extrem interessanter Artikel

Nabend zusammen,

ich hab gestern das hier gefunden:
Titel: Bacterial Counts in Reef Aquarium Water: Baseline Values and Modulation by Carbon Dosing,
Protein Skimming, and Granular Activated Carbon Filtration
link: http://www.advancedaquarist.com/2011/3/aafeature

Ist sehr fachlich und ca 40 DinA4 Seiten lang.
Ist der interessanteste Artikel, den ich seit langer Zeit gelesen habe!

gute N8
Rainer

Nabend Joe,

ist das auch ein alter Hut für dich? Ich weiss jetzt nicht wie ich dich zu verstehen habe?
Ist deine Aussage jetzt ironisch gemeint?

Gruss
Rainer

Hi,

ich will mich daran wohl beteiligen, aber um hier keine falschen Hoffnungen zu wecken, meinereiner
hat sich da auch durchgebissen. Mein Englisch leidet auch an Korosion und war auch noch nie wirklich gut.
Wenn irgendeiner nachher daherkommt und jedes Wort auf die Goldwaage legt, dann könnte ich mich leicht
anuriniert fühlen. Die Übertragung von "akademisch-biologisch" auf " laien-biologisch" wäre auch so ne Sache.
Ausserdem hab ich keine Ahnung wie das mit dem Copyright bei einer (eingekürzten) Übersetzung ist.
Das Forenteam dürfte das dann ausbaden. Würde sich jemand dazu mal äussern.
Evtl ist die Form einer interpretativen Artikelbesprechnung zu wählen. Damit bräucht man eine(n), der/die sich in
Biologie und Englisch aus dem Fenster lehnt.

Gruss
Rainer

Hallo,

ich hab mal das Fazit "übersetzt"... jetzt bin ich aber unschlüssig, ob ich das hier reinsetzen darf (wegen der Aussage von Rainer wg. Copyright).

Aber um es kurz zu machen:

- Bakteriendichte im Freiwasser in AQs mit Abschäumung liegt bei 10% im Vergleich zu Riffen
- Es gibt "abschäumbare" und "nicht abschäumbare" Bakterien
- Die bakterielle Population wird durch die Abschäumung hin zu den "nicht abschäumbaren" Bakterien verändert.
- Kohlenstoffzufuhr führt zu einem Anstieg der bakteriellen Dichte, diese wird in einem AQ aber durch Räuber-Beute Beziehungen ab einem bestimmten Level "gekappt".
- Vielleicht hat das "old tank syndrome" damit zu tun, fragt der Verfasser.

Und jetzt:

- Welche Auswirkungen das ganze hat ist nicht sicher. Weitere Forschungen müssen das zeigen.

Gruß,

Christoph

Zitat

Original von Korallenwelt
Die Ursache liegt in seiner Oberfläche, die unterschiedlich hydrophil bzw. hydrophob sein kann.

Das ist mir schon klar Armin, jedoch halte ich es für etwas weit hergeholt, davon auszugehen, daß, wenn man Bakterienmasse abschäumt, sich vornehmlich "hydrophobe Populationen" entwickeln sollten. Es bleibt ja immer noch ein Aquarium als mariner Lebensraum.

Hallo,

ich habe den Artikel noch nicht gelesen, ich glaube aber, es sind die hydrophoben Substanzen, die sich an die Luftblasen anlagern, die wollen ja aus dem Wasser weg und lagern sich deshalb an die Grenzflächen an. Folglich bleiben die Bakterien mit hydrophiler Oberfläche im Aquarium und vermehren sich, ist es nicht so?

Grüße

Hans-Werner

Hallo Paul,

soweit mir bekannt ist, können die Biofilm-Bakterien auch zu einem freilebenden Stadium übergehen und umgekehrt. Bakterien machen also eine Art "Schwärmerphase" durch, wobei sie neue "Substrate", also Plätze mit geeigneten Lebensbedingungen suchen. Haben sie so einen Platz gefunden, heften sie sich dort fest, verankern sich und bringen ihren Stoffwechsel auf Hochtouren. Durch Teilung und Abscheidung von Schleimen (exopolymeren Substanzen EPS) bilden sie einen Biofilm, der meist aus verschiedenen Arten besteht, die Signalsubstanzen und Nährstoffe austauschen können. Dabei profitieren die Biofilm-Bakterien meist von einer Arbeitsteilung nach dem Motto "ich kann das, gib du mir jenes, ich produziere dieses Vitamin, gibt du mir eines, welches du produzierst", z. B. "mir schmeckt Zucker, ich mache daraus Alkohol, wem schmeckt Alkohol?", das Nächste "mir schmeckt Alkohol und ich mache daraus Essig, wem schmeckt Essig?" und das Dritte meldet sich "mir schmeckt Essig, davon lasse ich nur CO2 übrig". Außerdem bietet der Biofilm Schutz vor schädlichen Umweltbedingungen, wie Trockenheit, schädliche pH-Werte und Angriffe mit Antibiotika und der Biofilm bindet Nährstoffe und von den Bakterien abgegebene Enzyme, die die Nährstoffe in eine für die Bakterien aufnehmbare Form überführen. Teile des Biofilms lösen sich aber durch das Wachstum ab oder der Biofilm löst sich nach Erschöpfung der Nahrungsquelle auf und so gelangen Teile des Biofilms oder einzelne Bakterien in das Wasser und können abgeschäumt werden.
Diese ganzen Aktivitäten finden weitgehend in Biofilmen statt, Bakterien im Freiwasser sind meist nicht besonders aktiv.
Bakterien sind also eine Art Völkerwanderung mit verschiedenen Zünften, die sich zeitweilig niederlassen, ihr Handwert ausüben, sich befestigen und meist irgendwann wieder ihre Zelte abbrechen und weiterziehen.

Das ist mein Bild von den Bakterien in aquatischen und marinen Lebensräumen einschließlich der Aquarien, das ich mir in den letzten Jahren gemacht habe.

Gruß

Hans-Werner

Hallo Paul,

das dürfte variieren, zeitlich und von Becken zu Becken. Man sieht ja schon in den Grafiken im Artikel, dass da Schwankungen und Entwicklungen zu erkennen sind. Außerdem sind es nicht nur Bakterien, die abgeschäumt werden. EPS (Schleime) werden auch vom Phytoplankton und von den Korallen produziert und es werden auch die EPS der Biofilme ohne die dazugehörigen Bakterien abgeschämt. Ein großer Teil der gelösten organischen Substanz (DOM) im Meer scheint aus EPS zu bestehen. An Luftblasen können sich daraus transparente Exopolymer-Partikel (TEP) bilden. Ein ähnlicher Vorgang ist die Abschäumung.

Biofilme kann man z. B. mit Alcianblau sichtbar machen. Man könnte also irgendwelche Teile, die im Aquarium gelegen haben, mit Alcianblau färben. Dann sieht man, wie verbreitet Biofilme sind und wie schnell sie ein frisches Substrat besiedeln.

Gruß

Hans-Werner

Hallo zusammen,
nix ist klar!
Das Abschäumen von Bakterien gelingt den Authoren zu 39%, wenn die Anzahl der Bakterien drastisch erhöht .
(siehe Figure 19 die Zahlen rechts am Rand)
Figure 7 zeigt einen weiteren Anstieg der Bakterienanzahl nach Einschalten des Abschäumers.
Figure 18 zeigt eine höhere Konzentration an Bakterien in der abgeschäumten Probe im Vergleich zur Probe ohne
Abschäumung. Die Authoren verwerfen allerdings dieses Resultat. Warum ist mir nicht klar.
Figure 20: Ein Abschäumer ist hier nicht in der Lage die Anzahl der Bakterien unter 1500k zu drücken, was dann
ungefähr der natürlichen Konzentration entspricht.
Abschäumerversuche, in denen ein Abschäumer 2h lang eine Wasserprobe in einem Eimer behandelt, halte ich
nicht für direkt anwendbar.

Wer in diesem Artikel eine Aufforderung, sieht Unmengen von Wodka ins Becken zu kippen, der wird sein Aquarium
wahrscheinlich schiessen.
Ein Riff, ob in der Natur als auch im Glaskasten, ist kohlenstofflimitiert. Das Limit kann durch Kohlenstoffzugabe
verschoben werden, sollte aber immer beim Kohlenstoff bleiben. Wenn Phosphor oder Stickstoff das Limit bilden,
dann ist das Riff kein Riff mehr. Diese experimentellen Zugaben von Wodkadosen bedeuten immer eine Erhöhung
von TOC. Der TOC für gesunde Riffe beträgt 1,1+/-0,4 ppm!!!!! Der sinnvolle TOC im Aquarium hat also relativ enge
Grenzen im Gegensatz zu NO3 und PO4! Da wir den vorliegenden Gehalt von verfügbaren Kohlenstoff im Wasser
nicht kennen, dosieren wir relativ blind.
Weder der Gehalt an NO3 noch PO4 lassen einen Rückschluss auf den TOC zu! Wer die Lösung aller Probleme
in einer Wodkaflasche sieht, der bekommt eher ein Suchtproblem als ein funktionierendes Aquarium.

Der Artikel sagt mir was ganz anderes, aber ich warte noch auf Hans-Werner.

Gruss
Rainer

Hallo Torsten,

ein Stoff ist hydrophil, wenn er geladen oder polar ist und hydrophob, wenn er unpolar ist.

Die Exopolysaccharide bestehen aus einem "Rückgrat" und daran befindlichen funktionalen Gruppen oder Seitenketten mit funktionalen Gruppen. Eine verbreitete funktionale Gruppe ist beispielsweise die Carboxyl-Gruppe oder moderner Carboxy-Gruppe COOH.

Der pH-Wert des Wassers gibt die Anzahl der Protonen H+ im Wasser an. Ist jetzt der pH-Wert hoch und sind somit wenige Protonen im Wasser, wird die Carboxy-Gruppe (oder andere funktionelle Gruppen wie Hydroxy- oder Acetyl-Gruppen) deprotoniert, d. h. sie verliert ein H+ und übrig bleibt ein COO-. Somit wird aus einem unpolaren und hydrophoben Stoff ein polarer, hydrophiler. In diesem Fall sinkt die Abschäumbarkeit des Stoffes.

Hallo Rainer,

ich glaube, aus theoretischen Werten heraus lässt sich das nicht klären. Die Planktonleute machen es so, dass sie zu einer Flasche oder auch einem größeren Behälter (Mesokosmos) die als limitierend angenommene Substanz dazugeben und dann schauen, ob sich das Plankton ordentlich vermehrt. Das sehe ich auch bei Bakterien als den besten Weg, um die Limitierung zu ermitteln. Immerhin sind im Riff eine ganze Menge an organischen Substanzen in Form von Korallenschleimen und löslichen EPS unterwegs.

Die Messungen mit den höheren Bakterienzahlen bei den abgeschäumten Wässern finde ich auch interessant. Irgendwie sieht mir das teilweise wie eine Art Oszillation aus, die mit dem Drumherum eher wenig zu tun hat.

Grüße

Hans-Werner

Hallo nochmal,

die Autoren schreiben, dass Calcium und Magnesium die Abschäumung der Bakterien verstärkt. Das deutet meiner Meinung nach auf einen anderen Mechanismus hin als der Wechsel hydrophil - hydrophob.

Wenn im Meerwasser durch den hohen pH-Wert die funktionellen Gruppen wie die COOH (Carboxyl) zu COO- deprotoniert werden, treten andere Ionen an die Stelle der H+ (Protonen), vor allem natürlich Na+, Mg++ und Ca++. Die zweiwertigen Mg++ und Ca++ Ionen sind in der Lage zwei COO- Gruppen zu verbinden und so auch mehrere EPS-Moleküle durch COO-Ca-OOC oder COO-Mg-OOC zu vernetzen. Durch diese Vernetzung der EPS-Moleküle werden offenbar verstärkt Bakterien abgeschäumt. Dieses wird durch einen hohen pH-Wert noch begünstigt, da die COOH zu COO- deprotoniert werden müssen um die Ca++ und Mg++ Ionen zu binden (Wilkens´ Beobachtung, dass CaOH die Abschäumung verstärkt!). Das entspricht dann ganz gut dem, was man tatsächlich im Meerwasseraquarium beobachten kann.

Grüße

Hans-Werner

Hallo auchnochmal,

Abschäumung funktioniert um so besser, je mehr abschäumbare Moleküle im Wasser sind.
Feldman und Riddle haben das Sorbat von Abschäumern untersucht und beide finden Ca
darin, und zwar in relevanten Mengen.
Darin steht dann auch das Abschäumer überwiegend POM entfernen und da Bakterien
ja eine Untermenge von POM sind ist das schon möglich, dass die abgeschäumt werden.
Ausserdem steht in dem Artikel nur das Bakterien weniger werden. Ob sie alle im Abschäumertopf
landen wissen wir nicht.
Das Calcium die Schaumbildung irgendwie beeinflusst kann man selbst ausprobieren, indem
man Kalksteinmehl in Wasser gibt und belüftet. Auch bei Kalkhydrat kann man beoachten, dass
die Blasen etwas länger stabil bleiben. Fragt mich nicht warum.

Gruss
Rainer

http://www.advancedaquarist.com/2010/2/aafeature
http://www.advancedaquarist.com/2010/10/aafeature

Hallo Rainer,

zu viel "assuming" (Annahmen) bei Feldman. Wenn ich Leitungswasser eindampfe und dann feststelle, dass der Rückstand fast vollständig wasserunlöslich ist, berechtigt das zu den Annahme, dass das alles in wasserunlöslicher Form im Wasser vorlag?

Das Beispiel TEP ist hervorragend geeignet, um zu zeigen, dass bereits Luftblasen ausreichen um DOM in POM zu überführen.
Weitere ursprünglich als DOM vorliegende organische Substanz wird an Kalkpartikel adsorbiert abgeschäumt. Wie viel Calcium ist als an die funktionelle Gruppen der EPS gebundenes Ion abgeschäumt worden?
Die anorganische Herangehensweise wird m. E. der Brühe mit hohem organischem Anteil nicht gerecht. Ein bisschen sollte man sich schon mit der Organik beschäftigen, wenn man an Abschäumerbrühe herangeht.

Grüße

Hans-Werner

Hallo Torsten,

hilf mir mal auf die Sprünge, hat außer Dir jemand von hydrophoben Bakterien gesprochen?
Eigentlich war doch immer von hydrophoben Substanzen bzw. von unterschiedlich hydrophilen oder hydrophoben Oberflächen die Rede, also ein Summierung.

Ob an Partikeln immer gleich Biofilme entstehen, naja ... Jedenfalls ist seit langem bekannt, dass sich sehr schnell organische Substanzen an jegliche Oberflächen im Meer einschließlich Luftblasen anlagern.

Bezüglich des Dachses habe ich Dir offenbar etwas voraus, einen solchen habe ich schon mehrfach gesehen :]. Ist in Rostock vielleicht schwieriger zu beobachten.

Gruß

Hans-Werner

Torsten,

bezüglich Hydrophobizität von EPS:

Copyright © 1998 Published by Elsevier Ltd. Cited By in Scopus (5)
Permissions & Reprints

Hydrophobic/hydrophilic properties of activated sludge exopolymeric substances

This article is not included in your organization's subscription. However, you may be able to access this article under your organization's agreement with Elsevier.

F. Jorand*, F. Boué-Bigne*, J.C. Block* and V. Urbain**

*Laboratoire Santé et Environnement, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, B.P. 403, 5, rue Albert Lebrun, 54001 Nancy cedex, France

**CIRSEE, 38, avenue du Président Wilson, 78230 Le Pecq, France

Available online 24 July 1998.

Abstract
Hydrophobic interactions may be fundamental in the cohesiveness and other properties of bacterial aggregates called flocs. Exopolymeric substances (EPS) form a matrix in which bacteria and other particles are embedded. However, knowledge about EPS hydrophobic properties is rather scanty.

In this study, EPS extracted from activated sludges from different origins were fractionated, exploiting their property of sorbability by non-ionic resins and the formation of precipitates under-acidic environment. In the light of the results obtained with the XAD-8 resin, at least 7% of the dissolved carbon and 12% of the proteins may be considered as hydrophobic. No carbohydrates were found in the hydrophobic fraction. The precipitable fraction at pH 2 on the other hand contained 64% carbohydrates and 76% proteins. This suggests that EPS are heteropolymers principally made up of carbohydrates and proteins.

Keywords: Activated sludge; exopolymeric substances; hydrophobicity; XAD resin

Hier eine Dissertation zu '"bioflocculation in relation to calcium ion concentration".

oder auch interessant dieses PDF zum Thema EPS an Calcit oder dieses zu EPS allgemein.

Man kann sich doch heute über alles informieren und an Deinen prima Englischkenntnissen hast Du uns doch schonmal teilhaben lassen.

Grüße

Hans-Werner

... und noch eines, weil es so gut ist, es geht um die hydrophile/hydrophobe Oberfläche von marinem Bakterioplankton:

The hydrophilic and hydrophobic properties of single cells of natural bacterioplankton communities were determined using a recently developed staining method combined with confocal laser scanning microscopy and advanced image analysis. On an average, about 50% of the bacterial cell area was covered by hydrophobic and only 16% by hydrophilic properties, while about 72% was covered by the genome. However, the size of these properties was independent of the bacterial cell size. Bacterial hydrophobicity was positively correlated with ambient NHþ4 concentrations and negatively correlated with overall bacterial abundance.

aus diesem Artikel.

Grüße

Hans-Werner

Ja, die armen Unternehmer ...

Zitat

Original von Korallenwelt
Rainer, Du schreibst es ja.

Wenn ich Leitungswasser eindampfe und dann feststelle, dass der Rückstand fast vollständig wasserunlöslich ist, berechtigt das zu den Annahme, dass das alles in wasserunlöslicher Form im Wasser vorlag?

Eigentlich nur, wenn ich das Fach Chemie vor dem Thema Ionen abgewählt habe....

Das war Hans-Werner!!!!!! Ich habe das nicht geschrieben!!!

Hi Hans-Werner,

wenn ich mir die Analysen von Feldman anschaue und das Calcium/Kohlenstoffverhältnis sehe, dann frage ich mich,
was das für ne organische Substanz sein soll die soviel Calzium binden kann. Warum bindet die soviel Calzium und
sowenig Magnesium?Deprotoniesierung mit Magnsesiumallergie?
Bei "assuming Feldman" versus "assuming Balling" schlage ich mich erstmal auf die Seite von Feldman.

Gruss
Rainer

Hallo Rainer,

das Ca:Mg-Verhältnis kommt natürlich von Kalkpartikeln. Ich halte as aber für einen Irrtum, wenige Prozesse für die Abschäumung verantwortlich zu machen. Da findet sehr viel nebeneinander statt, Kalkpartikel mit Organik-Überzug werden neben gelöster Organik, Bakterien, Phytoplankton, Colloiden und toten organischen Partikeln abgeschäumt. Daraus eine Stöchiometrie errechnen zu wollen, ob das funktionieren kann?

Wo mach ich übrigens Annahmen?

So, Torsten,

und jetz nochmal zu den Dachsen. An drei "Begegnungen" kann ich mich noch lebhaft erinnern, davon ware eine mit einem totgefahrenen Tier, eine Beobachtung von abendlich vor dem Bau spielenden Jungtieren von einem Waldweg aus und ein erwachsenes Tier, das tagsüber nach einem Regen einen asphaltierten Feldweg entlanggetrottet kam, auf der Suche nach der Hauptnahrung, Regenwürmern.
Wenn ich mich recht entsinne gab es noch ein oder zwei flüchtige Begegnungen, nach Regen und Abends.

Grüße

Hans-Werner

Zitat

Original von Hans-Werner
Wenn im Meerwasser durch den hohen pH-Wert die funktionellen Gruppen wie die COOH (Carboxyl) zu COO- deprotoniert werden, treten andere Ionen an die Stelle der H+ (Protonen), vor allem natürlich Na+, Mg++ und Ca++.

Hallo Armin,

dann würde das hier zutreffen oder was bezeichnest Du als "Aussalzeffekt"?

Gruß

Hans-Werner

Hallo Armin,

was Feldman et al. und die zitierten Artikel angeht, verstehe ich einiges nicht ?(, z. B. Feldman et al.: The addition of inorganic salts to a solution containing bacteria has been demonstrated to increase the rate of removal of bacterial cells from that solution (Gaudin, 1960 & 1962). Magnesium chloride and calcium chloride have been demonstrated to increase the concentration of bacterial cells in the foam generated by protein skimming (Bretz, 1966).
Bretz et al. 1966: The presence of salts clearly had an adverse effect on the efficiency of the foam separation of E. coli, perhaps by decreasing the negative charge on the bacteria, analogous to the effect on inorganic colloidal particulates.
oder (nicht zitiert) Grieves et Wang 1967: the effect of the presence of inorganic salts on the foam separation of Pseudomonas fluorescens and of Bacillus subtilis var. niger (B. globigii) from aqueous suspension by use of a cationic surfactant. For P. fluorescens, 5.0 µeq/ml of NaCl, KCl, Na2SO4, K2SO4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, or MgSO4 produced increases in the cell concentration in the residual suspension (not carried into the foam) from 2.9 X 10[h]5[/h] up to 1.6 X 10[h]6[/h] to 2.8 x 10[h]7[/h] cells per milliliter (initial suspensions contain from 3.3 x 10[h]7[/h] to 4.8 x 10[h]7[/h] cells per milliliter). The exceptional influence of magnesium was overcome by bringing the cells into contact first with the surfactant and then the salt. For B. subtilis, the presence of 5.0 µeq/ml of any of the eight salts increased the residual cell concentration by one order of magnitude from 1.2 x 10[h]4[/h] to about 4.0 x 10[h]5[/h] cells per milliliter.

Dafür hier mal etwas Neuzeitliches über "selective recovery of micrometer bioparticles using aggregation and air flotation" und hier etwas zur Abschäumbarkeit von Calcit durch Bakterien.

War die Abschäumung in vergangenen Jahrezehnten vielleicht vor allem ein Mittel zur Entfernung von Schwermetallen?

Grüße

Hans-Werner