia błędy, trzeba mieć to na uwadze. Ponadto, ICP to maszyna, która może się rozkalibrować. W obu przypadkach, akwarysta może otrzymać nieprawidłowy wynik swojej próbki. 

W naszej branży takie ryzyko jest niewielkie, ponieważ świadomość konsekwencji złego wyniku dla zwierząt morskich  laborantów jest wysoka. A precyzja i dokładność jest najważniejsza.

Nasze laboratorium Reef Factory LAB, zawsze służy pomocą w razie pytań i wątpliwości, jesteśmy do dyspozycji na Whats app, wystarczy zeskanować qr code i napisać do Nas:

3. Braki w  wiedzy o zależnościach w chemii wody

Chemia wody jest ściśle powiązana zależnościami chemicznymi i biologicznymi. Poznanie ich jest istotne, aby dobrze prowadzić zbiornik rafowy. Wiedza o zależnościach w chemii wody i biologii jest kluczowa, dlatego w tym artykule dowiesz się więcej o pierwiastkach dynamicznych, które mogą wywołać niezłe zamieszanie w akwarium morskim.

Czym są pierwiastki dynamiczne?

W akwarystyce morskiej znane są pierwiastki określane mianem „dynamicznych” ze względu na ich aktywny udział w wielu procesach biologicznych i chemicznych zachodzących w akwarium oraz zmienność w czasie.

Podsumowując pierwiastki dynamiczne charakteryzują się przede wszystkim:

  •  zmiennością ich poziomu w wodzie,
  •  ciągłą interakcją z organizmami,
  • ciągłą interakcją z innymi składnikami wody.

TOP 5 mikroelementów: pierwiastki dynamiczne w Twoim akwarium 

Cynk, nikiel, wanad, miedź i molibden należą do grupy pierwiastków śladowych, które są często ze sobą powiązane. Główną przyczyną tego, są procesy biologiczne i biochemiczne, w których biorą one  udział. Zrozumienie ich wzajemnych relacji jest ważne dla oceny potencjalnych interakcji między nimi.

W artykule skupię się na piątce pierwiastków dynamicznych: 

  1. Cynk (Zn)
  2. Nikiel (Ni)
  3. Wanad (V)
  4. Miedź (Cu)
  5. Molibden (Mo)

Warto pamiętać, że choć te pierwiastki są ze sobą powiązane i należą do grupy pierwiastków dynamicznych, każdy z nich pełni także unikalne funkcje w akwarystyce morskiej. 

Wspólne cechy pierwiastków dynamicznych ? 

Pod względem chemicznym, pierwiastki dynamiczne takie jak cynk (Zn), nikiel (Ni), wanad (V), miedź (Cu) i molibden (Mo) mają kilka wspólnych cech, które sprawiają, że są istotne w procesach biologicznych i biochemicznych.

Oto najważniejsze podobieństwa:

  • Ich właściwości chemiczne są na tyle zbliżone do siebie, że konkurują one o te same miejsca wiązania w białkach i enzymach. 
  • Większość z nich działa jako kofaktory enzymów, co oznacza, że są niezbędne do katalizowania reakcji biochemicznych. Na przykład, molibden jest kluczowym kofaktorem w enzymach uczestniczących w cyklu azotowym.
  • Działają antagonistycznie względem siebie.  Na przykład, odpowiedni poziom cynku może antagonizować toksyczność miedzi, zapewniając ochronę organizmom morskim.
  • Biorą  udział w reakcjach redoks, czyli procesach przenoszenia elektronów, które są kluczowe w metabolizmie komórkowym.

Procesy w których uczestniczą pierwiastki dynamiczne

CYNK (Zn)

  • Redoks: Cynk nie jest typowym pierwiastkiem redoks. Pomaga w regulacji redoks w organizmach wodnych.
  • Kompleksowanie: Cynk tworzy kompleksy z różnymi ligandami, zarówno organicznymi, jak i nieorganicznymi, co wpływa na jego biodostępność w wodzie. Kompleksowanie cynku może również wpływać na jego toksyczność oraz interakcje z innymi pierwiastkami, takimi jak miedź i kadm.
  • Detoksykacja: Cynk jest także zaangażowany w procesy detoksykacji metali ciężkich poprzez wiązanie ich w mniej toksyczne formy. 

NIKIEL (Ni)

  • Redoks: Nikiel w środowisku wodnym, nie zmienia łatwo stopnia utlenienia. Jednakże, nikiel może wpływać na reakcje redoks innych pierwiastków, szczególnie w obecności związków organicznych.
  • Kompleksowanie: Kompleksowanie niklu wpływa na jego biodostępność i mobilność w środowisku wodnym. Kompleksy niklu mogą również wpływać na jego toksyczność oraz interakcje z innymi metalami, takimi jak żelazo i miedź.
  • Detoksykacja: Nikiel jest szczególnie istotny w reakcjach związanych z metabolizmem azotu.

WANAD (V)

  • Redoks: Wanad uczestniczy w reakcjach redoks, co może wpływać na stopnie utlenienia innych pierwiastków i ich dostępność.
  • Kompleksowanie: Wanad, podobnie jak inne metale, może tworzyć kompleksy z różnymi ligandami, co wpływa na biodostępność innych pierwiastków.
  • Detoksykacja: Wysokie stężenia wanadu mogą angażować mechanizmy detoksykacyjne organizmów.

MIEDŹ (Cu)

  • Redoks: W wodzie morskiej, różne stopnie utlenienia miedzi mogą wpływać na stopień utlenienia innych pierwiastków, takich jak żelazo i mangan.

  • Kompleksowanie: Miedź ma zdolność do tworzenia kompleksów z organicznymi i nieorganicznymi ligandami, co wpływa na jej biodostępność w wodzie. Kompleksy miedzi mogą zmieniać jej mobilność i dostępność dla organizmów wodnych.

  • Detoksykacja: Pomaga w neutralizacji reaktywnych form tlenu i innych toksycznych substancji. Niedobór miedzi może prowadzić do problemów z detoksykacją.

MOLIBDEN (Mo)

  • Redoks: Molibden jest kluczowym składnikiem enzymów redoks,  które uczestniczą w reakcjach metabolicznych, takich jak redukcja azotanów i siarczanów. 
  • Kompleksowanie: Molibden ma zdolność tworzenia kompleksów z różnymi ligandami, zarówno organicznymi, jak i nieorganicznymi. Reakcja kompleksowania  wpływa na dostępność innych pierwiastków, takich jak żelazo, mangan czy miedź, poprzez zmiany w chemii wody.
  • Detoksykacja: Molibden jest niezbędnym mikroelementem w wielu procesach enzymatycznych, które pomagają organizmom wodnym w detoksykacji szkodliwych substancji.

Przykłady zależności pomiędzy pierwiastkami dynamicznymi

Parametr 

Wpływ na inne  pierwiastki

⬆️ CYNK  (Zn)

  • Nadmiar cynku może zmniejszać dostępność miedzi, co może prowadzić do niedoborów miedzi. 

  • Może oddziaływać z innymi pierwiastkami, takimi jak miedź, kadm i ołów, wpływając na ich biodostępność i toksyczność.

  • Konkuruje z innymi metalami o miejsca wiązania w organizmach, co może wpłynąć na równowagę metaboliczną i zdrowie organizmów.

⬆️ NIKIEL (Ni)

  • Nikiel może konkurować z innymi metalami, takimi jak cynk (Zn), miedź (Cu), żelazo (Fe) i kadm (Cd), o miejsca wiązania na enzymach, białkach. 

  • Wysokie stężenie niklu może wpływać na toksyczność innych metali ciężkich. Na przykład, jeśli w wodzie jest również dużo miedzi obecność niklu może nasilać jego toksyczność.

⬆️ WANAD (V)

  • Podwyższone stężenie wanadu może wpływać na metabolizm cynku. Oba pierwiastki mogą konkurować wzajemnie o miejsca wiązania w enzymach i białkach. 

  • Wysoki poziom wanadu może prowadzić do zmniejszenia biodostępności miedzi poprzez jej wytrącanie w formie nierozpuszczalnych związków.

⬆️MIEDŹ (Cu)

  • Nadmiar miedzi może zmniejszać biodostępność cynku i żelaza, co może prowadzić do niedoborów tych pierwiastków w organizmach wodnych.

⬆️ MOOLIBDEN  (Mo)

  • Nadmiar molibdenu może wpływać na dostępność miedzi i żelaza.

Podsumowanie

Podsumowując, wyniki ICP-OES mogą wskazywać na przekroczenie norm mikroelementów i zanieczyszczeń, mimo że koralowce w akwarium wydają się zdrowe.  W artykule przedstawiono rolę pierwiastków dynamicznych, takich jak cynk, nikiel, wanad, miedź i molibden, oraz ich wzajemne oddziaływania. Zrozumienie tych relacji jest kluczowe dla utrzymania zdrowego i zrównoważonego środowiska w akwarium morskiego.

O autorze

Picture of Magdalena Metzler

Magdalena Metzler

Prywatnie jestem mamą i miłośniczką natury oraz sportu. Moim głównym zainteresowaniem jest chemia kwantowa, która kryje w sobie ogrom nierozwikłanych tajemnic i powiązań, co z naukowego punktu widzenia jest niezwykle ekscytujące.
W swojej karierze naukowej prowadziłam międzynarodowe projekty, dotyczące innowacyjnych rozwiązań dla wielu gałęzi biznesu, m.in. motoryzacji, budownictwa, a teraz oczywiście akwarystyki morskiej.
Praca w Reef Factory zapoczątkowała u mnie pasję do akwarystyki morskiej, którą mogę rozwijać każdego dnia, budując dział chemii i tworząc produkty, które ułatwią akwarystom dbanie o zbiorniki i zapewnią najwyższe bezpieczeństwo zwierząt. Jednym z najbardziej ekscytujących wspomnień, związanych z pracą w Reef Factory, jest uruchomienie spektrometru ICP-OES, który analizuje skład pierwiastkowy wody morskiej. Metoda analizy w ICP oparta jest na technice analitycznej, która stanowi powiązanie mojego zamiłowania do chemii kwantowej i akwarystyki morskiej.
Mam nadzieję, że moje artykuły na ReefPedii będą dla Ciebie ciekawe i pomocne! Miłej lektury :))