Deus
23.08.2024, 17:36
Я почав збирати матеріали з приводу заліза і намагатися розібратися як це працює, коли замість допомоги своїм рослинам – вчинив дикий спалах водоростей у своєму 20-літровому кубіку (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=293584).
В мене почала жовтіти хеміантус куба, що було схоже на хлороз, додавши заліза я провів тести, які показали, що заліза в акваріумній воді нема. Я додав ще заліза. І знову тести нічого не знаходять. Купивши добрива іншого виробника – я додаю ще заліза. Як ви мабуть вже здогадались, закономірним результатом моїх дій став спалах водоростей.
Сидячи поруч із акваріумом, де незрівнянно майоріло зелене волосся водоростей (це дійсно було красиво), я провів не один вечір за пошуком і вивчанням матеріалів по темі заліза. Результатом цього процесу і стала ця тема на Форумі, яка містить інформацію, що здалася мені корисною. У кінці матеріалу буде наведено джерела інформації, що я використовував.
Сподіваюсь, що наведена нижче інформація і вам буде цікава і дозволить не повторювати моїх помилок (робіть свої власні).
Залізо
Зміст
Реактивність заліза
За що відповідає залізо в рослинах?
Чому в акваріумі так мало заліза?
Як рослини поглинають залізо?
Дефіцит заліза
Надлишок заліза
Тести води на вміст заліза
Фітоіндикація
Залізо і водорості
Кондиціонери для води та залізо в акваріумі
Способи подачі заліза у воду
Яку форму заліза найкраще використовувати в акваріумі?
Спеціалізовані залізовмісні добрива
Автоматизація подачі рідких добрив
Підсумок
Джерела інформації
Wikipedia: залізо, ферум (хімічний знак – Fe, лат. ferrum) - хімічний елемент з атомним номером 26, що належить до 8-ї групи, 4-го періоду періодичної системи хімічних елементів.
Проста речовина — залі́зо, сріблясто-сірий, електропровідний, пластичний і ковкий метал.
Реактивність заліза
В водних умовах (річки, озера або домашні акваріуми) залізо не має легкого життя. Воно надзвичайно чутливе (реактивне) до кисню. Але кожен акваріуміст хоче, щоб у його акваріумі було достатньо кисню, щоб риби не мали проблем із диханням. На жаль, кисень не є єдиною проблемою, з якою стикається залізо в акваріумі, оскільки воно також утворює багато солей, які практично не розчиняються у воді. Для багатьох акваріумних рослин залізо доступне у воді лише в другому ступені окислення (Fe2), тому його висока реактивність створює деякі проблеми для акваріумістів.
За що відповідає залізо в рослинах?
Залізо необхідне для ферментів, щоб каталізувати багато хімічних реакцій, що відбуваються в рослинах. Каталізатор, у свою чергу, є речовиною, яка дозволяє реакції відбуватися за набагато м'якших і ефективніших умов, щоб рослина зберігала енергію, необхідну для життя. У хімії такі речовини називаються кофакторами.
Завдяки дуже ефективній зміні ступеня окислення з Fe2+ на Fe3+ (і навпаки), залізо чудово підходить для транспорту електронів. Крім того, як і у людей, воно необхідне для дихання рослин – як необхідний компонент для дії цитохрому в клітині, білка, що використовується в дихальному циклі.
Чому в акваріумі так мало заліза?
Залізо є всюди навколо нас. Як же так виходить, що його завжди не вистачає в акваріумі? У воді залізо утворює нерозчинні оксиди, гідроксиди, солі та легко поєднується з DOC (Dissolved Organic Carbon, розчинений органічний вуглець). Раніше хлорид заліза (III) FeCl3 широко використовувався як коагулянт для очищення стічних вод і води від надлишку фосфату (PO43-) за реакцією: Fe3+ + PO43- → FePO4↓, де утворюється помаранчевий або коричневий осад, який часто можна спостерігати на осадових (ниткових) фільтрах, дуже популярних як попередня фільтрація в домашній водопровідній системі.
Як рослини поглинають залізо?
Рослини, що ростуть на поверхні землі, зазвичай не мають проблем з доступом до заліза. Оскільки воно необхідне для їхнього життя, вони розробили дуже розумні способи його отримання. Використовуючи свою кореневу систему, вони підкислюють ґрунт навколо себе іонами H+, щоб збільшити мобільність і змінити ступінь окислення з Fe3+ на Fe2+. Ще розумніший спосіб – виділяти (в ґрунт навколо коренів) комплексони Поліамінокарбонові кислоти (комплексони) — молекули, в яких з атомом азоту зв'язано декілька алкілкарбоксильних груп —СН2СООН, що здатні одночасно зв'язувати центральний атом комплексу декількома донорно-акцепторними зв'язками. Комплексони утворюють міцні, розчинні у воді сполуки з більшістю катіонів.
Органічна хелатотвірна сполука. Стійкість утворюваного комплексу з катіонами металу залежить, зокрема, від числа, положення та основності донорних атомів, якими визначаються кількість та розмір утворюваних хелатних циклів, які поглинають Fe3+ і транспортують залізо в рослину. Водні рослини з розвиненою кореневою системою користуються подібними способами, але постійна присутність розчинника, такого як вода, іноді стає небезпечною. Найбільша проблема – це поглинання заліза стебловими рослинами, для яких корені є лише органом прикріплення (закріплюють їх у субстраті), але вони поглинають поживні речовини з води.
https://www.aquaforum.ua/attachment.php?attachmentid=695855&stc=1&d=1724420510Дефіцит заліза
Залізо необхідне для процесів життєдіяльності у рослин. Воно не є мобільною сполукою, тому у разі його відсутності в новоутворених частинах організму рослина не здатна транспортувати використане залізо далі. Це призводить до того, що дефіцит буде спостерігатися на свіжозростаючих листках, найшвидше у швидкозростаючих рослин. Ці дефіцити проявляються у вигляді збліднення та карликовості листя. Подібний ефект виникає і при відсутності марганцю (Mn), але тут ми також маємо справу з втратою верхівки росту рослини. Щоб полегшити контроль, ви можете посадити у свій акваріум звичайний мікрантемум малоквітковий (Hemianthus micranthemoides). Ця рослина дуже швидко реагує на зміни концентрації заліза у воді, тому він чудово працює як своєрідний живий індикатор. Такий самий ефект можна досягти, посадивши, наприклад, елодею канадську (Elodea canadensis).
Зверніть увагу, дефіцит заліза може бути викликаний не тільки його відсутністю, а і надлишком міді, марганцю або цинку!
Надлишок заліза
Як ви вже можете здогадатися з вищезазначеної інформації, у добре функціонуючому та стабільному акваріумі досить важко створити ситуацію, коли вода буде надто насичена іонами заліза. Але при використанні субстрату все інакше. Розвиток рослини, яка утворює розгалужену кореневу систему, може бути пригнічений, якщо в середовищі занадто багато заліза.
Водяна криптокорина Вендта (Cryptocoryne wendtii 'brown'), покрита для тесту великою кількістю глиняних кульок з високим вмістом солей заліза, почала втрачати листову пластину через тиждень. Коли її витягли з середовища через 16 днів, її коренева система була безповоротно пошкоджена.
Токсичність заліза зустрічається як у рослин, так і у людей (наприклад, у хворих на гемофілію, які перевантажені залізом через безперервне переливання крові). Токсичність виникає, коли клітинне окислення заліза (Fe2+) виробляє високоактивні кисневі радикали, які можуть вбивати клітини, руйнуючи ДНК, мембранні ліпіди та білки.
Токсичність заліза була вивчена щонайменше на двох видах водних рослин. Дослідники повідомили про зниження росту бур’яну Potamogeton pectinatus на 75% після додавання заліза (1,2 мг/г FeCl3) до субстрату. Листя побуріло. Коріння сповільнилося в рості та стало блідим або червонувато-коричневим. Hydrilla verticillata, піддана впливу колодязної води, що містить 1,2 ppm Fe, покрилася іржаво-коричневим кольором і почала розпадатися.
Ілюстративний приклад
Питання. Я додав залізо в свій акваріум, щоб зменшити вміст фосфатів у воді. Фосфат реагує з Fe, утворюючи нерозчинні фосфати заліза. Через шість днів вміст фосфатів знизився з 0,6 ppm до 0,1 ppm, і я почав помічати дефіцит фосфату в деяких рослинах. У криптокорин були коричневі плями на листі, які поширилися на весь лист. Види рослин, що швидко ростуть, здавалося, не постраждали.
Відповідь. Здається, ви плутаєте дефіцит фосфату з токсичністю заліза. Рівні PO4 0,1 ppm достатні для росту рослин. Коричневі плями є відкладеннями заліза, що свідчить про токсичність заліза, а не про дефіцит поживних речовин. Ваші швидше зростаючі рослини не виявляли проблем, оскільки вони можуть «розбавити» метал під час нового зростання. Повільно зростаючі рослини перебувають у невигідному становищі, оскільки рівень металу накопичується в старих тканинах до шкідливих рівнів.
Тести води на вміст заліза
Доступні тести визивають питання. Бо залізо існує у дуже різних формах, а тести можуть визначити лише деякі із них.
Ось що з цього приводу пише (https://aquascape-promotion.com/aquaforum/index.php?/topic/404-zhelezo-v-akvariume-kak-uznat-dozu/) Сергій Єрмолаєв, ака yermolayev, засновник компанії Aquayer:
Тестировать концентрацию железа в аквариумной воде не имеет смысла ввиду следующих причин:
1. Тесты не улавливают железо в сильных хелатах. А многие удобрения или полностью или частично содержат железо в сильных хелатах. AQUAYER Микро и Железо содержат сильные хелаторы в разной степени, но содержат. Железо тестами должно улавливаться частично.
2. Железо если не в сильных хелатах, долго в аквариумной воде не живет. Оно или быстро потребляется растениями, или осаждается. Это происходит в течение одного дня.
Ще один коментар стосовно тестів на вміст заліза від Прохора, ака DEPS, координатора розділу «Растения», в темі «чем замерять железо? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=229516)» на Форумі:
Опять нюанс-многие пользуются микро на основе 2-х валентного железа, замеряя в течение 20 мин мы можем его определить как закисное, но под него "заточен" другой реагент, потом закисное поменяет валентность и станет окисным, но это не значит, что оно выйдет из комплекса, опять же-стабильный хелатор и индикатор слеп..
Но есть ещё один вид железа-связанное органикой (гуминовые кислоты и т.д), оно конечно лежит в виде нерастворимых соединений, но это совсем не значит, что оно не восстанавливается и не потребляется растениями.
Так вот что будем определять? 2-х, 3-х, Fe-DOC (которое кстати не определяется, но оно есть). В общем, считать железо дело неблагодарное и не информативное.
Більш детально ви можете ознайомитися із цим питанням у наступних обговореннях на Форумі:
чем замерять железо? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=229516)
Когда мерять железо в аквариуме? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=113472)
Я планую зробити серію побутових тестів, просто що б підтвердити на практиці яке залізо які тести можуть «побачити» (якщо можуть). Викладу результати пізніше у цій темі.
Фітоіндикація
Фітоіндикація є потужним, і мабуть більш надійним ніж тести, інструментом для аналізу через спостереження за рослинами та їхніми реакціями на різні умови.
Ірина, ака Serpentarius, у темі «Фитоиндикация (Дайджест на тему Растения вместо тестов) (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=101990)» зазначає такі зміни у рослинах, повʼязані із залізом:
Наблюдения велись на не форсированных травниках с распространенными и нетребовательными растениями.
Если у травянистого эхинодоруса и красной нимфеи светлеют новые листья - явная нехватка железа. Его подача быстро восстановит растения. Нимфее желательно подложить под корни глиняные шарики, обогащенные микроэлементами, а эхинодорус предпочитает жидкие удобрения.
Если у этих же растений, а также у другой длинностебельки начинают мельчать и светлеть верхушки - есть повод поиграться и с железом и с магнием. Хлороз может быть вызван не только недостатком железа, но и магния. Кроме того, железо без марганца плохо усваивается растениями. Потому если добавлять железо, желательно добавлять и марганец. Так что, надо хорошо подумать о соотношении этих трех элементов.
Новые листочки сильно светлые, у старых темные прожилки у эхинодорусов и анубиасов - нехватка магния и/или железа.
Гарним показником того, чи конкретна проблема викликана надлишком або дефіцитом поживної речовини, є різниці в симптомах між рослинами, що ростуть повільно та швидко. Якщо є надлишок певної поживної речовини, рослини, що швидше ростуть, можуть не постраждати, оскільки вони можуть по суті «розбавити» поживну речовину через швидке утворення нових листків. Повільно зростаючі рослини не мають іншого вибору, окрім як збільшувати накопичення поживних речовин, поки не почнуть проявлятися ознаки надлишку.
Той самий процес працює і у зворотному напрямку; рослини, що швидше ростуть, виявлятимуть ознаки дефіциту поживних речовин раніше, ніж рослини, що ростуть повільно, які мають більший запас. Рослини зазвичай поглинають більше поживних речовин, ніж їм потрібно, і просто зберігають їх у клітинній тканині для подальшого використання. Проблеми виникають, коли накопичувальна ємність рослини перевищена, і накопичення поживних речовин стає токсичним, що впливає на функцію клітин.
Наприклад, накопичення заліза проявляється у вигляді коричневих плям на листках. Це буквально поклади заліза, які зібралися в одній області. Згодом додаткові відкладення заважають клітинам у цій області функціонувати належним чином, і уражена ділянка відмирає.
Багато проблем із поживними речовинами мають форму пожовтіння тканини листя – хлорозу – спричиненого нестачею хлорофілу. Хлороз виникає, коли рослина не може виробляти нормальну кількість хлорофілу через брак поживних речовин. Оскільки хлорофіл використовується для фотосинтезу, його нестача перешкоджає цьому життєво важливому процесу та впливає на всі аспекти здоров’я рослини.
Багато поживних речовин використовуються для виробництва та правильного функціонування хлорофілу, тому хлороз можна використовувати як загальний показник проблем з поживними речовинами в акваріумі.
Рекомендую вам подивитись запис виступу Ірини, ака Serpentarius, по темі "Фитоиндикация. О чем говорят "растения" (диагностика состояния аквариума по внешнему виду растений)" за 2016 рік:
ml1GmkdjH4o?si=xtnAIezeXnYRetBs
На YouTube є ще два схожих записи за інші рока:
"Фитоиндикация или растения вместо тестов (https://youtu.be/OfG1mGRdJd0?si=VtSfTmmqj2GwE4Ce)", 2017 р.
"Фитоиндикация или растения вместо тестов (https://youtu.be/TPJYnHYIpPI?si=rqGLJOap5fJCV9uJ)", 2013 р.
Залізо і водорості
Типова проблема із спалахом водоростей виникає після встановлення акваріума з садовою землею (soil), оскільки протягом перших двох місяців у воду виділяється значна кількість заліза. Лише після того, як ґрунт «осяде», вивільнення заліза припиняється, а проблеми з водоростями зменшуються.
Залізо як обмежувальна поживна речовина для водоростей
Обмежена доступність заліза в насиченій киснем воді відрізняє залізо від усіх інших поживних речовин рослин. Це тому, що вільне залізо (Fe2+ і Fe3+), яке є єдиною формою, яку водорості можуть використовувати, зазвичай не накопичується у воді. Воно або утворює різні осади заліза (FeOOH, FeCO3 тощо), або зв’язується з розчиненим органічним вуглецем (DOC). Не дивно, що більшість природних прісних вод містять лише невелику кількість заліза, більша частина якого пов’язана з DOC. Дійсно, концентрація заліза у більшості поверхневих вод, насичених киснем, становить менше 0.2 мг/л, і майже жодне не знаходиться у вільній формі, яку можуть використовувати водорості (або рослини). Твердоводні озера, зокрема, можуть мати мало доступного заліза.
Один дослідник виявив, що ріст водоростей обмежений залізом у кількох природних озерах. Культури фітопланктону з озера Тахо, США, були значно стимульовані додаванням лише 0,005 ppm Fe. Величезні території відкритого океану мають обмежений ріст водоростей, незважаючи на відносно високий рівень нітратів і фосфатів. Оскільки ці території знаходяться далеко від наземних джерел заліза (наприклад, ґрунтового пилу), залізо присутнє в надзвичайно малих кількостях, менше ніж 0,000056 ppm.
Таким чином, коли дослідники додавали залізо в експериментальні пляшки з водоростями та їх природною океанською водою, ріст водоростей стимулювався. Тобто оскільки залізо недовго зберігається у насиченій киснем воді, воно може обмежити ріст водоростей як в акваріумах, так і в океанах. На відміну від фосфатів та інших поживних речовин для рослин, які можуть і часто накопичуються в акваріумній воді, запас вільного заліза в акваріумній воді обмежений.
https://www.aquaforum.ua/attachment.php?attachmentid=695856&stc=1&d=1724421919Як водорості отримують залізо
Рослини можуть отримувати залізо з субстрату, але водорості залежать від вільного заліза (Fe2+ і Fe3+) у воді. Незважаючи на те, що залізо у воді зв’язане (часто з DOC), воно тимчасово стає доступним завдяки реакції «фотовідновлення заліза».
Цю реакцію, яка потребує світла, значно прискорює розчинений органічний вуглець. Виділене Fe2+ може поглинатися водоростями або швидко окислюватися до Fe3+, яке водорості можуть швидко поглинати, або воно може зв’язуватися з більшою кількістю DOC. Ультрафіолетове та синє світло викликають найбільше фотовідновлення, оскільки вони мають енергію, щоб розірвати задіяні хімічні зв’язки. Таким чином, дослідники показали, що лише довжини хвиль нижче 520 нм вивільняють вільний Fe із DOC-хелатного заліза.
Малюнок: ріст водоростей і фотовідновлення заліза. Культури позначені «Normal Light» вирощували в середовищі без заліза при «холодному білому» освітленні при 120 мкмоль/м2/с. Єдиним джерелом заліза було DOC-зв'язане Fe. Культури «Restricted Light» вирощували в ідентичних умовах, за винятком того, що довжини хвилі світла нижче 520 нм були відфільтровані. Контрольні водорості (не показані на малюнку) адаптувалися протягом кількох днів і нормально росли в умовах обмеженого освітлення, якщо їх було забезпечено незв’язаним залізом
Водорості добре росли при нормальному освітленні з хелатним залізом як єдиним джерелом заліза. Однак, коли світлові хвилі з довжиною нижче 520 нм були відфільтровані таким чином, що фотовідновлення заліза було заблоковано, водорості відчували дефіцит заліза і не могли рости. Залізо зв’язується з різними хімічними речовинами та різними типами DOC. Усі ці комплекси заліза мають свою особливу «щільність зв’язування заліза» та сприйнятливість як до фотовідновлення, так і до хімічного відновлення. Таким чином, водорості дійсно можуть мати доступ до деякої кількості заліза навіть у темряві. Однак водорості отримають набагато більший запас за наявності світла та DOC.
Так, було виявлено, що рівні Fe2+ в одному озері були майже в 5 разів вищими опівдні, коли інтенсивність світла була найбільшою, ніж вночі. У природних системах (та акваріумах) фотовідновлення DOC-зв’язаного заліза, ймовірно, має важливе значення для постачання водоростей залізом.
Контроль заліза та водоростей
Залізо легко доступне для поглинання коренями в більшості субстратів. Тим не менш, вкорінені водні рослини легко поглинають залізо безпосередньо з води, навіть якщо їх посадити в субстрати, що містять залізо. Показано, що поглинання заліза Гідріллою (Hydrilla) дорівнює випаданню заліза в осад для видалення заліза з кисневої води. Таким чином, навіть укорінені рослини можуть витягувати вільне залізо (Fe2+ і Fe3+) з води, тим самим позбавляючи водорості так необхідної поживної речовини.
В акваріумах, які містять грунтовий шар, звичайне підживлення хелатним залізом, безсумнівно, непотрібне. Однак плаваючі рослини, як і водорості, залежать від заліза у воді і іноді потребують додаткового живлення. У тих рідкісних випадках, коли рослини виявляють зниження росту та/або ознаки дефіциту заліза, можна додати невелику дозу хелатного заліза (порошок FeEDTA, розчинений у воді). Однак для вкорінених рослин ґрунт містить величезну кількість легкодоступного заліза.
Рекомендації щодо підтримки певного рівня заліза можуть базуватися на даних, що не стосуються домашніх акваріумів. Водні ботаніки та комерційні виробники регулярно додають хелатоване залізо для рослин, що ростуть у стерильних умовах. За таких обставин додане залізо не сприятиме розмноженню водоростей. Але те, що працює для водних ботаніків і комерційних виробників, може не працювати для акваріумістів-хоббістів.
Кондиціонери для води та залізо в акваріумі
Припустимо, що в акваріумі є умови, які дозволяють іонам заліза існувати у вільній формі. Чи можемо ми перестати турбуватися? Не зовсім. Власники акваріумів використовують кондиціонери для води, щоб підготувати водопровідну воду для використання в акваріумах. Серед іншого, вони видаляють хлор і іони важких металів. Наразі найпоширенішою добавкою, що використовується в кондиціонерах, є EDTA (етилендіамінтетраоцтова кислота, версикова кислота). Ця добавка сама по собі погано розчиняється у воді, тому використовується її натрієва сіль (натрієвий едетат). EDTA є комплексоном. Щоб повністю зрозуміти дію цієї речовини, необхідно зрозуміти її різну спорідненість до окремих іонів. Один іон буде реагувати краще, інший гірше. Це співвідношення представлено нижче:
Спорідненість EDTA до різних іонів
Катіон logβ
Cu+ 8,5
Mg2+ 8,8
Ca2+ 10,7
Mn2+ 13,9
Fe2+ 14,3
Al3+ 16,3
Zn2+ 16,5
Pb2+ 18,0
Cu2+ 18,8
Hg2+ 21,7
Fe3+ 25,1
Чим вище значення logβ, тим більший потенціал EDTA для «поглинання» катіону. Це показує, чому залізо у формі Fe3+ можна подавати лише до кореневої системи. Це не тільки утворені оксиди та нерозчинні солі, які заважають цьому. Додавання EDTA негайно маскує іон ще до того, як він поглине важкі метали, від яких ми хочемо позбутися в першу чергу, такі як мідь (Cu), свинець (Pb) або цинк (Zn) і алюміній (Al). Окремі іони можуть обмінюватися в молекулі EDTA, замінюючи іон зі слабшою спорідненістю на сильніший.
Що, якщо ви не використовуєте кондиціонери? EDTA надходить не тільки з цього джерела, як ми побачимо далі в цій статті. І воду все одно потрібно обробляти.
Способи подачі заліза у воду
Щоб подати залізо в акваріум у біодоступній формі, потрібно знайти сполуки, які добре розчиняються у воді, але при цьому утримують іон у своїй структурі, щоб він не вивільнявся з молекули, оскільки він одразу з'єднається з чимось, що його витіснить. І тут на допомогу приходить раніше згаданий EDTA разом з цитратами або глюконатами та багатьма іншими сполуками.
EDTA EDTA - Етилендіамінтетраоцтова кислота - органічна сполука, чотириосновна карбонова кислота з хімічною формулою (HOOCCH2)2N(CH2)2N(CH2COOH)2, білий дрібнокристалічний порошок, малорозчинний у воді, не розчиняється в більшості органічних розчинників, розчинний у лугах, з катіонами металів утворює солі етилендіамінтетраацетат. Отримують шляхом конденсації етилендіаміна з монохлороцтовою кислотою. Застосовується як хелатувальний агент у різних галузях.
Більшість із нас не усвідомлює, скільки речей у нашому повсякденному житті містять EDTA у своїх інгредієнтах. Починаючи від пральних порошків до консервантів у косметиці та медичних застосувань. Таке різноманітне використання спричиняє забруднення антропогенного походження (в якому винна людина) і може порушити природний обіг іонів металів у природі. Комплекси EDTA розкладаються під дією світла (фотодеградація) і можуть також розкладатися бактеріями за відповідних умов рН середовища.
Цитрати
Ці сполуки не так давно були дуже популярні серед акваріумістів. Вони утворюються, серед іншого, в циклі Кребса. Ці солі дуже добре розчиняються у воді, але сьогодні їх рідко використовують. Вам доведеться синтезувати цитрат заліза (насправді натрій-залізо) самостійно з натрієвої солі, що ще більше ускладнює справу.
Глюконати
Солі, утворені реакцією з глюконовою кислотою. Сьогодні вони широко використовуються в медицині, головним чином через високу засвоюваність глюконату кальцію. Використовуваний в акваріумістиці, глюконат заліза (II) ідеально підходить для швидкого доповнення в акваріумах з низьким рівнем цього металу, у м'якій або помірно жорсткій воді з рН до 6.5-7.0.
DOC
Розчинений органічний вуглець утворюється в кожному акваріумі. Це свого роду природний захист акваріума від важких металів, присутніх у воді. Поєднуючись із залізом, він утворює запас цього елемента, що знаходиться у воді та в субстраті. З часом він розкладається, виділяючи невелику кількість заліза у воду – якраз вчасно для постійного споживання рослинами.
Глюконат осідає досить швидко і залишається стабільним протягом 5-20 хвилин, цитрат кілька годин, EDTA 2 дні, DTPA 4 дні, EDDHA 7 днів і так далі (залежно від рН).
Отже, наприклад, якщо вашим єдиним джерелом заліза буде лише глюконат, вам потрібно дозувати його 2 рази на день і в кінцевому підсумку багато (0,3-1 ppm заліза щодня).
Те ж саме стосується Fe-цитрату... і дозування органічних речовин у великій кількості зазвичай також сприяє розмноженню бактерій, а якщо ви дозуєте багато цитрату в поєднанні з сечовиною/аміаком, це також може сприяти (небажаному) росту водоростей.
Fe-IDHA сам по собі здається стабільним протягом 12-24 годин, тобто десь між цитратом і EDTA, але без деяких їхніх побічних ефектів.
Яку форму заліза найкраще використовувати в акваріумі?
На жаль, відповідь на це питання дуже складна. З попереднього обговорення видно, що у воді постійно циркулюють деякі кількості заліза, пов'язані з EDTA та DOC, які є природними резервуарами цього елемента. Більшість виробників не вказують, яка речовина міститься в добриві, яке вони пропонують. Зазвичай ми отримуємо лише інформацію про «хелат заліза». Ось чому так важливо спостерігати за акваріумом (памʼятаєте? – фітоіндикація!). Якщо рослини не показують жодних видимих ознак його відсутності, давайте застосовувати речовини, які спокійно, у своєму темпі потраплятимуть у воду. Для великих і раптових дефіцитів розгляньте можливість використання легкорозчинних солей або глюконату.
Ілюстративний приклад
Питання. Багато травників використовують хелатне залізо як добриво. Якщо Fe так міцно зв’язується з EDTA, як хелатне залізо може забезпечити рослини Fe?
Відповідь. Залізо повільно вивільняється (як Fe2+) із FeEDTA у присутності світла. Цей процес, який також стосується заліза, пов’язаного з DOC (див. стор. 178), забезпечує рослини залізом.
Спеціалізовані залізовмісні добрива
Рідкі добрива
Aqua Exotic Залізо ТЕХІ Plus (pH>7)
Aqua Exotic Залізо ТЕХІ Plus (pH<7)
Aquayer Залізо Плюс
Easy-Life Ferro
Rikka Залізо
Seachem Flourish Iron
Tropical Ferro-Aktiv
Розчинні таблетки
Dennerle Plant System E15 (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=293583)
Прикореневі таблетки пролонгованої дії
Aquario Neo Tabs Plant Fe
Aquayer Таблетки Залізо Плюс
Підтримуйте вітчизняне, купляйте продукцію Aquayer у офіційного дистрибʼютора Богдана, ака Bahmut, в темі "AQUAYER. Удобрения, грунт, тесты, подготовка воды (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=216886)"
Рекомендація: не кваптеся купляти і лити залізо, якщо в вас є підозра на його нестачу. Спочатку спробуйте зробити пару підмін по 50% води і додати комплексні добрива і подивіться чи не виправе це вашу проблему.
Автоматизація подачі рідких добрив
Якщо ви обрали для застосування рідку форму добрив, то ви можете автоматизувати процес їх подачі у акваріум за допомогою автоматичних дозуючих помп:
Aqua Nova Aquarium Dosing Pump NMDP
Aquaxer Dosing Pump
Chihiros Dosing Pump System
Ptero Dosing Pump (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=291575)
Підсумок
Використовуючи попередню інформацію, ми можемо спланувати усунення дефіциту заліза. Спостерігаючи та вимірюючи зміни концентрації заліза, ми повинні вирішити, як дозувати добрива. Ми можемо використовувати легкорозчинні солі, щоб миттєво підвищити рівень заліза, але в той же час ми повинні знати, що деякі іони перейдуть у нерозчинні форми, зв'язуючись із фосфатами або реагуючи з киснем і DOC. Водночас ми можемо створити «запас» заліза в субстраті для рослин, які віддають перевагу отримувати його через кореневу систему.
Все залежить від нас, і кінцева мета, яку ми хочемо досягти, – це красивий і здоровий акваріум.
Джерела інформації
Ecology of the Planted Aquarium: A Practical Manual and Scientific Treatise, Diana Walstad
Encyclopedia of aquarium plants, Peter Hiscock
Iron (Fe) in the aquarium, Michał Wyskiel
Nutrient Deficiencies: Different Symptoms in Aquatic Plants, Simon Zhu
P.S.: якщо я припустився десь помилки, або не вірно зрозумів матеріали, що читав – пишіть, будемо виправляти :)
В мене почала жовтіти хеміантус куба, що було схоже на хлороз, додавши заліза я провів тести, які показали, що заліза в акваріумній воді нема. Я додав ще заліза. І знову тести нічого не знаходять. Купивши добрива іншого виробника – я додаю ще заліза. Як ви мабуть вже здогадались, закономірним результатом моїх дій став спалах водоростей.
Сидячи поруч із акваріумом, де незрівнянно майоріло зелене волосся водоростей (це дійсно було красиво), я провів не один вечір за пошуком і вивчанням матеріалів по темі заліза. Результатом цього процесу і стала ця тема на Форумі, яка містить інформацію, що здалася мені корисною. У кінці матеріалу буде наведено джерела інформації, що я використовував.
Сподіваюсь, що наведена нижче інформація і вам буде цікава і дозволить не повторювати моїх помилок (робіть свої власні).
Залізо
Зміст
Реактивність заліза
За що відповідає залізо в рослинах?
Чому в акваріумі так мало заліза?
Як рослини поглинають залізо?
Дефіцит заліза
Надлишок заліза
Тести води на вміст заліза
Фітоіндикація
Залізо і водорості
Кондиціонери для води та залізо в акваріумі
Способи подачі заліза у воду
Яку форму заліза найкраще використовувати в акваріумі?
Спеціалізовані залізовмісні добрива
Автоматизація подачі рідких добрив
Підсумок
Джерела інформації
Wikipedia: залізо, ферум (хімічний знак – Fe, лат. ferrum) - хімічний елемент з атомним номером 26, що належить до 8-ї групи, 4-го періоду періодичної системи хімічних елементів.
Проста речовина — залі́зо, сріблясто-сірий, електропровідний, пластичний і ковкий метал.
Реактивність заліза
В водних умовах (річки, озера або домашні акваріуми) залізо не має легкого життя. Воно надзвичайно чутливе (реактивне) до кисню. Але кожен акваріуміст хоче, щоб у його акваріумі було достатньо кисню, щоб риби не мали проблем із диханням. На жаль, кисень не є єдиною проблемою, з якою стикається залізо в акваріумі, оскільки воно також утворює багато солей, які практично не розчиняються у воді. Для багатьох акваріумних рослин залізо доступне у воді лише в другому ступені окислення (Fe2), тому його висока реактивність створює деякі проблеми для акваріумістів.
За що відповідає залізо в рослинах?
Залізо необхідне для ферментів, щоб каталізувати багато хімічних реакцій, що відбуваються в рослинах. Каталізатор, у свою чергу, є речовиною, яка дозволяє реакції відбуватися за набагато м'якших і ефективніших умов, щоб рослина зберігала енергію, необхідну для життя. У хімії такі речовини називаються кофакторами.
Завдяки дуже ефективній зміні ступеня окислення з Fe2+ на Fe3+ (і навпаки), залізо чудово підходить для транспорту електронів. Крім того, як і у людей, воно необхідне для дихання рослин – як необхідний компонент для дії цитохрому в клітині, білка, що використовується в дихальному циклі.
Чому в акваріумі так мало заліза?
Залізо є всюди навколо нас. Як же так виходить, що його завжди не вистачає в акваріумі? У воді залізо утворює нерозчинні оксиди, гідроксиди, солі та легко поєднується з DOC (Dissolved Organic Carbon, розчинений органічний вуглець). Раніше хлорид заліза (III) FeCl3 широко використовувався як коагулянт для очищення стічних вод і води від надлишку фосфату (PO43-) за реакцією: Fe3+ + PO43- → FePO4↓, де утворюється помаранчевий або коричневий осад, який часто можна спостерігати на осадових (ниткових) фільтрах, дуже популярних як попередня фільтрація в домашній водопровідній системі.
Як рослини поглинають залізо?
Рослини, що ростуть на поверхні землі, зазвичай не мають проблем з доступом до заліза. Оскільки воно необхідне для їхнього життя, вони розробили дуже розумні способи його отримання. Використовуючи свою кореневу систему, вони підкислюють ґрунт навколо себе іонами H+, щоб збільшити мобільність і змінити ступінь окислення з Fe3+ на Fe2+. Ще розумніший спосіб – виділяти (в ґрунт навколо коренів) комплексони Поліамінокарбонові кислоти (комплексони) — молекули, в яких з атомом азоту зв'язано декілька алкілкарбоксильних груп —СН2СООН, що здатні одночасно зв'язувати центральний атом комплексу декількома донорно-акцепторними зв'язками. Комплексони утворюють міцні, розчинні у воді сполуки з більшістю катіонів.
Органічна хелатотвірна сполука. Стійкість утворюваного комплексу з катіонами металу залежить, зокрема, від числа, положення та основності донорних атомів, якими визначаються кількість та розмір утворюваних хелатних циклів, які поглинають Fe3+ і транспортують залізо в рослину. Водні рослини з розвиненою кореневою системою користуються подібними способами, але постійна присутність розчинника, такого як вода, іноді стає небезпечною. Найбільша проблема – це поглинання заліза стебловими рослинами, для яких корені є лише органом прикріплення (закріплюють їх у субстраті), але вони поглинають поживні речовини з води.
https://www.aquaforum.ua/attachment.php?attachmentid=695855&stc=1&d=1724420510Дефіцит заліза
Залізо необхідне для процесів життєдіяльності у рослин. Воно не є мобільною сполукою, тому у разі його відсутності в новоутворених частинах організму рослина не здатна транспортувати використане залізо далі. Це призводить до того, що дефіцит буде спостерігатися на свіжозростаючих листках, найшвидше у швидкозростаючих рослин. Ці дефіцити проявляються у вигляді збліднення та карликовості листя. Подібний ефект виникає і при відсутності марганцю (Mn), але тут ми також маємо справу з втратою верхівки росту рослини. Щоб полегшити контроль, ви можете посадити у свій акваріум звичайний мікрантемум малоквітковий (Hemianthus micranthemoides). Ця рослина дуже швидко реагує на зміни концентрації заліза у воді, тому він чудово працює як своєрідний живий індикатор. Такий самий ефект можна досягти, посадивши, наприклад, елодею канадську (Elodea canadensis).
Зверніть увагу, дефіцит заліза може бути викликаний не тільки його відсутністю, а і надлишком міді, марганцю або цинку!
Надлишок заліза
Як ви вже можете здогадатися з вищезазначеної інформації, у добре функціонуючому та стабільному акваріумі досить важко створити ситуацію, коли вода буде надто насичена іонами заліза. Але при використанні субстрату все інакше. Розвиток рослини, яка утворює розгалужену кореневу систему, може бути пригнічений, якщо в середовищі занадто багато заліза.
Водяна криптокорина Вендта (Cryptocoryne wendtii 'brown'), покрита для тесту великою кількістю глиняних кульок з високим вмістом солей заліза, почала втрачати листову пластину через тиждень. Коли її витягли з середовища через 16 днів, її коренева система була безповоротно пошкоджена.
Токсичність заліза зустрічається як у рослин, так і у людей (наприклад, у хворих на гемофілію, які перевантажені залізом через безперервне переливання крові). Токсичність виникає, коли клітинне окислення заліза (Fe2+) виробляє високоактивні кисневі радикали, які можуть вбивати клітини, руйнуючи ДНК, мембранні ліпіди та білки.
Токсичність заліза була вивчена щонайменше на двох видах водних рослин. Дослідники повідомили про зниження росту бур’яну Potamogeton pectinatus на 75% після додавання заліза (1,2 мг/г FeCl3) до субстрату. Листя побуріло. Коріння сповільнилося в рості та стало блідим або червонувато-коричневим. Hydrilla verticillata, піддана впливу колодязної води, що містить 1,2 ppm Fe, покрилася іржаво-коричневим кольором і почала розпадатися.
Ілюстративний приклад
Питання. Я додав залізо в свій акваріум, щоб зменшити вміст фосфатів у воді. Фосфат реагує з Fe, утворюючи нерозчинні фосфати заліза. Через шість днів вміст фосфатів знизився з 0,6 ppm до 0,1 ppm, і я почав помічати дефіцит фосфату в деяких рослинах. У криптокорин були коричневі плями на листі, які поширилися на весь лист. Види рослин, що швидко ростуть, здавалося, не постраждали.
Відповідь. Здається, ви плутаєте дефіцит фосфату з токсичністю заліза. Рівні PO4 0,1 ppm достатні для росту рослин. Коричневі плями є відкладеннями заліза, що свідчить про токсичність заліза, а не про дефіцит поживних речовин. Ваші швидше зростаючі рослини не виявляли проблем, оскільки вони можуть «розбавити» метал під час нового зростання. Повільно зростаючі рослини перебувають у невигідному становищі, оскільки рівень металу накопичується в старих тканинах до шкідливих рівнів.
Тести води на вміст заліза
Доступні тести визивають питання. Бо залізо існує у дуже різних формах, а тести можуть визначити лише деякі із них.
Ось що з цього приводу пише (https://aquascape-promotion.com/aquaforum/index.php?/topic/404-zhelezo-v-akvariume-kak-uznat-dozu/) Сергій Єрмолаєв, ака yermolayev, засновник компанії Aquayer:
Тестировать концентрацию железа в аквариумной воде не имеет смысла ввиду следующих причин:
1. Тесты не улавливают железо в сильных хелатах. А многие удобрения или полностью или частично содержат железо в сильных хелатах. AQUAYER Микро и Железо содержат сильные хелаторы в разной степени, но содержат. Железо тестами должно улавливаться частично.
2. Железо если не в сильных хелатах, долго в аквариумной воде не живет. Оно или быстро потребляется растениями, или осаждается. Это происходит в течение одного дня.
Ще один коментар стосовно тестів на вміст заліза від Прохора, ака DEPS, координатора розділу «Растения», в темі «чем замерять железо? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=229516)» на Форумі:
Опять нюанс-многие пользуются микро на основе 2-х валентного железа, замеряя в течение 20 мин мы можем его определить как закисное, но под него "заточен" другой реагент, потом закисное поменяет валентность и станет окисным, но это не значит, что оно выйдет из комплекса, опять же-стабильный хелатор и индикатор слеп..
Но есть ещё один вид железа-связанное органикой (гуминовые кислоты и т.д), оно конечно лежит в виде нерастворимых соединений, но это совсем не значит, что оно не восстанавливается и не потребляется растениями.
Так вот что будем определять? 2-х, 3-х, Fe-DOC (которое кстати не определяется, но оно есть). В общем, считать железо дело неблагодарное и не информативное.
Більш детально ви можете ознайомитися із цим питанням у наступних обговореннях на Форумі:
чем замерять железо? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=229516)
Когда мерять железо в аквариуме? (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=113472)
Я планую зробити серію побутових тестів, просто що б підтвердити на практиці яке залізо які тести можуть «побачити» (якщо можуть). Викладу результати пізніше у цій темі.
Фітоіндикація
Фітоіндикація є потужним, і мабуть більш надійним ніж тести, інструментом для аналізу через спостереження за рослинами та їхніми реакціями на різні умови.
Ірина, ака Serpentarius, у темі «Фитоиндикация (Дайджест на тему Растения вместо тестов) (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=101990)» зазначає такі зміни у рослинах, повʼязані із залізом:
Наблюдения велись на не форсированных травниках с распространенными и нетребовательными растениями.
Если у травянистого эхинодоруса и красной нимфеи светлеют новые листья - явная нехватка железа. Его подача быстро восстановит растения. Нимфее желательно подложить под корни глиняные шарики, обогащенные микроэлементами, а эхинодорус предпочитает жидкие удобрения.
Если у этих же растений, а также у другой длинностебельки начинают мельчать и светлеть верхушки - есть повод поиграться и с железом и с магнием. Хлороз может быть вызван не только недостатком железа, но и магния. Кроме того, железо без марганца плохо усваивается растениями. Потому если добавлять железо, желательно добавлять и марганец. Так что, надо хорошо подумать о соотношении этих трех элементов.
Новые листочки сильно светлые, у старых темные прожилки у эхинодорусов и анубиасов - нехватка магния и/или железа.
Гарним показником того, чи конкретна проблема викликана надлишком або дефіцитом поживної речовини, є різниці в симптомах між рослинами, що ростуть повільно та швидко. Якщо є надлишок певної поживної речовини, рослини, що швидше ростуть, можуть не постраждати, оскільки вони можуть по суті «розбавити» поживну речовину через швидке утворення нових листків. Повільно зростаючі рослини не мають іншого вибору, окрім як збільшувати накопичення поживних речовин, поки не почнуть проявлятися ознаки надлишку.
Той самий процес працює і у зворотному напрямку; рослини, що швидше ростуть, виявлятимуть ознаки дефіциту поживних речовин раніше, ніж рослини, що ростуть повільно, які мають більший запас. Рослини зазвичай поглинають більше поживних речовин, ніж їм потрібно, і просто зберігають їх у клітинній тканині для подальшого використання. Проблеми виникають, коли накопичувальна ємність рослини перевищена, і накопичення поживних речовин стає токсичним, що впливає на функцію клітин.
Наприклад, накопичення заліза проявляється у вигляді коричневих плям на листках. Це буквально поклади заліза, які зібралися в одній області. Згодом додаткові відкладення заважають клітинам у цій області функціонувати належним чином, і уражена ділянка відмирає.
Багато проблем із поживними речовинами мають форму пожовтіння тканини листя – хлорозу – спричиненого нестачею хлорофілу. Хлороз виникає, коли рослина не може виробляти нормальну кількість хлорофілу через брак поживних речовин. Оскільки хлорофіл використовується для фотосинтезу, його нестача перешкоджає цьому життєво важливому процесу та впливає на всі аспекти здоров’я рослини.
Багато поживних речовин використовуються для виробництва та правильного функціонування хлорофілу, тому хлороз можна використовувати як загальний показник проблем з поживними речовинами в акваріумі.
Рекомендую вам подивитись запис виступу Ірини, ака Serpentarius, по темі "Фитоиндикация. О чем говорят "растения" (диагностика состояния аквариума по внешнему виду растений)" за 2016 рік:
ml1GmkdjH4o?si=xtnAIezeXnYRetBs
На YouTube є ще два схожих записи за інші рока:
"Фитоиндикация или растения вместо тестов (https://youtu.be/OfG1mGRdJd0?si=VtSfTmmqj2GwE4Ce)", 2017 р.
"Фитоиндикация или растения вместо тестов (https://youtu.be/TPJYnHYIpPI?si=rqGLJOap5fJCV9uJ)", 2013 р.
Залізо і водорості
Типова проблема із спалахом водоростей виникає після встановлення акваріума з садовою землею (soil), оскільки протягом перших двох місяців у воду виділяється значна кількість заліза. Лише після того, як ґрунт «осяде», вивільнення заліза припиняється, а проблеми з водоростями зменшуються.
Залізо як обмежувальна поживна речовина для водоростей
Обмежена доступність заліза в насиченій киснем воді відрізняє залізо від усіх інших поживних речовин рослин. Це тому, що вільне залізо (Fe2+ і Fe3+), яке є єдиною формою, яку водорості можуть використовувати, зазвичай не накопичується у воді. Воно або утворює різні осади заліза (FeOOH, FeCO3 тощо), або зв’язується з розчиненим органічним вуглецем (DOC). Не дивно, що більшість природних прісних вод містять лише невелику кількість заліза, більша частина якого пов’язана з DOC. Дійсно, концентрація заліза у більшості поверхневих вод, насичених киснем, становить менше 0.2 мг/л, і майже жодне не знаходиться у вільній формі, яку можуть використовувати водорості (або рослини). Твердоводні озера, зокрема, можуть мати мало доступного заліза.
Один дослідник виявив, що ріст водоростей обмежений залізом у кількох природних озерах. Культури фітопланктону з озера Тахо, США, були значно стимульовані додаванням лише 0,005 ppm Fe. Величезні території відкритого океану мають обмежений ріст водоростей, незважаючи на відносно високий рівень нітратів і фосфатів. Оскільки ці території знаходяться далеко від наземних джерел заліза (наприклад, ґрунтового пилу), залізо присутнє в надзвичайно малих кількостях, менше ніж 0,000056 ppm.
Таким чином, коли дослідники додавали залізо в експериментальні пляшки з водоростями та їх природною океанською водою, ріст водоростей стимулювався. Тобто оскільки залізо недовго зберігається у насиченій киснем воді, воно може обмежити ріст водоростей як в акваріумах, так і в океанах. На відміну від фосфатів та інших поживних речовин для рослин, які можуть і часто накопичуються в акваріумній воді, запас вільного заліза в акваріумній воді обмежений.
https://www.aquaforum.ua/attachment.php?attachmentid=695856&stc=1&d=1724421919Як водорості отримують залізо
Рослини можуть отримувати залізо з субстрату, але водорості залежать від вільного заліза (Fe2+ і Fe3+) у воді. Незважаючи на те, що залізо у воді зв’язане (часто з DOC), воно тимчасово стає доступним завдяки реакції «фотовідновлення заліза».
Цю реакцію, яка потребує світла, значно прискорює розчинений органічний вуглець. Виділене Fe2+ може поглинатися водоростями або швидко окислюватися до Fe3+, яке водорості можуть швидко поглинати, або воно може зв’язуватися з більшою кількістю DOC. Ультрафіолетове та синє світло викликають найбільше фотовідновлення, оскільки вони мають енергію, щоб розірвати задіяні хімічні зв’язки. Таким чином, дослідники показали, що лише довжини хвиль нижче 520 нм вивільняють вільний Fe із DOC-хелатного заліза.
Малюнок: ріст водоростей і фотовідновлення заліза. Культури позначені «Normal Light» вирощували в середовищі без заліза при «холодному білому» освітленні при 120 мкмоль/м2/с. Єдиним джерелом заліза було DOC-зв'язане Fe. Культури «Restricted Light» вирощували в ідентичних умовах, за винятком того, що довжини хвилі світла нижче 520 нм були відфільтровані. Контрольні водорості (не показані на малюнку) адаптувалися протягом кількох днів і нормально росли в умовах обмеженого освітлення, якщо їх було забезпечено незв’язаним залізом
Водорості добре росли при нормальному освітленні з хелатним залізом як єдиним джерелом заліза. Однак, коли світлові хвилі з довжиною нижче 520 нм були відфільтровані таким чином, що фотовідновлення заліза було заблоковано, водорості відчували дефіцит заліза і не могли рости. Залізо зв’язується з різними хімічними речовинами та різними типами DOC. Усі ці комплекси заліза мають свою особливу «щільність зв’язування заліза» та сприйнятливість як до фотовідновлення, так і до хімічного відновлення. Таким чином, водорості дійсно можуть мати доступ до деякої кількості заліза навіть у темряві. Однак водорості отримають набагато більший запас за наявності світла та DOC.
Так, було виявлено, що рівні Fe2+ в одному озері були майже в 5 разів вищими опівдні, коли інтенсивність світла була найбільшою, ніж вночі. У природних системах (та акваріумах) фотовідновлення DOC-зв’язаного заліза, ймовірно, має важливе значення для постачання водоростей залізом.
Контроль заліза та водоростей
Залізо легко доступне для поглинання коренями в більшості субстратів. Тим не менш, вкорінені водні рослини легко поглинають залізо безпосередньо з води, навіть якщо їх посадити в субстрати, що містять залізо. Показано, що поглинання заліза Гідріллою (Hydrilla) дорівнює випаданню заліза в осад для видалення заліза з кисневої води. Таким чином, навіть укорінені рослини можуть витягувати вільне залізо (Fe2+ і Fe3+) з води, тим самим позбавляючи водорості так необхідної поживної речовини.
В акваріумах, які містять грунтовий шар, звичайне підживлення хелатним залізом, безсумнівно, непотрібне. Однак плаваючі рослини, як і водорості, залежать від заліза у воді і іноді потребують додаткового живлення. У тих рідкісних випадках, коли рослини виявляють зниження росту та/або ознаки дефіциту заліза, можна додати невелику дозу хелатного заліза (порошок FeEDTA, розчинений у воді). Однак для вкорінених рослин ґрунт містить величезну кількість легкодоступного заліза.
Рекомендації щодо підтримки певного рівня заліза можуть базуватися на даних, що не стосуються домашніх акваріумів. Водні ботаніки та комерційні виробники регулярно додають хелатоване залізо для рослин, що ростуть у стерильних умовах. За таких обставин додане залізо не сприятиме розмноженню водоростей. Але те, що працює для водних ботаніків і комерційних виробників, може не працювати для акваріумістів-хоббістів.
Кондиціонери для води та залізо в акваріумі
Припустимо, що в акваріумі є умови, які дозволяють іонам заліза існувати у вільній формі. Чи можемо ми перестати турбуватися? Не зовсім. Власники акваріумів використовують кондиціонери для води, щоб підготувати водопровідну воду для використання в акваріумах. Серед іншого, вони видаляють хлор і іони важких металів. Наразі найпоширенішою добавкою, що використовується в кондиціонерах, є EDTA (етилендіамінтетраоцтова кислота, версикова кислота). Ця добавка сама по собі погано розчиняється у воді, тому використовується її натрієва сіль (натрієвий едетат). EDTA є комплексоном. Щоб повністю зрозуміти дію цієї речовини, необхідно зрозуміти її різну спорідненість до окремих іонів. Один іон буде реагувати краще, інший гірше. Це співвідношення представлено нижче:
Спорідненість EDTA до різних іонів
Катіон logβ
Cu+ 8,5
Mg2+ 8,8
Ca2+ 10,7
Mn2+ 13,9
Fe2+ 14,3
Al3+ 16,3
Zn2+ 16,5
Pb2+ 18,0
Cu2+ 18,8
Hg2+ 21,7
Fe3+ 25,1
Чим вище значення logβ, тим більший потенціал EDTA для «поглинання» катіону. Це показує, чому залізо у формі Fe3+ можна подавати лише до кореневої системи. Це не тільки утворені оксиди та нерозчинні солі, які заважають цьому. Додавання EDTA негайно маскує іон ще до того, як він поглине важкі метали, від яких ми хочемо позбутися в першу чергу, такі як мідь (Cu), свинець (Pb) або цинк (Zn) і алюміній (Al). Окремі іони можуть обмінюватися в молекулі EDTA, замінюючи іон зі слабшою спорідненістю на сильніший.
Що, якщо ви не використовуєте кондиціонери? EDTA надходить не тільки з цього джерела, як ми побачимо далі в цій статті. І воду все одно потрібно обробляти.
Способи подачі заліза у воду
Щоб подати залізо в акваріум у біодоступній формі, потрібно знайти сполуки, які добре розчиняються у воді, але при цьому утримують іон у своїй структурі, щоб він не вивільнявся з молекули, оскільки він одразу з'єднається з чимось, що його витіснить. І тут на допомогу приходить раніше згаданий EDTA разом з цитратами або глюконатами та багатьма іншими сполуками.
EDTA EDTA - Етилендіамінтетраоцтова кислота - органічна сполука, чотириосновна карбонова кислота з хімічною формулою (HOOCCH2)2N(CH2)2N(CH2COOH)2, білий дрібнокристалічний порошок, малорозчинний у воді, не розчиняється в більшості органічних розчинників, розчинний у лугах, з катіонами металів утворює солі етилендіамінтетраацетат. Отримують шляхом конденсації етилендіаміна з монохлороцтовою кислотою. Застосовується як хелатувальний агент у різних галузях.
Більшість із нас не усвідомлює, скільки речей у нашому повсякденному житті містять EDTA у своїх інгредієнтах. Починаючи від пральних порошків до консервантів у косметиці та медичних застосувань. Таке різноманітне використання спричиняє забруднення антропогенного походження (в якому винна людина) і може порушити природний обіг іонів металів у природі. Комплекси EDTA розкладаються під дією світла (фотодеградація) і можуть також розкладатися бактеріями за відповідних умов рН середовища.
Цитрати
Ці сполуки не так давно були дуже популярні серед акваріумістів. Вони утворюються, серед іншого, в циклі Кребса. Ці солі дуже добре розчиняються у воді, але сьогодні їх рідко використовують. Вам доведеться синтезувати цитрат заліза (насправді натрій-залізо) самостійно з натрієвої солі, що ще більше ускладнює справу.
Глюконати
Солі, утворені реакцією з глюконовою кислотою. Сьогодні вони широко використовуються в медицині, головним чином через високу засвоюваність глюконату кальцію. Використовуваний в акваріумістиці, глюконат заліза (II) ідеально підходить для швидкого доповнення в акваріумах з низьким рівнем цього металу, у м'якій або помірно жорсткій воді з рН до 6.5-7.0.
DOC
Розчинений органічний вуглець утворюється в кожному акваріумі. Це свого роду природний захист акваріума від важких металів, присутніх у воді. Поєднуючись із залізом, він утворює запас цього елемента, що знаходиться у воді та в субстраті. З часом він розкладається, виділяючи невелику кількість заліза у воду – якраз вчасно для постійного споживання рослинами.
Глюконат осідає досить швидко і залишається стабільним протягом 5-20 хвилин, цитрат кілька годин, EDTA 2 дні, DTPA 4 дні, EDDHA 7 днів і так далі (залежно від рН).
Отже, наприклад, якщо вашим єдиним джерелом заліза буде лише глюконат, вам потрібно дозувати його 2 рази на день і в кінцевому підсумку багато (0,3-1 ppm заліза щодня).
Те ж саме стосується Fe-цитрату... і дозування органічних речовин у великій кількості зазвичай також сприяє розмноженню бактерій, а якщо ви дозуєте багато цитрату в поєднанні з сечовиною/аміаком, це також може сприяти (небажаному) росту водоростей.
Fe-IDHA сам по собі здається стабільним протягом 12-24 годин, тобто десь між цитратом і EDTA, але без деяких їхніх побічних ефектів.
Яку форму заліза найкраще використовувати в акваріумі?
На жаль, відповідь на це питання дуже складна. З попереднього обговорення видно, що у воді постійно циркулюють деякі кількості заліза, пов'язані з EDTA та DOC, які є природними резервуарами цього елемента. Більшість виробників не вказують, яка речовина міститься в добриві, яке вони пропонують. Зазвичай ми отримуємо лише інформацію про «хелат заліза». Ось чому так важливо спостерігати за акваріумом (памʼятаєте? – фітоіндикація!). Якщо рослини не показують жодних видимих ознак його відсутності, давайте застосовувати речовини, які спокійно, у своєму темпі потраплятимуть у воду. Для великих і раптових дефіцитів розгляньте можливість використання легкорозчинних солей або глюконату.
Ілюстративний приклад
Питання. Багато травників використовують хелатне залізо як добриво. Якщо Fe так міцно зв’язується з EDTA, як хелатне залізо може забезпечити рослини Fe?
Відповідь. Залізо повільно вивільняється (як Fe2+) із FeEDTA у присутності світла. Цей процес, який також стосується заліза, пов’язаного з DOC (див. стор. 178), забезпечує рослини залізом.
Спеціалізовані залізовмісні добрива
Рідкі добрива
Aqua Exotic Залізо ТЕХІ Plus (pH>7)
Aqua Exotic Залізо ТЕХІ Plus (pH<7)
Aquayer Залізо Плюс
Easy-Life Ferro
Rikka Залізо
Seachem Flourish Iron
Tropical Ferro-Aktiv
Розчинні таблетки
Dennerle Plant System E15 (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=293583)
Прикореневі таблетки пролонгованої дії
Aquario Neo Tabs Plant Fe
Aquayer Таблетки Залізо Плюс
Підтримуйте вітчизняне, купляйте продукцію Aquayer у офіційного дистрибʼютора Богдана, ака Bahmut, в темі "AQUAYER. Удобрения, грунт, тесты, подготовка воды (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=216886)"
Рекомендація: не кваптеся купляти і лити залізо, якщо в вас є підозра на його нестачу. Спочатку спробуйте зробити пару підмін по 50% води і додати комплексні добрива і подивіться чи не виправе це вашу проблему.
Автоматизація подачі рідких добрив
Якщо ви обрали для застосування рідку форму добрив, то ви можете автоматизувати процес їх подачі у акваріум за допомогою автоматичних дозуючих помп:
Aqua Nova Aquarium Dosing Pump NMDP
Aquaxer Dosing Pump
Chihiros Dosing Pump System
Ptero Dosing Pump (https://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=291575)
Підсумок
Використовуючи попередню інформацію, ми можемо спланувати усунення дефіциту заліза. Спостерігаючи та вимірюючи зміни концентрації заліза, ми повинні вирішити, як дозувати добрива. Ми можемо використовувати легкорозчинні солі, щоб миттєво підвищити рівень заліза, але в той же час ми повинні знати, що деякі іони перейдуть у нерозчинні форми, зв'язуючись із фосфатами або реагуючи з киснем і DOC. Водночас ми можемо створити «запас» заліза в субстраті для рослин, які віддають перевагу отримувати його через кореневу систему.
Все залежить від нас, і кінцева мета, яку ми хочемо досягти, – це красивий і здоровий акваріум.
Джерела інформації
Ecology of the Planted Aquarium: A Practical Manual and Scientific Treatise, Diana Walstad
Encyclopedia of aquarium plants, Peter Hiscock
Iron (Fe) in the aquarium, Michał Wyskiel
Nutrient Deficiencies: Different Symptoms in Aquatic Plants, Simon Zhu
P.S.: якщо я припустився десь помилки, або не вірно зрозумів матеріали, що читав – пишіть, будемо виправляти :)