Cosa succede all’interno di un Deep Sand Bed? by Filippo M. Denaro e Marco Sacco

Keywords: Deep Sand Bed, ciclo azoto, ciclo fosforo, batteri facoltativi, batteri fosforo-accumulatori

SOMMARIO

Il Deep Sand Bed (DSB) è un metodo di gestione di un ecosistema marino che, sebbene tutt’altro che recentissimo, sembra stia trovando nuovo interesse tra gli acquariofili italiani, molti dei quali lo stanno scegliendo quale metodo per le loro vasche. Queste note non sono dedicate all’allestimento di un DSB o alla sua manutenzione, essendoci già articoli (e.g., [1]) e discussioni specifiche nei forum. Piuttosto, partendo da quanto oggigiorno si da noto che succeda all’interno degli strati di un DSB, si vuole prendere in esame quanto l’esperienza mette in risalto e porre una serie di domande e dubbi sulla totale comprensione dei meccanismi chimici e biologici. Queste note cercano quindi anche di dare degli spunti di riflessione su alcuni meccanismi non completamente noti a tutti gli acquariofili, sperando che nel futuro si trovino maggiori riscontri di carattere scientifico che aiutino la corretta gestione di un DSB.

INTRODUZIONE

Il DSB è basato su di un sistema di filtraggio naturale che è delegato a quanto si sviluppa, micro e macroscopicamente, negli strati di un letto di sabbia la cui altezza è variabile tra i 10 ed i 15 cm.

La prima questione è: perché un acquariofilo dovrebbe scegliere di allestire un sistema basato sul DSB? A questa domanda la risposta più immediata di un neofita potrebbe risiedere nel motivo estetico di una vasca con della bella sabbia bianca di fondo che ha anche il vantaggio di diffondere meglio la luce. Ma allora perché non allestire il cosiddetto Shallow Sand Bed (SSB), cioè un fondo di sabbia di pochi centimetri? E’ evidente che la risposta se fare un DSB o un SSB sta in quanto si instaura in quei 10-15cm di sabbia e che non si instaura invece in soli 2-3cm.

Innanzitutto, la presenza di un DSB invece che di un SSB fornisce molto più volume sabbioso per consentire l’insediarsi di una fauna bentonica tipica degli ambienti sabbiosi. Questo ha il vantaggio di costituire nel DSB una sorta di serbatoio naturale di cibo vivo per la nostra vasca. Ma il vero punto per discriminare tra l’allestimento di un DSB, un SSB o limitarsi ad avere il fondo vasca libero sta in quello che avviene a livello di scala microscopica.

E’ noto che una sana vita nel nostro acquario dipende non soltanto da un costante apporto di nuova acqua ma anche, se non soprattutto, dal lavoro fatto da certi batteri nel riuscire ad utilizzare gli inquinanti nocivi prodotti da pesci o scarti di cibo e trasformarli chimicamente in prodotti il cui impatto inquinante sia molto meno rilevante, se non completamente eliminato, e.g. [2]. Questo è ciò che avviene nel cosiddetto ciclo dell’azoto. In accordo a quanto riportato in letteratura, questo ciclo non è in realtà l’unico che si instaura in un DSB, essendo riportata la presenza di cicli ulteriori per il fosfato, il ferro, il metano, ecc., e.g. [3]. Per capire cosa avviene in questi cicli, è utile fornire preliminarmente uno sketch del funzionamento di un DSB maturo, analizzando schematicamente le varie zone che possiamo individuare all’aumentare della profondità.

FUNZIONAMENTO DEL DSB: COSA SI DA PER ASSODATO CHE AVVENGA ?

Il funzionamento del DSB è basato sull’insediamento di particolari ceppi batterici che operano in diverse condizioni chimico-fisiche che si verificano lungo gli strati di sabbia. Generalmente il granello di sabbia di un DSB ha dimensione tra 0.05mm fino a 0.2mm, quindi decisamente piccola tanto che in [3] si parla espressamente di DSB in termini di “Mud”, cioè di fango, melma. Dal punto di vista granulare, la superficie totale di un DSB è spaventosamente più alta rispetto alla superficie ottenibile con sole rocce vive ed è un substrato che consente l’instaurarsi di un enorme numero di batteri. E’ lo svilupparsi del loro ciclo vitale ad essere importante per la filtrazione biologica.

Conseguentemente, in relazione a quanto mostrato in Figura 1 e Figura 2, i primi centimetri del DSB sono soggetti ad una ossigenazione pari a quella dell’acqua libera (in condizioni standard, in base alla legge di Henry, la saturazione dell’ossigeno in acqua salata è ad un valore di circa 8 mg/L), causata dalla penetrazione dell’O₂ per diffusione/convezione. Sulla superficie sabbiosa sono poi i depositi di materiale organico proveniente da cibo disperso, defecazione ed urina dei pesci, ecc. Sostanzialmente il primo anello della catena di trasformazione è quindi costituito da prodotti[1] quali ione ammonio , la cui presenza in acqua è decisamente tossica per i pesci, nonché fosforo che è però meno tossico. Il lento e costante afflusso di tali prodotti rappresenta in un certo senso la “benzina” nel motore di filtraggio rappresentato dal DSB. In condizioni ottimali, i ceppi batterici si riproducono con velocità tale da raddoppiarsi in numero in circa 30 minuti, quindi hanno bisogno di alimentarsi.

[1] In letteratura, e.g. [4], si riportano valori medi di vasche per acquacoltura popolate da pesci, 0.5 mg/L/giorno di .

Figura 1: schema di variazione di diverse sostanze lungo gli strati di un DSB

Per chiarezza di lettura del presente articolo, richiamiamo le seguenti definizioni[1] che verranno in seguito spesso usate:

Aerobiosi: condizione di presenza di ossigeno, sia molecolare che nelle sue forme composte.

Anossia: condizione di scarsa presenza di ossigeno molecolare ma con presenza di ossigeno combinato (nitriti, nitrati, ecc); è la condizione che consente la denitrificazione.

Anaerobiosi: Condizione di vita di alcuni microorganismi in totale assenza di ossigeno molecolare (batteri anaerobi obbligati), fra i quali annoveriamo batteri solfato riduttori e metanogeni (presenza quindi di solfato e anidride carbonica)

[1] Si tenga però presente che non sempre queste definizioni sono assunte allo stesso modo in tutti i testi e in tutte le discipline. Qui si sono adoperate le definizioni che vengono usate nell’ambito del trattamento delle acque reflue.

La presenza dell’ossigeno nei primi centimetri genera una zona aerobica in cui possono vivere tutta una serie di organismi vivi macroscopici (lumache, vermi, ecc) che smuovono la sabbia, rimescolandola con i depositi organici. Ma la parte più rilevante della vita di questa zona è a livello microscopico, ove c’è proliferazione di batteri che ossidano l’ ad ione nitrito e successivamente l’ ad ione nitrato . Queste reazioni non sono in realtà unidirezionali ma possono avvenire in entrambi i versi, pur mantenendo un equilibrio globale, ed è la presenza dell’ossigeno che fa si che la prima zona aerobica agisca come zona nitrificante. Il nitrato in acqua è un inquinante molto meno tossico dell’ammonio, è tollerato dalla vita fino a certe concentrazioni, ma spesso gli acquariofili che allevano coralli duri esigono una decisa eliminazione anche di questo.

Ma la penetrazione dell’ossigeno all’aumentare della profondità nella sabbia non si mantiene costante, la diffusione non è infatti in grado di spingere l’O₂ oltre i primi centimetri. E’ qui che, eventualmente, si differenzia il funzionamento del DSB dal SSB, la diminuzione di ossigeno lungo la profondità della sabbia caratterizza una diversità di condizioni di funzionamento.

In accordo a quanto mostrato in Figura 1 e 2, al diminuire dell’ossigeno molecolare dopo la regione aerobica entriamo in una regione anossica (molto ridotta nel SSB), in cui il nitrato subisce ulteriori trasformazioni. In base alle precedenti definizioni, un metabolismo anaerobico (ovvero che non utilizza ossigeno molecolare) avviene in condizioni anossiche. Infatti, il nitrato raggiunge un massimo di concentrazione praticamente al confine tra la zona aerobica e quella anossica e qui alcuni ceppi batterici anaerobi facoltativi, come i generi Pseudomonas, Bacillus, Thiobacillus possono trovare più efficiente per la loro vita l’uso dell’ossigeno presente nell’ piuttosto che usare la concentrazione minore di O₂ disciolto in acqua. In questo modo, i batteri sottraggono ossigeno al nitrato riducendolo in N₂ cioè azoto molecolare, gassoso.

L’azoto gassoso potrebbe essere utilizzato dai batteri dei generi Clostridium ed altri che posseggono un complesso enzimatico chiamato nitrogenasi, a sua volta costituito da due enzimi che utilizzano come co-enzimi ferro, zolfo e molibdeno, in mancanza del molibdeno, alcuni batteri possono utilizzare il vanadio. In condizioni anaerobiche questi batteri riducono l’azoto molecolare ad ammonio, che può essere incorporato negli amino-acidi glutammina e glutammato dai quali ne derivano altri per reazioni biochimiche successive. Parlando di coenzimi contenenti molibdeno e ferro non si può non accennare alla presenza di questi metalli anche negli enzimi dei batteri nitrato e nitrito riduttori. Questa informazione ci fa capire quanto siano importanti gli oligoelementi nel buon funzionamento dell’acquario.

L’azoto molecolare gassoso non utilizzato dai batteri azoto fissatori, emerge dallo strato sabbioso per essere disperso in ambiente dove potrebbe essere fissato da batteri aerobici del genere Azotobacter. Questo processo di trasformazione è anche comunemente denominato denitrificazione. Si dice a questo punto che il ciclo dell’azoto è chiuso, intendendo con questo che prendendo come inizio del ciclo l’ammonio prodotto dall’urina dei pesci (derivante dall’urea), si ritorna attraverso più “vie” allo ione ammonio per riduzione del nitrato, complessivamente con l’impiego di 8 elettroni, molte reazioni biochimiche coinvolte e diversi ceppi batterici.

Da questo quadro, se ne deduce che il funzionamento di un SSB è quindi limitato, rispetto al DSB, dal fatto che la minore altezza del letto di sabbia induce un minore volume di zona anossica, con conseguente ridotta (se non praticamente assente) capacità denitrificante.

Figura 2: I diversi cicli instaurati in un DSB

Si suppone che negli strati più profondi di un DSB possa esistere una ulteriore zona, detta anaerobica, totalmente priva di ogni forma di ossigeno molecolare e disponibile come nitrato. In tale zona potrebbero vivere solo particolari batteri che ovviamente non necessitano di ossigeno. Tale ambiente risulta dunque più favorevole ai batteri anaerobi obbligati: in questo ambiente si svilupperanno quelle reazioni biochimiche tipiche del loro metabolismo, cioè la riduzione dell’anione solfato e dell’anidride carbonica (SO₄^2- e CO₂). Al ciclo dell’azoto sono associati altri cicli, coinvolgenti batteri e microalghe, che agiscono su altri prodotti quali carbonio, ferro, fosfato. Tra questi, è utile dare qui qualche cenno sul ciclo del fosforo, e.g. [5].

In natura, gran parte del fosforo delle acque deriva dall’azione erosiva atmosferica di rocce organogene sedimentarie (formate dall’accumulo di sostanze biologiche/organiche, ossa e defecazioni) chiamate fosforiti, i sali solubili così formatisi vengono rilasciati dalle rocce e trasportati ai corsi di acqua e da questi ai mari. A questi fosfati inorganici in soluzione (ioni PO₄^3-) se ne aggiungono altri derivanti dall’agricoltura. I fosfati vengono utilizzati dalle piante (phytoplancton e alghe superiori) che diventeranno alimenti per lo zooplancton e per altri organismi eterotrofi marini e non, che morendo si depositeranno nelle rocce organogene per ricominciare il ciclo.

Parte dei fosfati solubilizzati “precipitano” come sostanze insolubili (fosfati di ferro e alluminio per lo più) per sedimentarsi nuovamente a formare le rocce mescolandosi ai fosfati derivanti dalla componente organica. La parte depositata nei sedimenti marini supera quella che “ritorna” sul terreno, infatti si dice che il ciclo del fosforo rimane “aperto”.

Figura 3. Ciclo del fosforo in natura

Diversamente dall’azoto, il fosforo non può essere ridotto a forme gassose, quindi allontanabili dal sistema. L’ossigeno del fosfato, non viene utilizzato come accettori di elettroni nella catena respiratoria anaerobica (come l’ossigeno del nitrato), probabilmente poiché conviene mantenere la molecola integra per formare i legami ad alta energia ad es con l’adenosina (ATP). Questa molecola è di importanza biologica enorme, proprio perché dalla “rottura” dei legami tra i gruppi fosfati e l’adenosina si libera l’energia necessaria per lo svolgimento di moltissime reazioni biochimiche.

In natura, tranne che in condizioni di riduzione estreme (anossia spinta), non si verifica la riduzione del fosfato che porterebbe alla formazione di fosfonio (PH₄⁺) fosfina o fosfano (PH₃) poiché buona parte del fosfato, come vedremo fra poco, viene utilizzato tal quale da piante acquatiche, integrato in Sali inorganici insolubili di ferro o alluminio che formeranno rocce sedimentarie o utilizzato da batteri “PAO” come fonte di energia e scambiati con l’ambiente esterno a seconda della presenza/assenza di substrato organico. Inoltre, il fosfonio (fosfina o fosfano) che si formerebbe dalla riduzione estrema del fosforo è estremamente tossico, molto più di quanto lo sia l’ammoniaca, che tra l’altro, come abbiamo già accennato viene utilizzata come ione ammonio per “fabbricare” amino acidi come il glutammato e la glutammina e quindi reimmessa nel “sistema eterotrofo”.

Possiamo schematicamente elencare le seguenti fasi:

• il fosforo arriva dal cibo prevalentemente come particolato organico (POM);
• organismi decompositori lo decompongono a fosforo organico solubile (idrolizzazione) e questo viene   mineralizzato a ortofosfato PO₄^3-;
• questo è usato dalle alghe e rilasciato nell’ambiente come fosfato organico di rifiuto che si accumila nel sedimento;
• dal sedimento si solubilizza grazie a reazioni chimiche (vedi Figura 4) e organismi decompositori.

Figura 4: Ciclo fosforo tra acqua e sedimenti: P_op = fosforo organico particolato; P_os = fosforo organico solubile; P_sed = fosforo nei sedimenti; P_a = fosforo nelle alghe; PO₄^3- = ortofosfato

Il fosforo nel sedimento è prevalentemente del tipo FePO₄(s) (fosfato ferrico) insolubile. Il fosfato può in condizioni di scarso redox (condizioni anaerobiche negli strati profondi del DSB) essere rilasciato come HPO₄^2- nell’ambiente a causa della reazione tra fosfato ferrico e HS^- prodotti dai batteri solfato-riduttori. Una volta in acqua può essere riutilizzato dalle alghe che ricominceranno il ciclo.

Gli elementi qui riportati fanno riferimento a schemi di funzionamento di un DSB totalmente noti in letteratura ed accettati nel normale uso acquariofilo già da diversi anni. Il DSB, sulla base di tali considerazioni, è considerato un sistema non completo e non semplice nella sua gestione per un paio di ragioni: a) la mancata capacità del DSB di eliminare con la stessa efficienza il fosfato disciolto in acqua, con conseguente alterazione del rapporto N/P, b) il rischio della presenza della zona anossica, la quale accumulerebbe sostanza nocive (ad esempio metalli) che potrebbero inavvertitamente essere rimesse nel sistema portandolo rapidamente al collasso. Si tende, quindi, a considerare il DSB come un sistema “a tempo”, inevitabilmente destinato ad una fine biologica per tali riportate ragioni.

 CHE DUBBI NASCONO SUL FUNZIONAMENTO REALE DI UN DSB ?

Si delineano però alcuni dubbi basati sia sull’esperienza di molti utilizzatori di DSB che sulla presenza di alcuni particolari ceppi batterici di cui solo dagli inizi degli anni 2000 si è iniziato a studiare il comportamento. Iniziamo con affrontare la questione di quali indici usare per valutare l’instaurarsi di un buon funzionamento biologico di un DSB. Dal punto di vista quantitativo è ovvio che l’abbattimento dei valori degli inquinanti in una vasca normalmente popolata sia già indice di un’attività di filtraggio biologico che si è instaurata nel sistema. Si tende, inoltre, ad indicare un aspetto “visivo” quale chiaro indice del funzionamento del DSB. Infatti, è quasi “tradizione orale” tra gli acquariofili quella di considerare la formazione di macro-bolle gassose visibili nello strato di sabbia come un chiaro indice della denitrificazione, leggendovi in ciò la formazione dell’azoto in forma gassosa. L’osservazione che però possono essere fatte in vari DSB porta a fare qualche constatazione che apre dubbi su tale interpretazione.

In Figura 5 sono riportate alcune foto di zone di un DSB di 18 mesi, visibili attraverso il vetro, in cui si notano chiaramente zone gassose, oltre che formazioni di microalghe e di cianobatteri. Se questa sezione visiva fosse realmente rappresentativa di tutto il DSB, ovvero anche di sezioni interne non soggette a radiazioni luminose, sarebbe plausibile supporre che si tratti di macro-bolle di azoto che indicano l’azione denitrificante dei batteri che sottraggono ossigeno ai nitrati (si vedano i profili in Figura 1). D’altro canto, nelle foto si notano zone gassose molto in alto nello strato sabbioso mentre la formazione dell’azoto dovrebbe avvenire negli strati più bassi; questo fatto farebbe supporre che l’azoto si muove verso l’alto per poi disperdersi in ambiente. Però abbiamo un modo molto semplice per fare una sorta di test di controllo su quanto supposto, ovvero vedere cosa avviene qualora il vetro sia coperto e non consenta di far arrivare la radiazione luminosa alla sabbia.

Alcune foto di una parte coperta dello stesso DSB sono riportate in Figura 6. Stavolta appare una compattazione degli strati ed una quasi totale assenza di macrobolle. Cosa potrebbe quindi differenziare così fortemente le due zone qui mostrate? E’ evidente che la radiazione luminosa incide sull’instaurarsi del processo di fotosintesi, cosa che fa supporre che sia uno sviluppo micro-algale a produrre gas di ossigeno, giustificando così la presenza di bolle gassose solo in zone esposte alla luce. Sarebbe quindi plausibile anche supporre che ci sia produzione di CO₂ a fine fotoperiodo. Ma questo quadro di funzionamento non è quindi indicativo di cosa vedremmo nella parte interna di un DSB. Dunque, l’azoto potrebbe essere prodotto ma non apparire in forma macroscopica, essendo rilasciato in acqua in forma disciolta con micro-bolle. Si tenga presente che quanto qui mostrato in foto relativamente ad un singolo DSB è stato confrontato con quanto succedeva in altri DSB, constatando per tutti le stesse caratteristiche qui discusse.

Figura 5: dettagli di macrobolle in un DSB. Qui la sabbia è esposta alla luce.

Un altro aspetto, visibile attraverso il vetro, sembrerebbe contrastare quanto si considera assodato in un funzionamento standard di un DSB: non sembra essere mai presente una zona effettivamente anaerobica. Da un lato quindi ciò sembrerebbe rassicurare chi vuole intraprendere l’allestimento di un DSB in quanto non esisterebbe una zona che viene reputata molto pericolosa per la vita duratura di un DSB. Dall’altro, sorge il dubbio di chiedersi cosa cambierebbe nel funzionamento reale di un DSB qualora ci siano effettivamente solo la zona aerobica e quella anaerobica.

Figura 6: dettagli dello stesso DSB, stavolta la sabbia non è stata esposta alla luce.

Si è detto che nel DSB sono presenti anche altri cicli su diversi prodotti. Un altro punto che val la pena porre in evidenza è di certo quello che riguarda il ciclo del fosforo in quanto la presenza di fosfato disciolto in acqua è notoriamente indesiderata dall’acquariofilo in quanto può favorire la formazione e la crescita di alghe oltre che inibire la sintesi del calcio nei coralli duri.

Come abbiamo visto in precedenza, il ciclo del fosforo non implica una sua riduzione ma un suo utilizzo come fosfato nei vari stadi nel ciclo. Dobbiamo anche differenziare il fosforo organico dall’inorganico e in quest’ultimo l’ortofosfato (l’unico determinabile con i test commerciali usati dagli acquariofili) dai polifosfati. La depurazione dell’acqua dal fosforo è ottenuta nei sistemi tradizionali tramite filtrazione chimica, ovvero facendo precipitare opportunamente il fosforo inorganico. Più recentemente si è invece diffusa la rimozione attraverso al filtrazione biologica. Infatti, si prospetta da studi vari che ci siano dei batteri chiamati “Phosporous Accumulating Organism” (PAO) in grado di rilasciare o accumulare fosforo a seconda delle condizioni chimico-fisiche del substrato, e.g. [5]. Si mettono in evidenza alcuni punti:

• In fase anaerobica ed in presenza di substrato carbonioso (acetato) i PAO assimilano i prodotti di fermentazione all’interno delle cellule con concorrente rilascio dai polifosfati accumulati da cui si ricava l’energia necessaria per l’accumulo di polidrossibutirrati (PHB). In particolare, l’acetato viene convertito a PHB per riduzioni successive. Il potere riducente deriva dal ciclo del glicogeno che quindi viene consumato
• In fase Anossica/aerobica ed in assenza di substrato, l’energia viene prodotta dall’ossidazione del PHB accumulato in fase anaerobica, il fosfato (ortofosfato viene catturato dall’ambiente esterno) per ripristinare i polifosfati.

Dall’ossidazione del PHB si ottiene anche Carbonio utilizzato per la produzione di nuove cellule e di glicogeno, che così viene reintegrato. In particolare, in fase aerobica viene utilizzato ossigeno come acettore esterno di elettroni, mentre in fase anossica viene utilizzato nitrato come accettore esterno di elettroni.

Questo comporta che in condizioni di anossia (assenza o scarsa presenza di ossigeno ma presenza di nitrato) ed assenza di substrato i PAO utilizzino il nitrato riducendolo. Pertanto i PAO assumono anche funzione denitrificante.

Figura 7: Ciclo di azione dei PAO

Da evidenziare che in fase anossica/aerobica ed in assenza di substrato, crescono numericamente a differenza di altri microrganismi eterotrofi, poiché possono utilizzare come fonte di carbonio quello accumulato nel polidrossibutirrato. Quindi in condizioni di alternanza Anaerobiosi/(aerobiosi/anossia) questi microorganismi PAO sono favoriti nella crescita rispetto ad altri microrganismi e visto che l’uptake di fosforo avviene in aerobiosi/anossia concomitante alla crescita, sarà anche vero che la defosfatazione sarà maggiore rispetto al rilascio di fosforo in acqua in fase anaerobica. Da evidenziare anche che il trasporto attivo del fosforo attraverso la membrana cellulare è dipendente dal pH del mezzo: più esso sarà alto minore sarà l’uptake di fosforo, fatto questo che favorirebbe ulteriormente lo sviluppo in condizione anossiche (poiché dove c’è meno ossigeno, ci sarà un redox minore e quindi un pH più basso e per cui un maggiore uptake di fosforo.

Ma come si legano queste considerazioni sull’azione dei PAO con il DSB? Innanzitutto, la presenza o meno dei PAO nelle nostre vasche dovrebbe essere dimostrata in modo rigoroso, non potendo affermare con certezza se essi siano già presenti nei batteri normalmente commerciati. Assumendo la loro presenza, il DSB potrebbe essere un substrato particolarmente adatto a fornire le condizioni di alternanza di zone aerobiche/anaerobiche che sono naturalmente presenti. Inoltre, alcune misurazioni sperimentali dell’ossigeno presente in strati sedimentari marini, hanno rilevato come la zona aerobica può variare percentualmente di molto al variare dell’intensità del movimento dell’acqua lungo la superficie [6-8]. Se ne deduce che un DSB potrebbe essere opportunamente gestito con fasi aerobiche/anossiche alternate in funzione dell’intensità della corrente modulata dalle pompe di movimento.

Per motivi di completezza, val la pena anche dire che al DSB si potrebbe anche associare un reattore di zeolite, essendo tale minerale un ottimo substrato per l’insediamento dei PAO, e.g. [9].

 CONCLUSIONI

Il DSB si presenta quindi come un sistema biologico di filtraggio molto complesso, i cui principi di funzionamento chimico/fisici sono solo in parte noti agli acquariofili. Si è cercato di far comprendere che il DSB presenta ulteriori cicli, oltre al classico e molto citato ciclo dell’azoto, e che tali cicli non sono separati ma eventualmente risultano accoppiati tra loro.

Da quanto sopra esposto, per ciò riguarda i PAO, la loro presenza in acquario si rivelerebbe molto vantaggiosa soprattutto in un DSB proprio per le condizioni di anossia/anaerobiosi che si possono incontrare in questo substrato di sabbia. Queste condizioni, o meglio, l’alternanza delle condizioni anaerobiche/aerobiche/anossiche infatti, per quanto sopra esposto, porterebbero ad una crescita maggiore di questi ceppi batterici piuttosto che di altri eterotrofi con quindi una maggiore captazione dell’ortofosfato dall’acqua.

Lo strato profondo di sabbia, favorisce (in anossia) l’azione dei batteri solfato riduttori che producono HS^-, il quale reagendo con i fosfati ferrici rimineralizza il fosfato rendendolo solubile, la quale cosa limita l’accumulo di fosfato nei sedimenti. Questo a vantaggio dei batteri PAO che utilizzano fosfato per ripristinare le catene di polifosfato e a vantaggio dell’acquariofilo che limita il rischio di un rilascio incontrollato di fosfati causato da alterazioni di pH o reazioni chimiche inaspettate.

Si spera che in un prossimo futuro ci possano essere dati quantitativi, scientificamente significativi, che confermino/chiariscano ulteriormente il complesso funzionamento di un DSB.

Gli autori ringraziano le tante persone con cui hanno avuto proficui scambi di parere su alcuni forum, grazie a loro diversi aspetti sono stati maggiormente approfonditi.

Bibliografia

[1] Reef Italia Magazine http://www.reefitalia.net/magazine/dsb-il-fondo-che-vive-by-carlo-avallone/

[2] J. van Rijn, Y. Tal, H. J. Schreier, Denitrification in recirculating systems: Theory and applications, Aquacultural Engineering, 34 (2006) 364–376

[3] R. Shimek, Dearest Mudder…The Importance of Deep Sand, 2001, Aquarium Fish Magazine.

[4] Tseng K-F, Wu K-L, The ammonia removal cycle for a submerged biofilter used in a recirculating eel culture system. Aquacultural Engineering 31:17-30, 2004

[5] S. Marsili Libelli, Ciclo biologico del fosforo, http://dsii.dsi.unifi.it/~marsili/PPT/Ciclo_Fosforo.pdf

[6] Wei-Jun Cai, F. L. Sayles, Oxygen penetration depths and fluxes in marine sediments, Marine Chemistry 52 (1996) 123-131.

[7] V. Brotas, A. Amorim-Ferreira, C. Vale, F. Catarino, Oxygen profiles in intertidal sediments of Ria Formosa (S. Portugal), Hydrobiologia 207: 123-129, 1990.

[8] W. Ziebis, M. Huettel, S. Forster. Impact of biogenic sediment topography on oxygen fluxes in permeable seabeds, Mar Ecol Prog Ser, Vol. 140: 227-237, 1996

[9] J. Hrenovi, H. Büyükgüngör, Y. Orhan, Use of Natural Zeolite to Upgrade Activated Sludge Process, Food Technol. Biotechnol. 41 (2) 157–165 (2003)

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