Stabilność jodu w akwarium morskim - o co w tym chodzi ?

W tym artykule znajdziesz garść informacji o stabilności jodu w akwarium morskim. Przeprowadziliśmy serię badań przy użyciu ICP-OES, aby określić wpływ światła z lampy na jego stabilność w zbiorniku. 

Skąd ten pomysł? Dla każdego akwarysty morskiego jod jest pewnego rodzaju wyzwaniem. Nie jest tajemnicą, że ważna, jak nie najważniejsza jest stabilność parametrów w akwarium morskim. W warunkach sztucznych jest to dość trudne zadanie do wykonania, szczególnie jak zaczynasz dopiero przygodę z akwarystyką morską. Woda morska to wiele zależności i wzajemnych powiązań pomiędzy pierwiastkami. Warto wiedzieć jak dozować jod, w szczególności jak mieszkańcami w Twoim akwarium są koralowce które mają duże zapotrzebowanie na ten mikroelement.

Podstawowe informacje na temat jodu, jego znaczenia dla zwierząt morskich, skutki niedoboru lub nadmiaru jodu w zbiorniku akwarystycznym oraz o rekomendacjach jego dozowania znajdziesz w osobnym artykule – Jod w akwarium morskim i jego znaczenie.

Warto jednak pamiętać o skutkach zarówno niedoboru, jak i nadmiaru jodu w zbiorniku, dlatego przypomnę je tutaj:

Niedobór jodu ⬇️

• powoduje problemy zdrowotne u ryb i niektórych bezkręgowców,
• koralowce mogą stać się bardziej wrażliwe na pasożyty,
• koralowce pozbywają się zooksantelli,
• tkanka koralowców ulega zmatowieniu,
• widoczne staje się również zahamowanie wzrostu koralowców.

Nadmiar jodu ⬆️

• Jest toksyczny dla organizmów żyjących w akwarium, co może prowadzić do chorób i śmierci, 

• Koralowce stają się ciemniejsze,
• Występują wzmożony wzrost glonów.

Kluczowe czynniki mające wpływ na stabilność jodu

Stabilność jodu w akwarium morskim zależy od wielu czynników. Poniżej wymieniłam kilka kluczowych, które wpływają znacząco na fluktuacje jodu:

• pH wody – wysoka jego wartość sprzyja reakcjom utleniania, dlatego w wodzie morskiej  ostatecznie znajdziemy w głównej mierze jodany obok jodu oraz jodków.
• reakcje chemiczne: – jod może reagować z innymi substancjami chemicznymi w wodzie, co prowadzi do jego przekształcenia w formy, które nie są łatwo dostępne dla organizmów żywych.
• podmiany wody – możemy zachwiać parametry wody stosując wodę ubogą/ przesyconą  w jod. 
• węgiel aktywny – stosując absorbery węglowe w celu usunięcia zanieczyszczeń chemicznych jest ryzyko że usunie on również jod.
• promieniowanie UV – światło z lamp przyspiesza proces utleniania jodu (tego akurat nie unikniemy w akwarystyce morskiej).
• zmieniająca się obsada zwierząt – każde akwarium jest wyjątkowe, a potrzeby zwierząt morskich są różne i ich zapotrzebowanie (konsumpcja) na jod również. 

Sposoby kontrolowania poziomu jodu w akwarium

Kontrola zawartości jodu nie jest łatwa. Przede wszystkim elementarny jod ma zdolność tworzenia licznych związków jonowych w wodzie morskiej. Wolny jod (I₂) rzadko występuje w wodzie morskiej, ponieważ szybko przekształca  się w formy utlenione jak np. jodany.

W warunkach domowych zmierzenie poziomu jodu nie jest łatwe, ponieważ jego prawidłowy poziom jest na poziomie 10^-6 g w litrze wody morskiej. Na rynku są dostępne testy kropelkowe, aczkolwiek moim zdaniem w przypadku jodu są mało precyzyjne. 

Do oznaczania jodu w wodzie morskiej stosowane są bardziej zaawansowane techniki analityczne, takie jak:

1. Technika atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej –  ICP-OES (ang. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry). 
2. Chromatografia jonowa – IC (ang. Ion Chromatography) jest rzadziej stosowaną metodą analizy jodu w akwarystyce morskiej.

Jak jest mierzony poziom jodu przy użyciu  ICP-OES?

W wielkim skrócie oznaczanie jodu w wodzie morskiej metodą ICP-OES polega na wykorzystaniu emisji promieniowania, która jest emitowana przez wzbudzone atomy jodu w plazmie indukcyjnej. Technika ta jest uznawana za najdokładniejszą w przypadku oznaczania zawartości jodu w środowisku morskim.

Zawartość jodu oznaczona za pomocą ICP-OES najczęściej wyrażona jest jednostkami:

• miligram na litr (mg/L) 
• część na milion (ppm)
• mikrogram na litr (µg/L)

np. wynik 0,07 mg/L można zapisać na trzy sposoby:

0,07 mg/L  = 0,07 ppm =  70 µg/L 

Utrudnienia przy oznaczaniu jodu za pomocą ICP-OES

Warto wiedzieć, że technika ICP-OES, choć niezwykle dokładna i precyzyjna, ma swoje ograniczenia. 

• Pomimo zdolności do oznaczania ogólnej zawartości jodu w próbce, nie pozwala na identyfikację poszczególnych form chemicznych tego pierwiastka:
  
  • I₂   (jod),
  • I^– (forma utleniona jodu),
  • IO₃^– (forma utleniona jodu),
  • formy organiczne jodu.
    
• Dodatkowo jod interferuje* z innymi pierwiastkami obecnymi w wodzie morskiej  jak np. fosforem. Co to oznacza?
  Jeżeli masz wysoki poziom fosforanów w swoim zbiorniku dokładne oznaczenie jodu za pomocą ICP-OES staje się utrudnione. Spokojnie, doświadczeni analitycy chemiczni są wyczuleni na taką ewentualność i znają sposoby które pozwalają na dokładne oznaczenie obu parametrów jednocześnie.
  
  
• Jod jest trudny do zjonizowania (usunięcia elektronu), ponieważ wymaga ten proces dużego nakładu energii by wywołać proces jonizacji. Wszystkie te czynniki razem powodują, że jod ma niską skuteczność jonizacji, co utrudnia jego analizę w wielu technikach analitycznych, w tym w ICP-OES.

• Próbka wody wysłana do laboratorium powinna trafić możliwie szybko jak jest to możliwe,  ponieważ czynniki zewnętrzne jak i sama matryca wody morskiej ma wpływ na poziom jodu. Pierwiastek ten nie jest stabilny w czasie, jest to ogólny problem w analityce chemicznej (degradacja jodu). Aby zmniejszyć degradację jodu w próbce zalecam:
  • napełnić probówkę do pełna pod tzw. czubek – w ten sposób ograniczony zostanie dostęp tlenu, który przyspiesza proces degradacji jodu.
    
    
    
  • unikać wysokich temperatur – na warunki transportu firm przewozowych nie zawsze mam wpływ, aczkolwiek unikajmy trzymania probówki z wodą przez dłuższy w domu czas zanim nadamy przesyłkę kurierską.
  • unikać ekspozycji probówki na światło – jod jest wrażliwy na światło, pod wpływem którego degraduje.

Jak i kiedy dozować jod?

Jak dawkować jod w akwarium morskim?

Dbając o zbiornik akwarystyczny najczęściej jod jest stale dodawany do wody morskiej w celu zapewnienia organizmom morskich odpowiedniego poziomu jodu – optymalna wartość wynosi 70 μg/L. 

Aczkolwiek istnieją tak naprawdę dwie szkoły w przypadku jodu: 

1. Stałe jego dozowanie (Iodine Reef Minerals lub KH smart component).
2. Brak dodatkowej suplementacji (podmianki wody i inne produkty zawierające dodatkowo jod).

Kiedy dozować najlepiej jod – testy ICP?

Sprawdziłam jak zachowuje się jod w moim akwarium w dwóch przypadkach.

1. Tryb dzienny – przez dwa tygodnie jod dozowany był rano, tuż przed włączeniem lampy
2. Tryb nocny – przez kolejne dwa tygodnie jod dozowany był na noc, zaraz po wyłączeniu lampy

Podstawowe dane akwarium i ustawień lampy

Opis akwarium:

• wymiary: 50x60x40 (120L)
• ilość wody w obiegu: 90L
• sump: nie
• skała: ceramika + żywa
• lampa: Reef Factory PRO
• obsada: mieszana
• ryby: pterapagon x2 i błazenki x2
  

Spektrum ustawień lampy na czas testu

Dozowanie jodu

W trybie testów jednorazowa dawka podnosiła jod o ok. 14 µg/L, uzupełniano jod precyzyjnie za pomocą pipety automatycznej  przed pompa obiegową. Dozowano produkt marki Reef Factory – Iodine Reef Minerals (10 ml produktu zwiększa poziom o 0,2 ppm (200 µg/L) w 100L akwarium morskim).

I: tryb dzienny: czas trwania testu 14 dni

pobranie próbki przed dozowaniem jodu – próbka na ICP

dozowanie RANO Iodine Reef Minerals, przed włączeniem lampy – próbka na ICP

pobranie próbki po zadozowaniu jodu – próbka na ICP

pobranie próbki po wyłączeniu lampy (ten sam dzień)  – próbka na ICP

II: tryb nocny: czas trwania testu 14 dni

pobranie próbki przed dozowaniem jodu – próbka na ICP

dozowanie WIECZOREM Iodine Reef Minerals, po wyłączeniu lampy – próbka na ICP

pobranie próbki po zadozowaniu jodu – próbka na ICP

pobranie próbki po włączeniu lampy (na drugi dzień) – próbka na ICP

Aby nie przedawkować jodu w zbiorniku  na czas testów zastopowałam dozowanie smart components, i uzupełniałam spadki głównych parametrów za pomocą produktów z serii Reef Minerals, z uwagi na to że  SC KH zawiera w składzie  jod.

Wyniki pomiarów ICP

Próbki pobrane były analizowane na ICP-OES  w laboratorium Reef Factory nie później jak 48h po pobraniu próbki (średni czas wynosił 30h).

W badanym akwarium średni dobowy spadek jodu wynosił 11,3 µg/L w trybie dziennym i 8,2 µg/L w trybie nocnym. Ubytki te rekompensowane były dzienną dawką jodu. Niemniej jednak, tendencja spadkowa była bardziej widoczna w przypadku dozowania jodu tuż przed włączeniem lampy (tryb dzienny). Są to niewielkie różnice, więc nie można jednoznacznie stwierdzić, że dozowanie w takim trybie jest mniej skuteczne.

Fotodegradacja (degradacja pod wpływem światła) jodu jest znacząca, a środowisko akwarium morskiego sprzyja tego typu procesom. Poziom jodu może znacząco spaść w ciągu kilku dni. Dodatkowo, oprócz światła istnieje więcej czynników, które wpływają na tempo degradacji jodu.

Wg mnie ważniejsza jest regularność jego dozowania niż decyzja o tym, czy dozować go w nocy, czy rano. 

Podsumowanie

Utrzymanie stabilnego poziomu jodu w akwarium morskim jest kluczowe, ale stanowi również wyzwanie. Jod odgrywa istotną rolę w zdrowiu organizmów morskich, zwłaszcza koralowców, które mają duże zapotrzebowanie na ten mikroelement. Badania wykazały, że średni dobowy spadek jodu w testowanym akwarium wynosił 11,3 µg/L w trybie dziennym i 8,2 µg/L w trybie nocnym. Fotodegradacja jodu, spowodowana ekspozycją na światło, jest widoczna, ale należy pamiętać, że istnieją również inne czynniki wpływające na jego stabilność. Regularność dozowania jodu jest kluczowa, a pora dnia, w której jest dodawany do akwarium, ma mniejsze znaczenie.

* obecność jednej substancji może zakłócać lub wpływać na dokładność lub wyniki pomiarów innej substancji.