2008年03月

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活性炭は多くの物質を吸着するため、水質浄化資材としては非常に有名です。
そのため、水槽の維持に利用される場合が多いです・・・・

・・・・・・・が!

この常識の一部に、重大な

誤解

が含まれている事が明らかになりました。
恐らく、多くの方も同様かと思いますので、ご報告いたします。



まず、活性炭とはどんなものなのか、その説明から。
■材料
原材料としてはマツなどの木・竹・椰子殻・胡桃殻などの植物質のもののほか、石炭質、石油質などの原材料が用いられる。

■製造方法
材料を一度焼いて炭化(炭にする)させ、その後、水蒸気や二酸化炭素、空気などのガスを用いて、800~1200℃の範囲で加熱処理することにより、多孔性な炭素構造を、より微細な孔に変化させ、表面積をより多くしています。この、再度過熱する作業のことを「活性化(賦活ともいう)」という。
またこの処理により、炭にはある極性が失われます。

つまり、炭を加熱処理(活性化)し、より多孔質化させ、極性を失わせたものを活性炭といいます。

■組成と形状
炭素の他、酸素、水素、カルシウムなどからなる多孔質の物質であり、その微細な穴に多くの物質を吸着させる性質がある。また、表面が非極性の性質を持つため、水のような分子量の小さい極性分子は吸着しにくく、粒状の有機物を選択的に吸着しやすい。

多孔質性は原材料や処理方法によって大きく異なりますが、良質なものは1gあたりの孔表面積は、約850~1300㎡にもなります。これに対し、備長炭や竹炭の高級品で、表面積が1gあたり150~300㎡程度なので、上記に説明した「活性化(賦活ともいう)」によって、いかに多孔質化が進んでいるかがわかります。

■物質吸着のメカニズム
吸着は界面現象の一つで、活性炭表面からの引力(ファン・デル・ワールスの力)により流体(気体または液体)の中の分子が引きつけられ吸着が起こります。また、表面が非極性の性質を持つため、水のような分子量の小さい極性分子は吸着しにくく、粒状の有機物を選択的に吸着しやすい。

↑ここです
この吸着の知識が曖昧な為、致命的な誤解をしていました。

そう、分子量の小さい物質!ようするに、水槽で過剰になるから除去したい、
硝酸塩(硝酸態窒素)やリン酸塩などの無機イオンは殆ど吸着してくれない。
っと言うことです。
正確に言うと、
水溶性の高い硝酸塩(硝酸態窒素)殆ど吸着出来ない。
リン酸塩、鉄等のイオン少々吸着出来る。
※詳しい表は、株式会社 ユー・イー・エスのHP内、「活性炭の機能」をご覧下さい。

では、活性炭は何が吸着できるのか?っというと、
水質汚染で有名な有機化合物(ベンゼン等)や農薬、そして臭気・着色物質・の除去などです。
つまり
脱臭、脱色、毒物中毒物質の除去
という点で、活性炭は優れた水質浄化能力があるのです。


正直、この結果に行き着いた時は愕然としました。
水質汚染となる重要物質は除去してくれるのはありがたいです。
細菌や藻が作った臭いを除去してくれるのも助かります。
流木から染み出した色を取り除いてくれるのは、植物への光到達率的にうれしいです。
しかし・・・無機イオンは殆ど吸収してくれないとはorz
私はむしろ、この点を期待していたのですが、完全に誤解してました。



一方、良い意味での新しい発見もありました。
上記にあるように、活性炭はかなり過激な多孔質です。変な濾材よりも優れているように思えます。
実際、活性炭の多孔質には有用な微生物が発生し、彼らが活性炭の多孔質部分に引っかかった物質の分解などを行ってくれます。一例としては、アンモニア→亜硝酸→硝酸塩にしてくれるアンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌により、アンモニアの硝化を行ってくれます。まさに、濾材と同じ。
ちなみに、このように生物ろ過の能力を有した活性炭を、「生物活性炭」っと言うそうです。そのままですね(笑)

つまり、脱臭・脱色作用を持った濾材として考えれば、優れているということです。
無論、汚染物質を除去してくれるという点においても、優れていますが・・・・・・水換えに使用するのって、大抵家の飲料水と同じですから。。。オマケって感じでしょうか?
強いて言うなら、流木や飾り石から何らかの有害物質が出てきたときに、役に立つかもしれません。


■今回のまとめ
・活性炭は重大な水質汚染物質である有機化合物や、臭い、色など、分子の大きな物質を吸着する能力があるが、硝酸塩やリン酸塩など、無機イオンの吸着はあまり期待できない。

・活性炭は非常に優秀な多孔質を有しており、活性炭に吸着された物質を微生物が利用する場合もあり、濾材としては非常に優れている。

→脱臭・脱色・アンモニアの硝化を狙った濾材としては優れている。

個人的意見としては、金と濾材の入れる場所に余裕あるなら、活性炭入れといたらいいんじゃない?って気はします。現時点で私は使用していませんが(爆)、今後水の脱色目的に投入開始するかもしれません。流木入れてて水替えが疎かになると、どうしても水に色が付いてきますしね。。。
って感じです。参考にしてくださいませ。


参考資料
炭やきの会編「環境を守る 炭と木酢液」 発行元 家の光協会
他、HP多数。
----------------------------------------------------------
でわ、何故このような誤解が蔓延していたのでしょうか?
活性炭の原料は炭であることは、先に説明しましたが、どうやら炭の能力と、活性炭の能力を混同した知識が蔓延しているために、私の様な勘違いさんを作ってしまったのだと思います。ポイントは、極性か、非極性かって所っぽいです。

とわいえ、長くなりましたのでこれに関しては次回。
でわまた~


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戦いに勝つには、まず相手を知ることから。
っというわけで、
以前、(2007031820070320)において、

・通称:黒髭藻(ヒゲ状藻),糸状藻,ハケ状藻,房状藻・・・等々。
・外国では:Brush algaeと呼ばれている。
・学名: Audouinella sp
(Audouinella で検索すると、海外の良いサイトが出てきますよ。こんなのとか「Aquaticscape.com」)
紅藻類に属する
・増え方:胞子
・特徴
色素体として赤色のフィコビリンを有するため、他の植物では光合成に利用できない0.5~0.6μmの波長の光(緑色の光)を効率よく利用することが出来る。
吸着性が強く、葉が広い水草や生長が遅い水草・パイプ類・ガラス面に着生する。
ヤマトヌマエビ等、一部の生体により一定の発生抑制効果はあるが、決定的な効果までは認められない。
発生した場合、早期の物理的防除(付いた黒髭藻を取り除く:葉の切除やガラス面から擦り取るなど)が有効。


っと紹介しましたが、これだけで黒髭苔が目立って増える理由とするには不十分でした。
しかし、今回新たな知見を得て、何故黒髭苔が増えやすいかわかった気がするので、ご紹介します。
キーワードは、二酸化炭素ルビスコです。



■知見1 「二酸化炭素 高親和性ルビスコの存在」
ルビスコ(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxugebase: RuBisCO)とは、光合成における暗反応で二酸化炭素をカルビン回路に取り込むところで働く重要な酵素です。簡単に言えば、植物が二酸化炭素から炭素を取り出すときに必要な物質って感じです。

よって、本来ですとルビスコは二酸化炭素と反応するべきなのですが、二酸化炭素濃度が低いと酸素と反応してしまう(=無駄な行動)という変わった特徴を有しており、如何にしてルビスコが二酸化炭素と反応する状態を維持するかが、効率的な光合成の鍵になります。
※本当はルビスコが酸素と反応するには、余分なエネルギーを発散するという重要な役割があるのですが、今回は話の都合上割愛します。

しかし、紅藻類が有するルビスコは一般的な緑植物のルビスコよりも非常に優秀であり、
二酸化炭素との親和性は約2倍!
とされています。
また、その他多くの優秀な特徴があり、
一般的な植物紅藻のルビスコを
軽自動車のエンジン と V8エンジン
と、学者が例え話にするくらい、差があるとされています。



■知見2「二酸化炭素 高濃縮能力」

紅藻類だけでなく、一般的にアクアリウムで「コケ」として扱われる藻類の多くが有する能力ですが、これによって水草が生えないのにコケが生える水槽が誕生する(苦笑)原因の一つだろうと思ったので紹介します。

一般的に、藻類のルビスコは二酸化炭素の親和性が低い(紅藻のルビスコは親和性が高いからもっと厄介)。しかし藻類には、
細胞内で二酸化炭素濃度を外界の数十~数千倍に濃縮する機能
を有しているため、効率的にルビスコと二酸化炭素を反応させ、光合成を進めます。
よって、
単に外界の二酸化炭素を取り込んでいる一般的な植物(アクアリウムでは水草)と比べ、藻類はかなり効率的な光合成が可能
であるということが明らかとなっています。


■まとめ
以上2つの知見から、
①藻類は二酸化炭素濃度が低くても養分や光が十分であれば、一般的な植物(アクアリウムの場合は水草)よりも活発に生長しすることが出来る。

②紅藻類は、緑色の光を利用できるフィコビリンを有し、更に二酸化炭素濃縮能力と二酸化炭素高感受性のルビスコを有することにより、水槽という何らかの要素が欠乏しやすい環境において、他者より優位な立場にある。

ということが推測されます。


また、黒髭やその他藻類の発生を抑えるための対策として、
二酸化炭素を十分に添加すること!
が有力だろうと思われます。

しかし、これは闇雲に二酸化炭素を添加すればいいというわけではなく、相対的に
水草の生長が藻の生長に負けない環境を作る!
(=藻が吸収できる養分を残さない)
という基本であり、最も難しい課題が改めて示されたと思います。

これを実行する上においては、
今回話題にした二酸化炭素だけではなく、光や各種栄養など、植物の生長を取り巻く様々な因子の関係、「Dobeneck(ドベネック)の要素樽」等を頭に絵描きながら、よく現状を観察し、知識をフル活用して、各因子がバランスよく存在する環境になるように管理していくのが重要だろうと思います。

また、あくまで今回提示した「二酸化炭素の添加」という手法は、可能性の提示に過ぎません。個々の水槽にはそれぞれの原因(光も栄養も低い状態でバランスが取れてれば、二酸化炭素の添加の効果も薄れるだそうし・・・・)があり、これをしたら大丈夫!っという特効薬の用なものは無いと、私は考えます。「ドベネックの要素樽」の話に帰着すると、水槽ごとに板(=要素)の組み合わせが違うので、何が足りないか、何が余分かはそれぞれです。
とにかく、水草が良く生長出来る環境を作り、藻が吸収できる養分を残さないようにするのが、基本方針です。
つまり、水草は生えないのに藻(=コケ)だけが大量発生するような水槽は、何らかの要因が欠如(=樽の板が一部足りない)しているためだと考えられます。また、水草は生えるけど藻(=コケ)が大量発生するばあいは、何らかの要因が過剰(=樽の板がやたら長いのがある)にあるためだと考えられます。何らかの因子が欠乏、過剰どちらになっても藻が発生するリスクが高まると考えていいと思います。

最後に、毎度の事ながら素人の文ですので、間違いがあるかもしれません。自己責任の上、参考にしてください。

参考図書
“朝倉植物生理学講座3「光合成」(佐藤公行編) 朝倉書店”
他、多数。

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最近水の出が悪いなー・・っと思っていたら、
今日になって水が殆ど出てない状態になってしまいました。。。
これはいかん!
っと、原因を考え・・・・・・

●テイク1「メインフィルター」
うちのメインはコトブキの「パワーボックス45」。
記録を見ると、最後に掃除したの去年の6月末とか(笑)。
こいつが原因に違いない!
っと、早速電源を落とし、フィルターを洗い場へ。
とわいえ、コンテナ式は掃除のときが強み。楽だぜコトブキ(^^)b。
掃除といってもコンテナごと濾材を取り出し、バケツで汲んできた水槽の水を上からかけ流すのみ。これで十分です。はい。

そして再びフィルターをつなげ直し、再起動!

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ちょろ・・・・・・・・・・・・・・ちょろ・・・・・・・・

駄目かーーーー!!(><)


●テイク2 「サブフィルター」
我が家のサブフィルターはパワーボックス45、水量流量:400L/時に対して規格ギリギリの「エーハイム2215」。こいつの掃除は年末だったから、3ヶ月。もう詰まるとは思えないけど、規格ギリギリだし、何か遭ったんだろうっと考え、
「犯人はお前だ!」
っと、再びフィルターの電源を落とし、今度は逆洗で掃除。
------------------------------------------------------------
※逆洗:フィルターのinとoutを逆にし、普段とは逆向きに水を流す方法で、水族館や水処理上などの施設におけるフィルターの洗浄では一般的な方法。
また、水槽の水で洗浄することになるので、濾材に住む菌へのダメージが少ないのが利点。エーハイムなど、コンテナ式でないフィルターにおける掃除にも楽でいい感じです。ただ、スポンジが濾材の場合は洗浄が不十分になるかも・・・・使ってないのでわかりませんが。
具体的な方法としては、フィルターの前後にダブルタップを付けて、逆向きにも接続できるようにしときます(向きに注意してください)。逆洗するときは、普段のOUTを水槽からのホースに接続し、普段IN側にしているホースの先をバケツなどに向け、中を洗い流します。少し振ってやると、より綺麗になるかも。

------------------------------------------------------------
バケツにいい感じで黒い水(ある意味黄金の水なんですが・・・)が出てきて、掃除終了b。
メインとサブフィルターを、同じ日に洗浄するなんて愚行ですが、まぁ水が出ないよりはマシ。

そして再び配管を元に戻し、フィルターの電源ON!!

・・・・・・・・・・ちょろ・・・・ちょろ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ちょろ・・・・・・・・・・・・・

また駄目かーーーーーーーーーーーーー!!!orz


●テイク3 「真犯人」
おっかしいなぁ・・・・・・ここまでやって解消しないのは何だ??っと、色々悩みまして。。。

フィルターのインペラか?4年目だし、お疲れかもなぁ。。。。。
買い置きのエーハイム2213あるし、置き換えるか??
しかし、面倒。。。。。
ん~~~

なんて事を考えていると、目に留まる物達が。。。
それは
スポンジプレフィルターに群がり、何かを啄ばむヤマトヌマエビ達。
DSC01946-1.jpg

あ~、スポンジ!!
存在を忘れてましたわ。
今までは、スポンジの苔が気になって時々木酢液漬けしてたんですが・・・最後にしたのはいつだったか(==)。年末?もっと前か??

とりあえず取り出し、バケツの中で ぎゅっ っと絞ったら。。。

10Lのバケツが真っ黒に!!(=Δ=.)

いったい何が出てきてんだ・・・・てか、
これはスゲェ
と、ただただ唖然。
手元にカメラ持って行ってなかったので、写真が無いのが残念ですが。

そんなわけで、バケツで揉み洗いをし、木酢液をスプレーしえて表面の苔を退治。
改めて軽く洗い、木酢液を洗い流して再びセット。
そして電源ON!

シャーーーーーーーーー
DSC01959-1.jpg

お~

そして減った水分を補い、昔の水量に元通り☆
DSC01965-1.jpg


そんなわけで、
犯人はスポンジプレフィルター
でした(^^A。
いやはや、フィルターを一日で全部手をつける事になろうとは・・・・経験不足ですな。
以後は、スポンジの掃除記録も取って行かねば。。っと思った一日でした。


ついでに全体写真もUP。
グリーンロタラ、トリミング(一部植えなおし)しました。不恰好です(苦笑)
DSC01958-1.jpg


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通称「油膜」
要するに、水面に発生するあの白い膜について書きたいと思います。

 まず、油膜の正体と対策ですが・・・・

 発生する油膜(のように見えるもの)の正体は、細胞内に気泡をもち、粘性の物質によって互いに結合した、粘性を持つ微細な藍藻の集合体であることが多いといわれています。
 つまり、藻の塊です。極端な言い方ですと、イメージとしては赤潮とかと同じようなものです(あくまでイメージですが)

 また、 藍藻は水温、光、栄養などの条件さえ整えばどこでも発生し、光と栄養素が多いほど増殖しやすく、水温は、25~35℃で増殖がピークとなります。 
 よって、照明を多く使い、栄養素も多く含む水草水槽において、大なり小なり油膜の発生が避けられないのは自明と思われます。藍藻の捕食者である動物性プランクトンが多い水槽では発生しないこともありますが・・・・・我が家は発生しまくってます(苦笑。
 
 しかし藍藻の膜は光を吸収&反射するため、水草に届く光が減ってしまいます。よって、可能な限り取り除いた方がよく、藍藻自体が栄養塩類を体内に多く取り込んでいるため、これを取り除くことは水槽内の栄養塩類を外に取り出すことにもなります。無論、見栄えが悪いことや、異臭の原因とも言われています。

 対策としては、水面を波立てたり、流れを作るといいとされています。それは、水面が動くことにより藍藻同士の結合が取れ、水面で安定的に増殖できずに水中に沈むからということです。詳しくはわかりませんが、沈んだ藍藻は魚が食べたり、動物性プランクトンが捕食したりするのでしょう。
 また、グラミーやブラックモーリーなど、一部の魚は水面の油膜を直接食べる事が知られています。ちなみに、ヤマトヌマエビも油膜を食べます。

※油膜を取り除く手法として、エアレーションを行うのも有効ですが、この場合はCO2が逃げてしまうため、水草水槽では常時エアレーションを行うのは好ましくありません。照明が落ちた後、夜間~照明点灯の数時間前までエアレーションを行うのが良いと思います。照明点灯の直前にしないのは、照明点灯時のCO2濃度を少しでも高めることを目的としています。
また波立たせたり流れを作るのも、極端にすると同じくCO2が逃げてしまうためほど程に。少々高価ですが、ADAのリリィーパイプの様なものを使うのも良いと思います。
私は、パイプの排水口の向きを斜め上向きにして、水面が動くようにしてます。完全に防止は出来ませんが、一面を覆う程には油膜は増えません。流氷みたいになってます(苦笑。

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改定:080520
今月頭くらいから夜間のエアレーションを開始しました。油膜が完全に消えたわけではありませんが、かなり発生抑制されている気がします。
また、60cm水槽に60cm水槽用のエアレーションポンプを使うと水流が強すぎて、黒髭藻の発生リスクが高まると考えたので、30cm水槽用の小型ポンプを使用しています。
ちなみに各種時間設定はこちら↓
照明:15:00~24:00
CO2:13:00~20:00
エアレーション:2:00~7:00
尚、エアレーションをすると水槽の水の気化が早まるので、夏場の冷却ファンと併用することにより冷却機能が促進されます。よって夏が近づくと全体的に設定時間を遅くにセットし、昼間の熱い時間にエアレーションが行われるように変える予定です。

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っと、ここまで書いたところで、実はこれ以降が本題(^^)b。


上記のように、知識では一部の魚が油膜を直接食べてくれることを知っていたのですが・・・・

うちの魚達が一斉に油膜を食べ始めたんですよ(ぇ
DSC01917-2.jpg

ラミーノーズやネオングローテトラ、チェリーバルブまで一緒になって、水面をパクパク
ちなみに、ブラックファントムとチェリーバルブの稚魚は、油膜を食べて無かったです。

見たとき、思わず写真を撮ってしまいました (=Δ=.)
これらの魚達が油膜を食べる事自体、普通の行動なのかどうかわかりませんが、我が家ではこのような光景は見たことがありません。

油膜は日常的に発生していたので、何故今。一斉に食べ始めたのか・・・・

彼らに何が起きたのでしょうか?謎は深まるばかりです。
原因としては、数日前にトリミングしたので水草の活性が落ち、水草が吸収しきれない栄養素が増加し、油膜(藍藻)が増えた。そしてお腹が減った魚君には美味しそうに見え、食べたら意外と美味かったから、皆で食べてみた・・・・とかでしょうかね(後半適当トーク 笑)
まぁ、油膜食べてくれるのは、こっちとしては助かるのですが(^^A””

ちなみに、油膜を食べてお腹が一杯になったのか、写真撮影後に与えた餌は、あまり食べてくれませんでした(苦笑



ついでに、数日前に行った第二次トリミングの結果。
DSC01850-1.jpg

前回トリミングしたウィローモスに新芽が出始めたので、今度は有形種の一部の植えなおしを行いました。

水質
・硝酸塩 40mg/L
・亜硝酸 未検出
・GH   >6Ωd
・KH   3Ωd
・pH    6,5以下
(テトラ 5in1 及びaquamid laboratoryの「NO3 assay kit」を使用)

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