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Phosphat

Aus Korallen Wiki - Arten, Haltung, Vermehrung, Zucht, DIY, Meerwasser
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Einleitung

Phosphat (H3PO4) enthält das Element Phosphor. Phosphate sind weitgehend ungiftig. Das Salz ist gut löslich in Wasser und spielt eine besondere Rolle für alle lebenden Organismen als sog. Makronährstoff. Phosphor ist Bestandteil der DNA- und RNA-Molekülen, der Energieträger ADP, ATP und vieler Fette (Phospholipide). Autotrophe Organismen (Algen, Phytoplankton, Zooxanthellen, Cyano-Bakterien) können anorganische in organische Stoffe umwandeln.

Zuviel Phosphat führt zur Überdüngung der Zooxanthellen, die damit unkontrolliert zu Nahrungskonkurrenten der Korallen werden, und die meisten Korallen färben sich Braun. Der Konflikt zwischen gewolltem Algenwachstum, hier nur der Zooxanthellen, und farbintensiven Korallen ist nicht einfach zu lösen. Frei im Wasser gelöstes Phosphat ist niedrig zu halten und als Ausgleich wird der Koralle die Phosphorzufuhr durch die Anwendung geeigneter Nahrung gesichert, nämlich der partikularen (POM) Nahrung (z.B. Zooplankton).

In wässriger Lösung existieren Phosphat-Anionen in vier Formen. Unter stark basischen Bedingungen liegt das Phosphat-Anion hauptsächlich als (PO43−) vor, während unter schwach basischen Bedingungen das Hydrogenphosphat-Anion (HPO42−) dominiert. Unter schwach sauren Bedingungen liegt hauptsächlich das Dihydrogenphosphat-Anion (H2PO4) vor. In stark saurer wässriger Lösung, ist Phosphorsäure (H3PO4) die Hauptform.

Es liegen also drei pH-Wert-abhängige Gleichgewichtsreaktionen vor:

  • Unter stark alkalischen Bedingungen, wie z. B. bei pH = 13 liegt im Wesentlichen PO43− und HPO42− vor.
  • Ist die Lösung neutral (pH = 7.0) liegen H2PO4 (62 %) und HPO42− (38 %) vor.
  • Bei pH = 7.4 dreht sich das Verhältnis der beiden Komponenten etwa um: 39 % H2PO4 und 61 % HPO42−.
  • Bei pH = 8,2 liegt das Verhältnis der beiden Komponenten bei etwa 10 % H2PO4 und 90 % HPO42−.
    • HPO42− enthält 32,27 % reinen Phosphor
    • H2PO4 enthält 31,94 % reinen Phosphor
    • Bei dem 1 : 9 Mengenverhältnis der beiden o.g. Phosphaten ergibt das 32,24 % reinen Phosphor; d.h. 1 mg Phosphat ergibt 0,32 mg reinen Phosphor

Gesamtphosphat

Phosphor kann im Salzwasser in folgenden Formen vorkommen:

  • gelöstes reaktives Phosphat (Orthophosphate)
  • anorganisch kondensiertem (nicht reaktivem) Phosphat
  • organischem Phosphat

Alle drei Formen können von Lebewesen verwertet werden, wobei Orthophosphate am besten aufgenommen werden. Der Gesamtphosphat (im Wasser) liegt als pauschaler Erfahrungswert etwa 0,1 mg/l höher als PO4. Gemessen werden mit den handelsüblichen Meerwassertests fast nur das gelöste reaktive Phosphat![1]

Auf die richtige Menge kommt es an

Das Element Phosphor (P) ist zusammen mit dem Stickstoff (N in Form von Nitrat) essentieller Nährstoff für Korallen, Algen, Tiere und Bakterien. Phosphor entsteht nicht einfach, sondern wird durch Beckenbewohner und Fütterung ins Becken eingebracht. Nur im Wasser gelöste Phosphate können von Korallen (aber auch von Algen und Bakterien) aufgenommen werden.

Die natürliche Färbung der Zooxanthellen ist braun. Die Zooxanthellen der Korallen brauchen Phosphor – ohne werden sie schwächer.

Wenn SPS von der Basis her Absterben, kann das von erheblichen Schwankungen bei der Phosphatkonzentration kommen; wie z.B. durch den Einsatz mit einem Phosphatadsorber. Dabei wird zum einen dem Wasser das Phosphat schnell entzogen, dann lässt die Leistung des Adsorbers oft schon innerhalb weniger Tage nach, und dann steigt die Phosphatkonzentration wieder zügig an durch Phosphatdepots oder z.B. durch Abgabe aus dem Bodengrund.

Besonders bei kleinpolypigen Steinkorallen (SPS) wird eine sehr niedrige Konzentration angestrebt, um vor allem die natürlich intensive Färbung zu sehen (siehe auch Korallenfarben). Generell stört Phosphat den Skelettaufbau von Steinkorallen, da es mit Calcium eine Verbindung eingeht und in die Kalkstruktur eingelagert werden kann, das macht ihn brüchig. Generell fördert Phosphat das Wachstum von Korallen. Nullwerte sind genauso wachstumshemmend wie zu hohe Konzentrationen. Werte bis 3 mg/l überleben manche SPS noch, andere sterben schon bei deutlich geringeren Konzentrationen.

Konzentrationen
  • Optimaler Bereich
    • SPS 0,03 - 0,1 mg/l
    • LPS 0,1 - 0,15 mg/l (bei höheren Werten besteht die Gefahr von bakteriellen Erkrankungen oder Skeletterkrankungen wie "Bohralgen"
    • Andere Korallen 0,1 - 0,4 mg/l
  • Natürliche Konzentration: 0,002 – 0,09 mg/l

Das Verhältnis Nitrat zu Phosphat wird in dem sog. Redfield-Verhältnis beschrieben. Wenn zu wenig Phosphat vorhanden ist (d.h. Phosphatlimitierung / Nährstofflimitierung), dann kann vor allem die Nitrifikation und zu geringerem Anteil auch die Denitrifikation gestört werden.

Die oft vermutete Cyanobakterienplage muss nicht zwangsläufig ausbrechen, wenn das Verhältnis P : N nicht stimmt.[2] - man beachte, das es über 2000 verschiedene Cyanobakterienarten gibt. Es ist allerdings häufig zu beobachten, dass ein zum Stickstoff verschobenes Nährstoffverhältnis der häufigste Auslöser von Cyanos im Riffaquarium ist, genauso wie Phosphat-Nullwerte häufig im Verdacht stehen der Auslöser zu sein [3]

Viele Aquarianer schwören auf eine Phosphat-Konzentration von knapp oberhalb der Nachweisgrenze. Ziel ist besseres Wachstum von einigen Steinkorallen. Ebenso erhalten kurzpolypige Steinkorallen (SPS) eine deutlich hellere Färbung, wodurch einige Farbvarianten attraktiver werden. Becken ganz ohne Phosphat sind allerdings auch nicht das Optimum, meist führt das zum Ausbleichen und langsamen Absterben der Korallen. In eingefahrenen Aquarien wird die Phosphat-Konzentration durch Algenwachstum stetig reduziert.

Niedrige Phosphatwerte sind kritisch für SPS, sofern die KH über 8 - 9 liegt!

Sich an den natürlichen Werten zu orientieren, kann isoliert betrachtet zu einer Nährstofflimitierung führen. In der Natur nehmen Korallen viel Nahrung auf (z.B. Zooplankton), und können erst so in nährstoffarmen Umgebungen überleben und auch wachsen. Versuche in Aquarien bestätigen das - dazu einfach die Korallen mit deutlichen Anzeichen einer Nährstofflimitierung adäquat füttern, und die Farben sowie die allgemeine Erscheinung kommen schnell wieder zurück.

In Mischbecken kann der Bestand an anderen Korallen-Ordnungen (z.B. Weichkorallen) mitunter leiden. In diesem Fall ist man mit einem Wert von 0,1 - 0,4 mg/l auf der sicheren Seite und verliert dann allerdings etwas Farbenpracht bei den Steinkorallen.

Um einen Überblick über die Wasserwerte zu bekommen, gibt es hier eine Liste.

Natürliche Indikatoren

Bei natürliche Indikatoren gilt, dass nur Veränderungen als Kriterium genommen werden können; ein Blick auf den derzeitigen Zustand allein reicht nicht aus.

  • Pocillopora damicornis
In Ordnung: Polypen voll geöffnet
Mangel: Öffnet die Polypen nicht mehr und wird im späteren Verlauf weiß. Diese Art reagiert ausgesprochen schnell!
  • Catalaphyllia jardinei
Sobald ein Phosphatadsorber eingesetzt wird, oder die Konzentration schnell sinkt, schließt sich die Wunderkoralle.
Sobald sich die Konzentration stabilisiert hat, offnet sie sich wieder.

Zu viel Phosphat

Eine erhöhte Phosphat-Konzentration ist nicht toxisch für Korallen, aber es führt zu:

  • deutlich gesteigerter Vermehrung von Zooxanthellen (Bei gleichzeitig niedrigen Karbonatwerten treten diese in Konkurrenz zur Koralle. Das führt zu langsamerem Wachstum. Besonders anfällig sind Stein-Korallen (SPS)), sodass sich Korallen braun färben. Gerade bei SPS sind allerdings die Korallenfarben von besonderem Reiz.
  • verstärktem Algenwuchs

Ausgefällte Phosphate können von Bakterien und Algen aufgenommen werden. Wenn die Algen oder Bakterien sterben geben sie diese Stoffe wieder an das Wasser ab und "düngen" so das Wasser wiederrum.

Fadenalgen sind immer ein Anzeichen für Phosphatwerte > 0.03 mg/l.

Wenn Steine im Becken abgebürstet werden, dann wird durch die freigesetzten Zellsäfte der Phosphatwert steigen. Wenn möglich sollte außerhalb des Beckens abgebürstet und gespült werden.

Phosphat reduzieren bevor er entsteht

Mit ein paar einfachen Möglichkeiten werden unangenehme Folgen vermieden oder zumindest reduziert:

  • Frostfutter immer abwaschen beim Auftauen, erst dann in das Aquarium geben
  • Die gezielte Fütterung führt zu weniger ungenutzten Resten, die dann Nährstoffe abgeben.
  • Phosphatfreies oder -reduriertes Futter verwenden
  • Hochwertige Salze, Aktivkohle und Additive enthalten meist kein Phosphat
  • Starkes Abschäumen
  • Detritus führt zu erhöhtem Nährstoffeintrag durch Zerfall. Strömungsarme Stellen führen zu Ansammlungen. Die vermeidet man durch
    • Regelmäßiges Absaugen
    • Mechanische Filterung
    • Änderung der Strömungsrichtung (Verstellen, zeitgesteuertes An- und Abschalten. pulsierende regelbare Strömungspumpen), zusätzlichen Strömungspumpen
    • Beckenbewohner, die hauptsächlich am Boden nach Futterresten suchen

Vorhandenes Phosphat abbauen

Phosphat kann entfernt werden:

Phosphatdepots

Phosphat verbindet sich mit Calcium (gelöst oder gefunden als Festkörper wie Sand, Riffstein, Korallensand) zu Calciumphosphat. Die Verbindung ist sehr stabil, sodass ein einfaches Abwaschen nicht möglich ist. Bei einer Verbindung mit gelöstem Calcium fällt Kalziumphosphat aus und sinkt zu Boden. Bei einer Verbindung mit Festkörpern (Calciumcarbonat) lagert sich das Calciumphosphat an der äußeren Schicht an. So hat man zum einen Phosphat im Wasser, das man messen kann und zum anderen Phosphat gebunden an Festkörpern, das man nicht messen kann. Meist ist die größte Phosphatmenge im Aquarium nicht im Wasser, sondern versteckt! Das führt zu Algenwachstum an diesen Depots, obwohl kaum messbare Phosphatkonzentrationen im Wasser nachweisbar sind.

Das gebundene Phosphat kann auch wieder an das phospahtarme Wasser abgegeben werden. Wenn ein mit Calciumphosphat belasteter Festkörper aus einem belasteten Becken in ein neues, unbelastetes kommt, dann gehen diese Depots langsam wieder in Lösung und reichern das umliegende Wasser bis zu dem Level mit Phosphat an, das im alten geherrscht hat, bzw. solange die Depots nicht aufgebraucht sind. Besonders gut ist das beim Einsatz von Phosphatadsorbern zu beobachten. Mit Beginn der Adsorbtion erreicht das Wasser schnell sehr geringe Phosphatmengen, doch sobald der Adsorber entfernt wird kommt auch das messbare Phosphat zurück. An die Phosphatdepots kommen Korallen nur indirekt, nämlich dann, wenn sich die Depots allmählich lösen. Dagegen können Algen und Bakterien sich an den Depots ansiedeln und das enthaltene Phosphat nutzen! Gerade bei alten Becken zeigen sich irgendwann große Algenprobleme; meist hilft es dann nur noch die Steine und den Sand zu entsorgen.

Es ist nicht ungewöhnlich, in handelsüblichem "neuen" Korallensand auch Phosphat zu finden, zum Teil sogar ganz erheblich - dazu etwas Sand in Osmosewasser geben, einen Tag stehen lassen und dann Phosphat messen.

Phosphat kann auch in sauren Milieus gelöst werden (Bodengrund) und dann durch einfaches Umrühren ins Freiwasser gelangen und dort als Intensivdünger erhebliche Schäden anrichten.

Phosphat kann dann durch verschiedene Wege effektiv aus dem Kreislauf entfernt werden, indem man z. B. mit granularen Removern arbeitet an die sich das Phosphat anlagert, oder mit flüssigen Removern wo Phosphat ausgefällt wird, oder durch so starkes Unterstützen des Bakterienwachstums durch spezielle Bakteriennahrung (zumeist in Form von freiem Kohlenstoff), dass so viel Biomasse entsteht, dass ein nennenswerte Reduzierung dadurch stattfindet, dann muss aber die Schäumung diese Bakterien möglichst gleich nach der Entstehung wieder aus dem Kreislauf entfernen. Gleiches gilt für flüssige Remover, wo ja das ausgefällte Phosphatsalz (zumeist sichtbar als milchige Trübung), auch eine Zeit lang durch die Strömung in Schwebe gehalten wird und der Abschäumer möglichst viel davon auslagern soll.

Ob sich im Sand / Bodengrund zu viel Phosphat angesammelt hat (ist noch kein Depot im Sinne von Calciumphosphat) lässt sich wie folgt messen: Man entnimmt mit einer Spritze (mit Kanüle) Wasser aus den tieferen Schichten des Bodengrunds und testet die Probe. Sollten sich wesentlich (10x und mehr sind keine Seltenheit) höhere Werte als im freien Wasser feststellen lassen, könnte mit einer schrittweisen Mulmabsaugung und auch einer Sandwäsche (Sand entnehmen und im Eimer mehrfach kräftig mit Frischwasser reinigen) begonnen werden. Wenn auch das nicht hilft bleibt nur noch der Austausch. In diesem Fall hilft es wenig einen Phosphatadsorber zu benutzen! Manchmal löst das auch Cyanoprobleme, wenn diese nur am Bodengrund zu finden sind, denn wenn ausreichend Stickstoff vorhanden ist, dann sind es die Cyanobakterien, die die Phosphatdepots am besten nutzen können. Bei Bedingungen von reichlich Stickstoff und sehr wenig Phosphat im Wasser beginnen die Cyanobakterien schon am Nachmittag (noch vor Ausschalten des Lichtes) in den Bodengrund zu wandern, um ihre Phosphatreserven aus den Phosphatdepots im Bodengrund aufzufüllen. Morgens kommen sie dann wieder an die Oberfläche des Bodengrunds und breiten sich aus, um das Licht zu nutzen. Das beschriebene Verhalten ist tatsächlich kein Wachstum und Rückgang sondern eine langsame, gleitende Bewegung in den Bodengrund hinein und wieder an die Oberfläche.

Um gebundenes Phosphat nachzuweisen hilft Salzsäure, die die Verbindung mit dem Calciumphosphat löst, sich mit dem Calcium verbindet und das Phosphat frei verfügbar für die Messung macht. Man nimmt man dazu etwas gereinigten Bodengrund oder Riffstein, legt das in ein Reagenzglas und gibt etwas Salzsäure dazu. Nach etwa 12 Stunden sollte noch immer ein kleiner Rest vom Sand oder Riffstein übrig bleiben, nur so ist die Salzsäure komplett verbraucht. Dann kann die Lösung auf Phosphat gemessen werden.

Phosphat Hitzetest: Es wird eine ganz normale Wasserprobe entnommen und auf Phosphat getestet. Eine zweite Probe wird in einem Glas bis kurz vor dem Kochen erhitzt, z.B. in der Mikrowelle. Dann wird die Probe abgekühlt auf Raumtemperatur und auf Phosphat getestet. Sollte der PO4-Wert > 3-mal höher sein wie bei der normalen Messung hat man sogenannte freie Phosphate im Wasser, auch genannt Phosphatdepots. Dabei wird das Calcium im Wasser zur Bindung des Phosphats genutzt und das bekommt man mit mehreren großzügigen Wasserwechseln wieder in Griff.

Nährstofflimitierung

Alle Korallen, Tiere und Bakterien brauchen Nährstoffe zum Leben. Gemäß dem Redfield-Verhältnis braucht es vor allem Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff in verschiedenen Mengenverhältnissen. Sobald ein Nährstoff nicht mehr vorhanden (s.g. Nullwerte / nicht mehr messbare Werte) ist, stellt dieser den limitierenden Faktor dar.

Generell spricht man von einer Nährstofflimitierung, wenn im Wasser kaum noch nachweisbar Phosphat (PO4) oder Nitrat (NO3) messbar sind.

Phosphat zugeben

Bei der Zugabe muss sehr vorsichtig vorgegangen werden. Am besten wird nach Zugabe nicht nur die Auswirkung genau beobachtet, sondern auch noch der tägliche Verbrauch durch Messung ermittelt.

Maximale Erhöhung pro Tag: 0,1 mg/l

Fütterung:

  • mehr füttern, sofern das Sinn macht
  • Frostfutter einfach nicht auswaschen

Bei der Dosierung von Stammlösungen gilt zu beachten, dass dabei sehr schnell viel falsch gehen kann. Fehler bei erhöhten Phosphatmengen verzeihen SPS selten - wenn man Glück hat verfärben sie sich nur braun, wenn man Pech hat sterben sie ab. Eine Genaue Wage mit zweistelliger Nachkommastelle ist extrem wichtig!

Kaliumdihydrogenphosphat (KH2PO4) Stammlösung

siehe Kaliumdihydrogenphosphat

Natriumdihydrogenphosphat (NaH2PO4) Stammlösung

siehe Natriumdihydrogenphosphat

Messung

Gemessen werden kann nur das im Wasser gelöste Phosphat (PO4); nicht in gebundener Form (Biomasse, Ablagerungen an Steinen und Sand) siehe Phosphatdepots.

Die meisten günstigen Tests sind nicht für nährstoffarme Werte ausgelegt (0 - 0,1 mg/l).

Eine Übersicht über die am Markt vorhandenen Wassertests finden sie hier.

Einzelnachweise

Weblinks