Czym jest WANAD (V)?

Wanad (V, łac. vanadium) jest pierwiastkiem chemicznym, należącym do pierwiastków z tzw. grup przejściowych*. W czystej postaci jest metalem z połyskiem o barwie szarej z niebieskim odcieniem, występującym w skorupie ziemskiej. Powierzchnia wanadu jest najczęściej pokryta warstwą tlenków wanadu (utleniona forma wanadu), które wizualnie odpowiedzialne są za jego wielobarwność. Wanad, pokryty tlenkami tego pierwiastka, określa się mianem kryształowego kameleona. W przyrodzie pierwiastek ten występuje głównie w formie minerałów, takich jak np. patronit, karnotyt czy wanadynit. Wanad, podobnie jak molibden, tworzy związki chemiczne, w których występuje  na różnych stopniach utlenienia (od I do V) . 

Doświadczalnie stwierdzono, że w zależności od stopnia utlenienia wanadu, jego roztwory przybierają różną barwę: od żółtego, poprzez niebieski, ciemnozielony, aż po fioletowy.  

Wanad jest obecny również w organizmach żywych, bierze udział m.in. w procesach biologicznych, a  jego stężenie jest niewielkie – różni się w zależności od gatunku i strefy klimatycznej, w której żyje dany organizm.

Wraz z rozwojem przemysłu z udziałem wanadu, wzrósł również jego poziom w środowisku naturalnym. Z chemicznego punktu widzenia, wanad jest metalem ciężkim, który nie ulega biodegradacji w środowisku naturalnym. Wysoki poziom wanadu ma przełożenie na wzrost jego kumulacji, stanowiąc realne zagrożenie dla organizmów, w tym wodnych.

Optymalny poziom wanadu, należącego do grupy mikroelementów  w akwarium morskim, wynosi 0,5-3 µg/l. Jest drugim, pod względem ilości, mikroelementem, występującym w wodzie morskiej, zaraz po molibdenie (Mo). W wodzie morskiej wanad występuje w formie par jonowych Na⁺ H₂VO₄^– (układ anionu (H₂VO₄^–) i kationu (Na⁺), powiązanych oddziaływaniem elektrostatycznym).

Znaczenie wanadu (V)  w wodzie morskiej

Wanad jest istotnym mikroskładnikiem w wodzie morskiej. Jest niezbędnym biopierwiastkiem, tak jak i inne pierwiastki przejściowe: molibden (Mo), mangan (Mn), żelazo (Fe), kobalt (Co), nikiel (Ni), miedź (Cu) i cynk (Zn). W przeciwieństwie do większości wymienionych pierwiastków, które są niezbędne dla wszystkich form życia, funkcjonalne związki wanadu wykryto dotychczas w niewielkiej liczbie organizmów. Jego najbardziej znaną i przyswajalną formą w wodzie morskiej są tlenki wanadu np. metawanad sodu (Na₂VO₃). Rola wanadu u koralowców jest specyficzna dla różnych gatunków. Jednak aby zapewnić zdrowie koralowcom, niezbędna jest jego śladowa obecność w wodzie morskiej.

Rola wanadu

Procesy  biologiczne (procesy enzymatyczne)

 Rozmaite bakterie mogą wykorzystywać wanad w różnych procesach biologicznych. Wanad wyróżnia się nie tylko wieloma stopniami utlenienia (od -1 do +5), ale też zdolnością do różnej koordynacji ze środowiskiem biologicznym. Jest składnikiem wielu enzymów, a jedną z funkcji, jaką pełni, jest udział w przemianach glukozy i innych węglowodanów. Wpływa na enzymy wykorzystywane przez bakterie wiążące, które wiążą azot, potrzebny do redukcji podtlenku azotu do amoniaku. Uczestniczy też w procesie denitryfikacji i przemianie nieorganicznych halogenów (związki pierwiastków z XVII grupy układu okresowego)  w cząsteczki organiczne. 

Procesy biologiczne (oddychanie)

Znany jest proces przetwarzania wanadu przez mikroorganizmy na drodze redukcji (detoksykacja) lub wykorzystania go, jako akceptora elektronów (trwała cząstka elementarna atomu o ładunku ujemnym) w procesie oddychania.

Procesy  biologiczne (wzrost)

Wanad bierze udział w procesach biologicznych, zachodzących w tkance koralowców i wpływa na ich wzrost. Jego związki są niezbędne do rozwoju gąbek, które pełnią ważną rolę w ekosystemie akwarium. 

Wybarwienie koralowców

Znane są również inne aspekty znaczenia wanadu w wodzie morskiej, np. jego obecność determinuje tworzenie barwnych pigmentów w strukturze koralowców. Najlepsze efekty otrzymasz, gdy zadbasz o optymalny stosunek wanadu do molibdenu. 

Zagrożenia / problemy związane z  nadmiarem lub niedoborem wanadu (V) w wodzie morskiej

Zbyt niskie stężenie wanadu prowadzi do utrudnień w procesie wytwarzania kolorów, niskiego kontrastu barw oraz osłabienia efektu fluorescencji. Przykład stanowi chociażby Stylophora pistillata var. “Milka”, która przy niedoborze wanadu, traci swoje srebrzyste, świecące końcówki.

Niski poziom wanadu zaburza również gromadzenie i rozkład składników odżywczych. Ponadto, brak wanadu skutkuje spowolnieniem procesu fotosyntezy. Niedobór wanadu powoduje też, że koralowce zaczynają blaknąć. W takim przypadku zalecamy zwiększenie dawek płynów, zawierających wanad. 

Zbyt wysokie stężenie wanadu może z kolei doprowadzić do problemów zdrowotnych u koralowców. Duża ilość pierwiastka w wodzie morskiej skutkuje ciemnieniem koralowców. Wysoka koncentracja wanadu w wodzie morskiej ma wpływ na wzrost glonów. Toksyczność wanadu, który w wodzie morskiej występuje głównie w postaci tlenku wanadu, wynika z podobieństwa w budowie chemicznej do anionu fosforanowego. Zbyt wysokie stężenia wanadu mogą relatywnie zastąpić fosforany w enzymach, takich jak fosfatazy i kinazy. 

Jak chronić akwarium? Środki ostrożności

Należy regularnie kontrolować zawartość wanadu i utrzymywać go na właściwym poziomie. Zalecane wartości to 0,5 – 3 µg/l, a optymalna wartość to 2 µg/l. Taki poziom wanadu w wodzie morskiej  zapewnia zwierzętom zdrowie oraz  piękne wybarwienie (sprzyja jasno-niebieskim i czerwonym kolorom) .

Najbardziej dokładną i wiarygodną metodą oznaczenia wanadu jest analiza ICP-OES (ang. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry). Technika atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej.

Indykatory / wskaźniki nieprawidłowego poziomu wanadu (V) w akwarium morskim 

Niedobór:

• Bladość kolorów – stają się monochromatyczne
• Rozjaśnianie LPS
• Słabe efekty fluorescencyjne
• Słaby wzrost

Nadmiar:

• Wysoki poziom wanadu jest toksyczny
•  Ciemnienie koralowców

Rekomendacje

Aby zapewnić odpowiedni poziom wanadu w akwarium, powinieneś systematycznie go badać. 

W przypadku, gdy poziom wanadu jest powyżej 3 µg/l, mówimy o przedawkowaniu. Najczęstsze przyczyny przekroczenia zalecanego poziomu wanadu, to zbyt duże dawki podawanych płynów (sprawdź parametry dozowania na pompach dozujących) oraz nieprawidłowo przygotowana sól. Znajdź i wyeliminuj przyczynę problemu i obniż wartość tego parametru w wodzie. Wykonaj do 6 podmian wody. Zalecane jest, aby podczas każdej podmiany wymienić około 15% objętości wody z akwarium, aż do momentu osiągnięcia zalecanej wartości tego parametru. Woda przygotowana do podmiany musi charakteryzować się odpowiednim poziomem zasolenia docelowego. Użyj soli o właściwych parametrach i składzie odpowiednim do przeprowadzenia testu ICP.

Gdy poziom wanadu jest poniżej 0,5 µg/l, zalecamy, w celu wyrównania jego poziomu, użycie produktów, zawierających ten pierwiastek. Aby zapewnić stały poziom wanadu w akwarium morskim, rekomendujemy systematyczne uzupełnianie tego pierwiastka w zależności od obsady koralowców w Twoim akwarium.

*Nazwa metale grup przejściowych układu okresowego odnosi się do metali znajdujących się w grupach IB do VIIIB układu okresowego pierwiastków.