SAK 254

Was misst der SAK254-Wert

Der SAK 254 kann leicht mit Hilfe eines geeigneten Photometers gemessen und aufgezeichnet werden.
Dieser Wert eignet sich daher gut für die Überwachung der Wasserqualität im Aquarium. Ebenso kann damit die Wirksamkeit von Filtermedien und der Eintrag von Futtermitteln überwacht werden. Es besteht in der Regel ein Zusammenhang zwischen SAK 254 und DOC, so dass durch die SAK-Messung näherungsweise auf den Gesamtgehalt an gelösten organischen Wasserinhaltsstoffen (DOC) geschlossen werden kann.

Der SAK254-Wert misst die Absorption von UV-Licht durch organische Verbindungen mit konjugierten Doppelbindungen.

• Einfachbindungen (σ-Bindungen):
  Absorbieren UV-Licht nur schwach und tragen kaum zur SAK254-Messung bei.
• Doppelbindungen (π-Bindungen) und konjugierte Systeme:
  Absorbieren UV-Licht wesentlich stärker und sind daher hauptsächlich für den SAK254-Wert verantwortlich.

Die Messung umfasst unter anderem:

Die Huminstoffe:

Komplexe organische Substanzen, die bei der Zersetzung von organischem Material entstehen, im Aquarium bildet sich dies auch durch die Zersetzung von Kot, Korallenschleime wie aber auch Futterreste die aus planzlichen und tierischen Ursprungserzeugnisse bestehen.

• Huminsäuren:
  Sind in Meerwasser löslich und besitzen ein hohes Molekulargewicht und komplexe Strukturen. Diese sind teilweise auch sichtbar ( gelbes Wasser ) wird dieses Wasser mit UV angeleuchtet kann man auch mit dem blossen Auge eine Fluoreszierenden Effekt feststellen.
• Fulvosäuren:
  Sind ebenfalls wasserlöslich mit geringerem Molekulargewicht als Huminsäuren und zeichnen such durch langkettige und komplexe Strukturen aus.
• Humin:
  Unlöslich in sowohl alkalischen als auch sauren Lösungen, bestehend aus hochpolymeren aromatischen Strukturen.

Dazu werden noch eine unbekannte Anzahl verschiedenster organischer Verbindungen miterfasst.
Diese werden unter dem Begriff „Gelbstoffe“ zusammengefasst.

Mehr Informationen dazu
https://www.faunamarin.de/wissensdatenbank/gelbstoffe/

Es gibt im Aquarium noch weitere organische Stoffe für die andere Methoden zur Erfassung gewählt werden müssen. Auch diese gehören zu den Gelbstoffen, aber auch zu organischen Stoffen die keine Fluoreszenz oder Farbe zeigen ( Aminosäuren, Phosphatverbindungen, Terpene etc. )

Zusammenhang mit DOC (Dissolved Organic Carbon)

Der DOC-Wert stellt die Gesamtmenge des gelösten organischen Kohlenstoffs im Wasser dar.
Der SAK254-Wert ist oft korreliert mit dem DOC-Wert, da viele organische Verbindungen Kohlenstoff enthalten und UV-Licht absorbieren. Der SAK254-Wert bietet jedoch eine spezifischere Einsicht in die Qualität und Art der organischen Substanzen durch die Fokussierung auf UV-absorbierende aromatische und konjugierte Verbindungen.

Zusammenhang mit dem P-Organik Faktor aus der Labormessung bei Fauna Marin

Hierbei bestimmen wir ebenfalls als Faktorwert die Differenz zwischen dem Gesamt-Phosphat und dem klassischen Ortho-phosphat. Bei der Differenz wird angenommen, dass es sich um organisches Phosphat handelt. Diese Methode wurde durch Claude Schuhmacher 1998 entwickelt. Sie können die Anleitung hierzu hier finden … LINK zum HTU

Organischer Phosphor: Struktur und Zusammensetzung

Organischer Phosphor kommt in vielen verschiedenen Formen vor, hauptsächlich eingebettet in organische Moleküle.
Zu den wichtigsten Klassen organischer Phosphorverbindungen gehören:

1. Phosphorhaltige Nukleinsäuren
2. Phospholipide
3. Phosphoproteine
4. Organische Phosphate (z.B. Phytate)

Phosphorhaltige Nukleinsäuren

Nukleinsäuren wie DNA und RNA enthalten Phosphatgruppen, die die einzelnen Nukleotide miteinander verbinden. Die Phosphatgruppen sind Bestandteil allem lebenden in Aquarien. Da gehört Futter auch mit dazu da die Grundlage ja aus lebenden Zellen besteht.

• Struktur:
  Phosphodiesterbindung (-O-PO₂-O-) verbindet die 3′-Hydroxylgruppe eines Nukleotids mit der 5′-Hydroxylgruppe des nächsten Nukleotids.
• Zusammensetzung:
  C₅H₁₀O₄N₅P (ein Nukleotid als Beispiel)

Hier sieht man im übrigen sehr gut das die Anwendung den Phosphor als Basis zur Organicmessung zu nutzen sehr sinnvoll ist, da der grösste Teil der Abfallstoffe neben Kohlenstoff auch Phosphor enthält.

Phospholipide

Phospholipide sind wichtige Bestandteile von Zellmembranen. Sie bestehen aus einem Glycerol-Rückgrat, an das zwei Fettsäureketten und eine Phosphatgruppe gebunden sind, die wiederum mit einer polaren Kopfgruppe verbunden ist. Diese Phospholipide sind sehr wertvolle Stoffe die wir vorallem im hochwertigen Futter wie zum Beispiel Calanus, Mysis finden. Je weniger das Futter verarbeitet ist umso mehr bleibt von dieser wertvollen Substanz erhalten.

Phosphoproteine

Phosphoproteine sind Proteine, die eine oder mehrere Phosphatgruppen enthalten, die kovalent an Aminosäurereste (häufig Serin, Threonin oder Tyrosin) gebunden sind. Diese Stoffe entwickeln sich durch Futterreste und flüssige Futtermittel wenn diese mit Aminosäuren kombiniert werden.
Organische Phosphate (z.B. Phytate)
Phytate sind die Hauptform von organisch gebundenem Phosphor in Pflanzen und Algen und sonstigen Futtermaterialien. Diese finden sich auch bei sehr billigen Futterinhaltsstoffe wie Weizenkleber, Algenpulver etc.

Wie funktioniert die Messung dieser Stoffe ?

ICP-OES und HSA zur Phosphatbestimmung

ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy)

• Prinzip:
  Die Probe wird in einem Plasma ionisiert, und die Emission der ionisierten Elemente wird gemessen. Der Gesamtphosphorgehalt wird durch die Emission des Phosphorsignals quantifiziert.
• Anwendung:
  Misst den gesamten Phosphorgehalt, einschließlich organischer und anorganischer Phosphate.

HSA (High Speed Analyser)

• Prinzip:
  Spezifische Reagenzien reagieren mit Orthophosphat zu einem farbigen Komplex, der photometrisch bestimmt wird.
• Anwendung:
  Misst ausschließlich Orthophosphat, das frei im Wasser vorhanden ist und nicht an organische Moleküle gebunden ist.

Beide Laborgeräte messen auf unterschiedliche Weise den Phosphatgehalt. Durch den Vergleich der beiden Werte kann man ein Faktor errechnen der ein Hinweis auf die Organik Belastung gibt. Zugleich kann man durch den Vergleich die eigentliche Messung überprüfen.

Weiterentwicklung des Organic – Hitzetests nach Schuhmacher

Der klassische Hitzetest setzt organische Phosphate durch Erhitzen frei, sodass sie als
ortho-phosphate messbar werden.

Hier nachlesen

Die Verwendung von ICP-OES und HSA erlaubt eine direktere und genauere Bestimmung des gesamten Phosphors und des Orthophosphats ohne die Notwendigkeit eines separaten Hitzeschritts.

Zusammenhang zum Hitzetest nach Schuhmacher

Der Hitzetest nach Schuhmacher wird verwendet, um den Anteil an organisch gebundenem Phosphat zu bestimmen. Dies geschieht durch den Vergleich des Gesamtphosphatwertes (TP) und des Orthophosphatwertes (PO₄³⁻) vor und nach einer Hitzebehandlung, die organische Phosphatverbindungen in anorganisches Orthophosphat umwandelt.

• Gesamtphosphat (TP):
  Gesamtkonzentration an Phosphat, einschließlich organischer und anorganischer Formen.
• -ortho-Phosphat (PO₄³⁻):
  Konzentration des anorganischen Phosphats.

Verbindung zwischen SAK254 und Hitzetest nach Schuhmacher

Obwohl der SAK254-Wert und der Hitzetest nach Schuhmacher unterschiedliche Aspekte der organischen Belastung messen, besteht eine Verbindung zwischen ihnen.
Organische Phosphate, die im Hitzetest nachgewiesen werden, können teilweise aromatische Strukturen enthalten, die auch den SAK254-Wert beeinflussen. Ein hoher organischer Phosphatanteil könnte daher mit einem höheren SAK254-Wert korrelieren, wenn diese Verbindungen UV-absorbierende Gruppen besitzen.

Einfluss von Farbstoffen in Futtermitteln auf den SAK254-Wert

Grundlegende Überlegungen

Farbstoffe in Futtermitteln können den SAK254-Wert in einem Meerwasseraquarium beeinflussen, da viele Farbstoffe UV-Licht absorbieren. Dies könnte die Interpretation des SAK254-Werts verfälschen und eine höhere Konzentration an organischen Verbindungen suggerieren, als tatsächlich vorhanden ist. Um dies besser zu verstehen, betrachten wir die chemischen Eigenschaften von Farbstoffen und deren potenzielle Auswirkungen auf den Messwert.

Einfluss auf den SAK254-Wert

Da der SAK254-Wert die Absorption von UV-Licht bei 254 nm misst, können Farbstoffe mit UV-absorbierenden Gruppen den Wert erhöhen. Dies führt zu folgenden möglichen Verfälschungen:

• Erhöhte Absorption: Farbstoffe in Futtermitteln können eine zusätzliche UV-Absorption verursachen, die nicht von den üblichen organischen Verbindungen im Wasser herrührt.
• Fehlinterpretation der Wasserqualität: Ein erhöhter SAK254-Wert könnte fälschlicherweise als Zeichen einer erhöhten organischen Belastung durch natürliche organische Stoffe (wie Huminstoffe) interpretiert werden, obwohl er tatsächlich durch Farbstoffe verursacht wird.

Wir verzichten daher auf die Verwendung von künstlichen oder fluoreszierenden Farbstoffen bei Futtermitteln.

Direkt Auswirkung eines hohen Organikwertes.

1. Säurebildung und pH-Wert-Senkung:
   Organische Säuren senken den pH-Wert und verringern die Karbonatkonzentration, was die Karbonathärte beeinflusst. Diesse Organische Säuren werden durch den Abbau von Ausfällungen und Futterresten wie Detritus durch die beteiligten Bakterien im Biofilm gebildet.
2. Nährstoffüberschuss und Algenwachstum:
   Erhöhtes Algenwachstum kann pH-Wert-Schwankungen verursachen, die die Ausfällung von Karbonaten fördern. Der Nährstoffüberschuss bildet sich auch durch Ausfällungen ungeeigneter Karbonatquellen oder HochPH Dosiersysteme. Bei der Ausfällung werden organische Stoffe mitgerissen und auf der Deko oder im Bodengrund eingelagert. Hier werden diese dann durch natürliche oder zugesetzte Bakterien verarbeitet.
3. Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Wassers:
   hohe organische Werte verändern die Stabilität der Spurenzusammensetzung. Vor allem bei hohen Phosphatwerten sind Spurenelemente kaum stabil zu halten.
4. Biofilme und mikrobieller Einfluss:
   Hohe organischen Belastungen verändern die Zusammenstellung der Mikroorganismen in Biofilmen und können lokale pH-Wert-Änderungen verursachen, die die Ausfällung von Karbonaten begünstigen oder Depotrücklösungen verursachen.

Durch die Kontrolle der organischen Belastung, regelmäßige Wasserwechsel und eine effektive Filtration können diese Effekte minimiert und stabile Wasserbedingungen im Aquarium aufrechterhalten werden.

Auswirkungen einer hohen organischen Belastung auf Korallen, Fische und das gesamte Aquarium

Eine hohe organische Belastung in einem Meerwasseraquarium kann zahlreiche negative Auswirkungen auf die Korallen, Fische und das gesamte Aquariensystem haben.

• Sauerstoffmangel
  • Der Abbau organischer Substanzen durch Mikroorganismen verbraucht Sauerstoff. Bereiche im Aquarium die schlecht durchströmt sind Sauerstoffmangel kann zu Hypoxie führen, was die Gesundheit der Korallen beeinträchtigt, da sie auf eine stabile Sauerstoffversorgung angewiesen sind. In Bereichen die schlecht durchströmt werden kann es zu Faulstellen kommen (Schwefelwasserstoff Bildung ). Dies muss unbedingt vermieden werden.
• Verminderte Lichtdurchdringung
  • Hohe organische Belastungen führen zu einer erhöhten Trübung und Färbung des Wassers.
    Hierdurch erreicht weniger Licht die Zooxanthellen in den Korallen, was die Photosynthese und damit das Wachstum und die Farbgebung der Korallen beeinträchtigt. Durch das blaulastiges Licht nimmt man die Färbung des Wasser als solche nicht wahr.
• Schleimbildung
  • Korallen produzieren Schleim als Abwehrmechanismus gegen Umweltstress.
  • Übermäßige Schleimbildung kann die Korallen zusätzlich belasten und ihre Fähigkeit zur Nahrungsaufnahme und zum Gasaustausch beeinträchtigen. Diese Schleime wiederum können die entwicklung pathogener Keime unterstützen.