スキムメイトの元素分析：プロテインスキマーは実際に水槽の水から何を取り除きますか？
プロテインスキマーがサンゴ礁水族館の水（Feldman、2009;Feldman、2010）の測定可能な全有機炭素（TOC）の20–35％のみを除去するというかなり直感に反する観察は、”私たちのスキマー”それは本当に目次ですか、または少なくとも不安定な、または”スキミング可能な”目次の割合ですか？ 本物の海水からTOC成分を同定する試みはまだ初期段階にあり、今日までこの材料は詳細な化学分析に抵抗してきました。 高度な質量分析および核磁気共鳴分光法技術を用いたHatcherおよび同僚（Mopper、2007;De la Rosa、2008）による最近の努力は、本物の海洋TOCは、主要な生化学的グループのすべての化学 Ocean TOCとaquarium TOCの関係はまだ確立されていませんが、水族館のTOCは同様に多様で化学的な複雑さが豊富である可能性が高いようです。 したがって、近い将来、水族館のTOCの化学的分解が起こる可能性は低いです。 それにもかかわらず、TOCの元素成分のほとんどを明らかにし、定量化することができ、少し化学的直感で、これらの成分のいくつかを化学カテゴリに割 これらの分析方法は、元素（または燃焼）分析および誘導結合プラズマ原子発光分光法と呼ばれています。 両方の方法は多くの商業操作から利用できます;私達は私達のskimmateのサンプル（http://www.caslab.com/）のためにツーソンAZのColumbiaの分析的なサービスを使用しました。
実験結果
図1a.濃縮前に、h&S200-1260で採取した4日間のスキムメイト。
すべてのスキムメイトのサンプルは、著者の注意の下で175ガロンのサンゴ礁タンク上で実行されているH&S200-1260スキマーの収集カップから得られた。 これらのコレクションの間に、タンクには10匹の魚（Pterapogon kauderni（Banggai cardinals）のペア、Liopropoma carmabi（キャンディバス）のペア、Centropyge loriculus（炎の天使）、Centropyge interrupta（日本のピグミーエンジェル）、Oxycirrhites typus（longnoseタカフィッシュ）、Zebrasoma flavescens（黄色の唐）、Amblygobius bynoensis（bynoハゼ）、Synchiropus splendidus（マンダリン））、sps、lpsと聖杯のカテゴリから約40サンゴのコロニー、および数十カタツムリとヤドカリ。 ソフトサンゴやアサリは存在しなかった。 典型的な毎日の給餌には、ヒカリミシスエビの一つのキューブ、PEミシスエビの一つのキューブ、フレーク食品のピンチ、およびペレットフードのピンチが含まれていました。 毎週三回、リーフ栄養製品Phytofeast、Rotifeast、OysterfeastとArctipodsを使用し、海苔のシートは週に一度追加されました。 スキマーカップを毎週洗浄し，粒状活性炭（ＧＡＣ），粒状酸化第二鉄（ＧＦＯ），カルシウム反応器，ＵＶ滅菌器をすべて連続的に使用した。 水量の十七パーセントは毎週変更され、タンクパラメータも毎週測定された;=1。4ppm（供給の後の1時間）–0.5ppm（供給の後の24時間）、=390–410ppm、=1230–1260ppm、=3.5–4meq/L、塩分=34.5–36ppt、pH=7.8（ライト）–8.1（ライト）、<0.5ppm、測定可能なNH4、NO2、またはPO4無し。 照明は400W14K Geissmannの金属のハロゲン化物の球根および175W15K岩崎の金属のハロゲン化物の球根によって8時間、16時間周期で提供されました。 Cacl2•2H2O以外の添加物は使用しなかった。
私たちの最初の実験は、プロテインスキマーによって除去された水に不溶性の固体材料の組成を調べるために設計されました。 スキムメイトは、水槽への食物添加なしで4日間にわたって収集された、Fig. 1. H&S200-1260スキマーカップの液体および固形分は、この期間の後に慎重に除去され、減圧下で最初の液体蒸発によって濃縮乾燥され、110oC/0.2mmで真空乾燥された。 灰褐色の固体の十七グラムが得られた、図を参照してください。 1.
図1b。 濃縮後、未飼育のタンク上でH&S200-1260で4日間採取したスキムメイト。
この粗脱脂粉乳の四グラムは、蒸留水の100ミリリットルに懸濁し、数時間激しく攪拌しました。 次いで、混合物を６ ０ ０ ０ｒｐｍ／１ ０分での遠心分離によって分離し、上清を注ぎ、廃棄した。 この手順を3回繰り返し、その後、残りの材料を110oC/0.2mmで48時間真空乾燥して、0.47gmの灰緑色固体を得た。 CO2を燃焼させるには、Caco3を>900oCに加熱する必要があります。 この固体を、Ｃｏｌｕｍｂｉａ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ：＜２ ８ ８ ２＞＜８ ８ ５ ６＞広告で上記のように元素分析に供した。
- C:21.08%
- H:2.39%
- N:2.22%
- Ca:17.43%
- Mg:1.35%
- Si:4.76%
- P: 0.16 %
これらのデータは、化学的直感といくつかの仮定のいくつかの適用で解釈することができます。
1)カルシウム分析
17.Ｃａが４ ３重量％であることは、４ ７ ０ｍｇ試料中のＣａの総量が８ ２ｍｇであることを意味する。 このＣａの全てが炭酸カルシウム（Ｃａｃｏ３、ＭＷ＝１ ０ ０）の形態であると仮定すると、４ ７ ０ｍｇの乾燥スキムメイトは２ ０ ５ｍｇ（４ ４％）のＣａｃｏ３を含む。 炭素はCaco3の12％（重量）であるため、470mgの乾燥スキムメイトには、炭酸カルシウムから寄与する（無機）炭素が〜25mg（〜5.2％）含まれています。
2)マグネシウム分析
1.35重量％Mgは、470mgサンプル中のMgの総量が6.3mgであることを意味します。 このMgのすべてが炭酸マグネシウム（Mgco3、MW=84）の形態であると仮定すると、470mgの乾燥スキムメイトには22mg（〜4.7％）のMgco3が含まれています。 炭素はMgco3の14％（重量）であるため、470mgの乾燥スキムメイトには、炭酸マグネシウムから寄与する（無機）炭素が〜3mg（〜0.7％）含まれています。
3)窒素分析
生きている生物は、乾燥重量で–5-9％の窒素（簡単にするために7％を使用します）、（Sterner、2002）であるため、窒素の無機源（nh4、NO3、NO2、タンク水中では計り知れないほど低い）を無視すると、2。窒素の22重量％は、470mgsのスキムメイト中に10.4mgsの窒素が存在することを意味し、これは149mgs（〜32％）の有機材料が存在することを計算する。
4)水素分析
生きている生物は乾燥重量の水素で-7%です。 （Sterner、2002）水素の2.39重量％は、スキムメイトの470mgs中に11.2mgsの水素が存在することを意味し、これは存在する有機材料の160mgs（〜34％）に計算する。 この値を（3）からの有機物の窒素分析ベースの予測と比較してください。32％–非常に近い一致！
5)炭素分析
21.０ ８重量％のＣは、４ ７ ０ｍｇの脱脂試料中に存在するＣの総量が９ ９ｍｇｓであることを意味する。 Ｃａｃｏ３寄与分（Ｃの２ ５ｍｇｓ）およびＭｇｃｏ３寄与分（Ｃの３ｍｇｓ）からＣの量を差し引くと、７ １ｍｇｓのＣが残る。 この炭素の源は何ですか？ GACフィルターから排出された粒子状炭素、または有機源から発生したTOCの二つの可能性が高いようです。 生きている生物は乾燥重量の炭素で40–50％です（簡単にするために45％を使用します）、（Sterner、2002）。 炭素の71mgのすべてが有機源（=TOC）から来た場合、存在する有機材料の〜158mgs（〜34％）が存在するであろう。 この値を、(3)からの有機物の窒素分析に基づく予測149mgs（〜32％）、および(4)からの水素分析に基づく予測160MGS OF TOC（34％）の両方と比較してください。 TOC炭素ベースの計算と独立した水素および窒素ベースの計算との間の一致は無視できません。 したがって、
は、残りの71mgsの炭素がTOCとしての有機源に起因する可能性があるという結論を禁忌にする証拠はない; この炭素の供給源としてGACフィルター噴出物を呼び出す理由はありません。
6)シリコン分析
スキムメイトの470mgsに4.76重量％のシリコンが存在することは、Siの合計で22.4mgsが存在することを示唆している。 Siが珪藻のskeletaからの生物原性オパールによって寄与されていると仮定すると、（Brzezinski、1985;Mortlock、1989）、SiはSio2の水和ポリマー中にある（約。 オパールのための分子方式はSio2•0.4H2O、42%Si固まりによってです）。 したがって、我々は53mgs（-11％）として存在する生物起源オパールの量を近似することができます。
7)リン分析
乾燥スキムメイトの470mgsに存在するPの0.16重量％は、存在するPの0.75mgsがあることを意味します。 すべてのPがリン酸塩PO43-（MW=95、未知の対イオン）として存在すると仮定すると、乾燥スキムメイトの470mgsには〜2.3mgs（〜0.5％）のPO43-が存在する。 この量は約4900ppmのリン酸塩に等しく、これはタンク水中の<0.02ppmのリン酸塩よりも大幅に多い。 したがって、スキミングはリン酸を濃縮する。
元素分析の概要
要約すると、スキマーは、重量（約）で構成される化合物の固体、水不溶性混合物を引き出しています):
- 44 % ン
- 5%mgco3
- バイオジェンオパール11%
- 有機材料34%
- リン酸0.5%
したがって、乾燥水不溶性脱脂粉乳の合計〜95%を占めています！ スキムメイトのこれらの化合物の源は何ですか？ 生物起源のオパールは、海洋微生物の植物プランクトンファミリーの小さなメンバーである珪藻の殻からのものである可能性が高い。 Caco3（およびMgco3）は、生物起源および生物学的源の両方を有する可能性がある。 カルシウム反応器は、実験スキムメイト収集期間を通じて動作していたので、Caco3の一部は、単にこのデバイスから放出される微粒子である可能性があ あるいは、Caco3は、coccolithophore（Mitchell-Innes、1987;Stanley、2005）および有孔虫ファミリーからの浮遊微生物の殻から生じる可能性がある。 これらのプランクトン成分は、海水中で一定の条件下で流行しているが、水槽水中に存在することは確立されていない。 現時点では、これらの生物学的および生物学的供給源をCaco3と区別することは不可能である。 カルシウム原子炉を稼働させずにスキムメイトを回収した
の将来の実験は、この点についていくつかの光を当てるかもしれない。 スキムメイト中に存在するリン酸塩は水柱中の無機リン酸塩から来ることができず、そのイオンは水で完全に洗浄することによって除去されたであろう。 このリン酸塩の一部は不溶性リン酸カルシウムの形態である可能性があるが、ca3(PO4)2がかなり高いpHで形成されるため、その発生は起こりにくい（pH=7.67、下記参照）。 つまり、珪藻や他のすべての生物（coccolithophores、有孔虫、細菌、人間など）内の多くの生化学物質は、リン酸基を結合しています。 アクアリウムの有機体は水コラムの無機隣酸塩からのこれらの隣酸塩分子を募集し、次に有機性biochemicalsに付けます。 したがって、それらは効果的に水からリン酸塩を濃縮し、その
リン酸塩はスキミング時に（無傷の生物内で）除去される。 この観点から、スキミングは、水槽の水から無機リン酸塩の除去に貢献していません。
興味深い、おそらく予期しない観察は、この固体脱脂材の34％だけが”有機炭素”、TOCに割り当てることができるということです。 したがって、スキムメイトの固体の水不溶性部分の2/3は、TOCではなく、むしろ生物起源を有し得る（または有し得ない）無機材料である。 この無機材料のかなりの量がプランクトンの殻から来るならば、それは検出された有機材料（TOC）の大部分がおそらくこれらの生物の「根性」を構成す したがって、スキミングによって除去されたTOCの多くは、実際には自由浮遊有機分子ではない可能性があります。 この解釈の1つの注意点は、もちろん、粗製の元のスキムメイトの〜90％が水で洗い流されたという事実です。 おそらく、その水溶性画分にはかなりの量の溶解した有機炭素が含まれており、これは上記の分析によって検出されないであろう。
第二に、この懸念に対処するために、より包括的なスキムメイト化学分析が追求された。 この実験では、上記のように、ＰＥとＨ Ｉｋａｒｉ ｍｙｓｉｓ ｓｒｉｂｍ、Ｏｃｅａｎ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ１フレーク、Ｏｍｅｇａ Ｏｎｅ Ｖｅｇｇｉｅフレーク、およびＡｑｕｅｏｎ Ｍａｒｉｎｅ顆粒の混合物を毎日タンクに供給した。 この毎日の給餌は、0.87gms/日の乾燥重量（110oC/0.2mm、48時間）に達した。 この実験の間、サンゴ礁栄養製品は使用されなかった。 この給餌体制の７日後、Ｈ＜４ １ ４ ４＞Ｓ２ ０ ０−１ ２ ６ ０スキマーによって収集された固体および液体スキムメイトをスキマーカップから慎重に除去し、遠心分離（６ ０ ０ ０ｒｐｍ、４ ０分）に 薄茶色の透明な上清を注ぎ、その体積を測定した；１ ２ ５ｍ Ｌ。 固体残渣を真空中で110oC/0.2mmで24時間乾燥させた=>5.18gm褐色固体。 110mLの液体を減圧下で濃縮し、次いで真空乾燥(110oC/0.2mm/24時間)して、2.91gmの褐色固体を得た(=回収された元の125mLの液体から3.31gmsの固体)。 さらに、1.023の屈折率は、31pptの塩分を示し、pH=7.67であった。 エンドポイントは、CaまたはMg Salifertキット、Merck phosphateキット、またはSalifert NO3キットでは、スキムメイト液体の干渉する明るい茶色のために検出できませんでした。 非常に高い測定は必ずしもHCO3–かCO32-の集中が高いことを提案しないことに注意して下さい;このアルカリ度の試金によって検出されているTOCのプールからの有機酸のカルボキシレートがあるかもしれません(下記を見なさい)。
脱脂粉乳の液体部分の蒸発に由来する固体および遠心分離後に得られた固体は、両方とも元素分析のためにColumbia Analytical Servicesに提出されました。 結果は表1に表せます。 さらに、乾燥食品は、選択された要素のために分析された。 天然海水の要素の内容は比較のために含まれています。
| 元素 | 固体スキムメイト(weight%) | 液体スキムメイト(weight%) | 天然海水固体(weight%) | 食品(weight%) | 食品(weight%) | 食品(weight%) | 食品(weight%) | 食品(weight%)%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | 22.50 | 4.50 | 0.08 | |||||
| N | 2.72 | 0.68 | 0.04 | |||||
| H | 2.37 | 1.33 | ||||||
| S | 1.18 | 2.47 | 2.6 | |||||
| Ca | 10.52 | 0.60 | 1.1 | |||||
| Mg | 1.99 | 3.21 | 3.7 | |||||
| もし | 8.94 | 1.40 | < 0.01 | |||||
| ナ | 3.45 | 27.25 | 30.9 | |||||
| Cl | 0.40 | 43.2 | 55.4 | |||||
| K | 0.38 | 1.17 | 1.1 | |||||
| Fe | 0.93 | <0.02 | < 0.01 | |||||
| P | 0.46 | 0.08 | < 0.01 | 1.57 | ||||
| 私は | < 0.01 | < 0.1 | ||||||
| Cu | < 0.01 | < 0.006 | ||||||
| Am | 55.84 | 85.89 | 95 |
食品分析
乾燥した食品をリン、銅、ヨウ素の含有量をアッセイした。 これらの分析には銅もヨウ素も登録されておらず、食品中には100ppb以下のものが存在する可能性があります。 しかし、リン含有量は検出可能であり、Pの1.57重量％は、毎日タンクに供給された乾燥食品の約14mg pfリンに0.87gmに相当する。 すべてのPがリン酸塩PO43-（MW=95）として存在すると仮定すると、乾燥食品の0.87gm中に〜42mgs（〜5％）のPO43-が存在する。 なお、凍結したmysisエビキューブは、解凍するまで水道水で十分に洗浄されたので、凍結のための水中のリン酸含量を割り引くことができることに留意されたい。 アクアリウム水容積の168ガロンへの毎日の42mgの隣酸塩付加は1日あたりの隣酸塩のおよそ0.06ppmのわずかな付加を表す。 メルクの隣酸塩テストキットの分析が<0.02ppm（テストキットの限界）の隣酸塩レベルを示すので、加えられた隣酸塩は水コラムから容易に取除かれる
スキムメイト液分析
1)硫黄分析
2.脱脂液に由来する3.31gmの固体中に存在する47重量％の硫黄は、約82mgのSに相当する。この硫黄は、硫酸塩SO42-（MW=96、33重量％S）に由来する可能性が最も高い。 確かにDOCには少量の「有機」硫黄がありますが、硫黄は生物の乾燥重量のわずか0.1％であるため、総硫黄％に多くを追加する可能性はありません。 (Sterner,2002)したがって、乾燥した液体脱脂液中の82mgのSは、乾燥した脱脂液中の硫酸塩の248mg(7.5%)に相当する。
2)窒素分析
0.窒素源には、有機物（ＤＯＣ）、そしてもちろん無機イオン；アンモニウム（Ｎ Ｈ４＋）、亜硝酸塩（ＮＯ２−）、および硝酸塩（ＮＯ３−）が含まれる。 水族館の水中には本質的に測定可能な（すなわち、<1ppm）NH4、NO2またはNO3が存在しないため、最初の近似では、スキムメイト中の窒素は「有機」窒素に帰 生体由来の有機材料は、乾燥重量比で約７％の窒素（上記参照）であるため、脱脂液中に存在する２ ３ｍｇのＮは、全体として、約３ ２ ９ｍｇ（約１ ０％）の有機材料が存在するこ
3)炭素分析
乾燥スキムメイト液の3.31gm中に存在する炭素の4.50重量％は、存在するCの149mgに相当する。 脱脂液中の炭素源には、炭酸塩平衡の一部としての無機炭素、有機炭素（ＤＯＣ）、およびＧＡＣフィルタから排出される炭素粒子が含まれる。 上記（5）で進められた議論に基づいて、GACフィルターがこの炭素の供給源であるとは考えにくいようです。 後者のアッセイは、（有機）カルボキシレートだけでなく、無機形態、重炭酸塩HCO3–、および炭酸塩CO32-を検出するので、元素分析測定または独立した測定に基づ ただし、サリフェルトのアルカリ度測定から脱脂液中の無機（重炭酸塩および炭酸塩）含有量の上限を設定することができる。 この上限を設定する目的のために、そのアルカリ度のすべてが炭酸塩系によるものであると仮定すると、8.0meq/Lは、遠心分離ランから収集された125mLのスキムメイト液体中の1.0mmolのアルカリ度に対応する。 さらに、そのアルカリ度のすべてが重炭酸塩の形であると仮定すると、HCO3–（実際にはpH=7.67で、存在する炭酸塩の約96％である）、乾燥した脱脂剤液体の3.31gm中に1.0mmol、または61mgのHCO3–が存在するであろう。 したがって、最大で、６ １ｍｇｓのＨＣＯ３−（＝２ ０重量％Ｃ）は、乾燥した脱脂液中に存在する炭素の合計１ ４ ９ｍｇｓのうち１ ２ｍｇｓのみを占めるであろう。 このシナリオでは、測定された炭素の137mgsは、有機源に由来するであろう。 生きている源から得られる有機材料が45%カーボンであるという推定値を使用して、乾燥されたskimmateの液体のDOCの量は304mg（~9%）である;~10%の有機材料の窒素の分析図から余りに遠くない。 他の極端な場合、測定されたアルカリ度のすべてが有機カルボキシレートに起因する可能性がある場合（平均してC18種を仮定すると、c=カルボキシレート質量の76％）、1.0ミリモルのアルカリ度は283mgsの有機カルボキシレートに対応し、その76％（=215mg）は炭素である。 測定された総炭素はわずか149mgsであったため、この後者のシナリオはもちろん不可能です。 ほとんどの場合、〜3または4meq/Lのアルカリ度をHCO3–に割り当てることができるため、残りの有機炭素は約143mgs=>318mgs（〜10％）の有機材料であり、これは窒素の計算から得られた値と同じ値です。
4)水素分析
乾燥スキムメイト液体の3.31gmサンプル中の1.33重量％の水素は、44mgのHが存在することを意味する。 この水素は、生物学的に誘導された有機源、無機源（ＨＣＯ３−およびＨＳＯ４−）、およびおそらく不完全な乾燥から残された水から寄与することができる。 測定された水素のすべてが生物学的に由来する有機源（乾燥重量水素で〜7％）からのみ寄与された場合、乾燥したスキムメイト液体は約629mg（〜19％）の有機材料 明らかに、その値は窒素と炭素の分析値に比べて大きすぎるので、水素の少なくとも一部は無機イオンまたは水のいずれかから来なければならない。 重炭酸塩HCO3–および炭酸H2CO3から寄与する量は、それらの比較的低い濃度を考えると無視できる（上記の炭素分析を参照）。 さらに、ｐＨ＝７である。図67に示すように、わずかな量の重硫酸塩HSO4–が存在し、そのpKa=1.9である。 したがって、液体スキムメイトサンプルは完全に乾燥しておらず、残りの水素はその供給源から来ている可能性が高い。 脱脂液に由来する固体が約329mgの有機材料を含み、有機材料が約7％の水素であることを窒素分析から考えると、この有機材料から寄与した水素は約23mgの固体残渣である。 残りの測定された水素（44–23=21mg）がH2Oからのものである場合、189mg（〜6％）の水が存在する。
5) ケイ素分析
脱脂液から回収した3.31gmの固体中の1.40重量％のケイ素は46mgのケイ素になる。 このケイ素は、水溶性のオルトケイ酸（Ｓｉ（Ｏ Ｈ）４、２ ９％Ｓｉ、４％Ｈ）または上記のような珪藻の殻を構成する生体オパール（約２ ０％Ｓｉ、４％Ｈ）のいずれかから誘導され得る。 オパールのための分子方式はSio2•0.4H2O、42%Si、1%H）です。 いずれの場合も、Siのいずれかの供給源によって寄与される水素の量は非常に小さい（〜0。元のスキムメイト液体の由来固体の04重量％）であり、上記の水素分析の結論にはほとんど影響しない。 無機オルトケイ酸由来のケイ素の量や珪藻の殻に起因するケイ素の量を決定することはできないが、それぞれのケイ素の％はそれほど異ならないので、平均値（36％）を使用して粗脱脂粉乳液体の由来固体中の”SiOxHy”の量を計算する。脱脂粉乳液体の
固体の約128mg（-4％）は何らかの形のケイ酸塩、SiOxHyである。
だから、全体的に、脱脂液の濃度に由来する固体は、に分割することができます:
- 無機イオン（Na、Cl、K、Ca、Mg、SO42-、HCO3-、SiOxHy）87%分解された有機性カーボン10%
- 水6%
- 合計103%
だから、私たちは100％の理論的な最大含有量を3％オーバーショットしています。 一番下の行は、しかし、スキムメイト液体は、主に海水中の主要なイオンを構成する一般的な無機イオンが含まれているということです。 この材料のわずかな量は、おそらく溶解した有機炭素に割り当てることができます、DOC。
5.18gmの脱脂粉乳固体の化学分析は、上述した多量に洗浄された脱脂粉乳固体について説明したのと同様のアプローチに従う。 しかし、この場合、固体は繰り返し洗浄されなかったので、水の大部分は真空乾燥によって除去された可能性が高いが、いくつかの水溶性化合物は持続 これらの水溶性種は3.45wt%ナトリウム、0.40wt%の塩化物、0.38wt%のカリウムおよび1.18wt%の硫黄から成っています（=3.6wt%の硫酸塩）。 さらに、測定されたCa、Mg、C（HCO3として）およびPの少なくともいくつかは、不溶性固体内の化合物に加えて水溶性化合物から来る可能性があるが、最も豊富なイオン、ナトリウムは単離された固体の3.45重量％（na/Ca=海水中28）であるため、これらの特定の無機イオンの水溶性画分の全体的な量は少ない可能性が高い。 したがって、最初の近似では、固体スキムメイトの水溶性無機部分への寄与を無視します。 この観点から、乾燥した脱脂粉乳固体は、約８重量％の通常水溶性無機イオンを含有する。
1)カルシウム分析
10.52重量％Caは、5.18mgサンプル中のCaの総量が545mgであることを意味します。 本質的にこのCaのすべてが水不溶性炭酸カルシウム（Caco3、MW=100）の形態であると仮定すると、乾燥したスキムメイトの5.18mgは1.36gm（26％）のCaco3を含む。 炭素はCaco3の12％（重量）であるため、5.18gmの乾燥スキムメイトには、炭酸カルシウムから寄与する（無機）炭素が〜163mg（〜3.2％）含まれています。
2)マグネシウム分析
1.99重量％Mgは、5.18gmサンプル中のMgの総量が103mgであることを意味します。 このMgのすべてが炭酸マグネシウム（Mgco3、MW=84）の形態であると仮定すると、乾燥したスキムメイトの5.18gmは361mg（〜7.0％）のMgco3を含む。 炭素はMgco3の14％（重量％）であるため、5.18gmの乾燥スキムメイトには、炭酸マグネシウムから寄与する（無機）炭素が〜51mg（〜1％）含まれています。
3)窒素分析
生きている生物は乾燥重量で–5-9％の窒素（簡単にするために7％を使用します）、（Sterner、2002）であるため、無機窒素源（nh4、NO3、NO2、タンク水中では計り知れないほど低い）を無視すると、窒素の2.72重量％は141mgの窒素が5.18gmのスキムメイト固体に含まれていることを意味する。現在の有機材料の2.01gms(~39%)に計算します。
4)水素分析
生きている生物は乾燥重量の水素で-7%です。 (Sterner,2002)2.37重量%の水素は、5.18gmのスキムメイト固体中に123mgsの水素が存在することを意味し、これは存在する有機材料の1.75gms(~34%)と計算する。 この値を(3)からの有機物の窒素分析に基づく予測と比較してください;39%有機炭素. この例では、水素の結果は、前の2つの分析のように窒素ベースの結果に近いものではありませんが、それほど遠くはありません。 この水素分析では、水が存在しないか、またはHの一部が有機物ではなく水に起因すると仮定し、Hベースの有機計算はさらに小さくなります。
5)炭素分析
22.50重量％Cは、5.18gmのスキムメイト試料中に存在するCの総量が1.17gmであることを意味する。 Ｃａｃｏ３寄与分（Ｃの１ ６ ３ｍｇｓ）からＣの量を差し引くと、Ｍｇｃｏ３寄与分（Ｃの５ １ｍｇｓ）は、ｃの９ ５ ２ｍｇｓが残る。 この炭素の供給源としてGACフィルターを再び割り引いた場合、ほとんどの（すべて？ この炭素の）は、”有機”源から来ています。 生物は乾燥重量で40〜50％の炭素であるため（簡単にするために45％を使用します）、（Sterner、2002）、952mgsの有機Cは〜2.12gms（〜41％）の有機材料が存在することを意味します。 窒素-（39％有機物）および水素-（34％有機物）由来の値と比較すると、有機含有量の一貫した画像が得られます。
6) ケイ素分析
スキムメイト固体の5.18gm中に8.94重量％のケイ素が存在することは、Siの合計で463mgsが存在することを示唆している。 Siが珪藻のskeletaからの生物原性オパールによって寄与されていると仮定すると、（Brzezinski、1985;Mortlock、1989）、SiはSio2の水和ポリマー中にある（約。 オパールのための分子方式はSio2•0.4H2O、42%Si固まりによってです）。 したがって、1.10gm（-21％）として存在する生物起源オパールの量を近似することができます。
7)リン分析
0.46重量％のPが5.18gmsの乾燥スキムメイト固体中に存在することは、24mgsのPが存在することを意味する。 すべてのPがリン酸塩として存在すると仮定すると、PO43-（MW=95、未知の対イオン）、〜74mgs（〜1）が存在する。4%)のPO43-5.18gmの乾燥スキムメイト固体中に存在する。 この量は約14300ppmのリン酸塩に等しく、これもまたタンク水中の<0.02ppmのリン酸塩よりも大幅に多い。
8)鉄分析
乾燥した脱脂粉乳固体の5.18gms中のFeの0.93重量％は、48mgのFeが存在する。 無機鉄塩は水には非常に不溶性であるため、この鉄のほとんどすべてが細菌などの微生物の体内に存在する「有機」鉄である可能性があります。 または、それはGFO反応器から排出されたコロイド鉄粒子からのものである。 スキムメイトの炭素対鉄重量パーセント比24は、いくつかのプランクトン生物：従属栄養細菌：28500：1、シアノバクテリア：11250：1、真核生物の植物プランクトン：71250：1の乾燥重量C：Fe比と比較することができる。 （Tortell、1996）。 検出されたFe:Cの比率は浮遊種の10000xであるので、脱脂された鉄の多くが起源で”有機性”であることは非常にまずありません。 より可能性の高いシナリオは、粒子状の酸化第二鉄がGFO反応器から排出され、その材料がスキマーによって除去された鉄の大部分を構成することであ 酸化第二鉄は、fe2O3、
の公称化学式を有し、それは重量で約70％の鉄である。 したがって、脱脂粉乳固体中の48mgの鉄は、約69mgのFe2O3（〜1.3重量％）に相当する。
要約すると、スキマーは、重量（約）で構成される化合物の固体混合物を引き出している):
- 8% 無機イオン
- Caco3 26%
- Mgco3 7%
- バイオジェンオパール(Sio2)21%
- 有機物38%
- リン酸1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
- 1.5%
酸化第二鉄の3％
これらの材料の合計は-103％であり、理論上の最大値の100％にかなり近い。 矛盾は、すべての仮定によって導入された数値的不確実性によって容易に説明することができる。 つまり、この分析で引用されているすべての仮定と近似であっても、質量の合計は「完全」の3％以内になります。 再び、脱脂粉乳固体中で除去された有機材料は、平均３ ８％（Ｃ対Ｎ対Ｃ）であるが、少量の成分である。 Hの分析）、それは重く洗浄されたskimmateの固体サンプルから得られる34%の価値より少し高く、大いにより高い液体の一部分（~10%）のDOCの量です。 合計では、スキミングの週の間に取除かれる総固体の8.49gmは水溶性の有機物（~4%）のおよそ318mgおよび水不溶解性の有機物（~25%）のおよそ2.12gmsを含んでい したがって、大きなマージンによって、スキミングによって除去された有機物の大部分はDOC（dolved organic carbon）ではありません。 無機化合物Caco3およびSio2は最初に分析される重く洗浄されたskimmateのサンプルでしたようにskimmateの固体固まりの大半を、大いに構成します。 その分析で議論されているように、これらの化合物の供給源はこれらのデータから割り当てることはできませんが、Sio2（生物原性オパール）、珪藻殻の生物 Caco3は、無機源（すなわち、カルシウム反応器Caco3粒子放出）と有機源（有孔虫および/またはcoccolithophoresの殻）の両方から生じる可能性があります。
元のスキマー性能研究から明らかになった驚くべき観察の一つは、水槽水中の測定可能なTOCの約20–35％のみがスキミングによって除去されるというこ スキムメイト成分分析の文脈で見ると、その観察は少し驚くべきことに見えるかもしれません。 したがって、1週間にわたって本物のリーフタンク水からH&S200スキマーによって除去されたスキムメイトの〜29％（固体から25％+液体から4％）のみが有機材料に だから、スキミングは水族館の水に存在する目次のすべてを削除しませんし、スキムメイトはそれほど多くの目次をすべて含んでいません。
だから、正確には、スキミングは何をしますか？ 最も保守的で、許容される（しかし魅力的ではない！）答えは、スキミングが（生きているか死んでいるか？ 未知の）微生物は水槽の水を移入し、そうすることで、それらの生化学的構成を構成する（有機）炭素、リン、および窒素を除去する。 さらに、溶解した有機化合物も除去することができるが、データは、これらの溶解した有機種が除去された全有機物の主要な量を構成するという命題を支持していない。 これらの浄水機能に加えて、スキマーは水を酸素化し、一般にガス交換を容易にするのに役立ち、有機性廃棄物の除去とは無関係に有用な活動である。
結論
175ガロンのリーフタンク上のH&S200-1260スキマーによって生成されたスキムメイトの化学/元素組成には、数日または週にわたっていくつかの驚きがあった。 わずかな量のスキムメイト（固体+液体）のみが有機炭素（TOC）に起因する可能性があり、約29％であり、その材料のほとんどは水溶性ではなかった、すなわち有機炭素を溶解していなかった。 回収されたスキムメイト固体の大部分は、海水のコモンズイオンを除いて、Caco3、Mgco3、およびSio2–無機化合物であった！ これらの種の起源は確かに知られていませんが、Sio2が珪藻の殻に由来するという良いケースを作ることができます。 Caco3は、炭酸カルシウム殻を有する他の浮遊微生物に由来するか、またはカルシウム反応器排水から来る可能性があります。 固体スキムメイトが微生物叢からなる範囲では、スキミングによって除去された不溶性有機材料のある割合は、単にこれらの微生物叢の有機成分（「根性」）である。 これらの微生物叢は、水柱からP、N、およびCの栄養素を集中させるので、スキミングによるそれらの除去は栄養輸出の手段を構成する。
謝辞
私たちは、ペンシルベニア州立大学のエバリー-カレッジ-オブ-サイエンスとE.I DuPont de Nemours and Coに感謝します。 財政支援のために、そして多くの有用な議論のためのDrs.Sanjay Joshi（ペン州）とCraig Bingman（U.Wisconsin）。
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