NO3は0なのにPO4だけ高い？「吸着剤ループ」の前に知ってほしいリンの話

前回の記事では、「なぜロックはリン酸塩（PO4）を抱えるのか？」「なぜPO4を下げても、また上がってくることがあるのか？」「Aqua hがライブロックを推す理由」について、アラゴナイトやカルサイトなどの炭酸カルシウム（CaCO₃）とリン酸の関係から解説しました。

今回はその続編です。

最近Aqua hでも、

「NO3は0なのにPO4だけ高いんです」

「吸着剤を入れると一度は下がるんですが、また上がります」

「吸着剤を何度も交換しています」

「何度かリセットしたけど、また同じ状態になりました」

という相談があります。

では、なぜこんなことが起きるのでしょうか？

今回の前編では、いきなり「この商品を使えばいい」という話はしません。

まず、

「水槽の中で窒素とリンがどう動いているのか？」

ここを理解していきます。

そして後編では、実際にPO4が下がらない水槽をAqua hならどういう順番で追っていくのか、実践的な手順まで公開します。

1．NO3は0なのにPO4だけ高い。これっておかしい？

例えば水質検査をして、

NO3：0ppm
PO4：0.15ppm

だったとします。

「NO3もPO4も栄養塩なのに、なぜ片方だけ高いの？」

と思われるかもしれません。

しかし、これは必ずしも矛盾ではありません。

理由の一つは、

窒素（N）とリン（P）では、水槽内での行き先が違うからです。

魚へ与えた餌、排泄物、残餌、死滅した生物、有機物などから、窒素もリンも水槽内へ入ってきます。

しかし、その後の循環・除去経路は同じではありません。

窒素の場合、有機態窒素からアンモニウム、亜硝酸、硝酸などへ形を変えます。

さらに条件が整えば、微生物による脱窒などによって固定窒素がN₂（窒素ガス）へ変換され、系外へ出ていく経路があります。

海洋環境でも、脱窒やanammoxは固定窒素をN₂へ戻す重要な窒素損失経路として知られています。

一方、リンには窒素と同じような主要な「ガスになって水槽外へ抜ける経路」がありません。

そのためリンは、水槽内部のさまざまな場所を移動しながら存在します。

2．「NO3＝0だから水が綺麗」とは限らない

これは今回かなり伝えたいポイントです。

NO3が0ppmだった。

だから、

「栄養塩がほとんどない綺麗な水」

と判断するのは早いです。

NO3は、あくまで窒素循環の一部分を測定しています。

同じ水槽でPO4を測れば、

NO3：0ppm
PO4：0.15ppm

ということも起こり得ます。

さらに水槽内には、測定しているNO3やPO4以外にも、有機物、生物体内に取り込まれたN・P、底砂やロックと関係しているPなどがあります。

つまり、

「測定値＝水槽内に存在する栄養塩のすべて」

ではありません。

だからAqua hでは、一つの数値だけで水槽全体を判断しないことを大切にしています。

3．では、リンは水槽のどこにいる？

PO4を測定して、

0.05ppm

だったとします。

この数字を見て、

「この水槽には0.05ppm分のリンしかない」

と考えるのは適切ではありません。

水槽内のリンは、水中だけに存在しているわけではないからです。

給餌によってリンが入る。

魚やサンゴ、微生物などが取り込む。

排泄物や残餌、有機物になる。

それらが分解され、再び無機リン酸として水中へ戻る。

さらにロックや底砂などの表面とも相互作用します。

つまり、水槽全体で見るとリンは、

「一か所に止まっている物質」

ではなく、

「さまざまな場所を移動している物質」

として考えた方が分かりやすいのです。

4．前回のおさらい。CaCO₃はPO4と関係する

ここで前回の記事につながります。

ライブロック、デスロック、アラゴナイトサンド、カルシウム系底砂などには、炭酸カルシウム（CaCO₃）を主体とする素材があります。

代表的な結晶形が、

アラゴナイト
カルサイト

です。

そして、このCaCO₃表面と海水中のリン酸が相互作用することは実験的に確認されています。

NOAA/AOMLが紹介している実験では、カルサイト・アラゴナイトへのリン酸吸着が比較的速く進むことが確認され、実験条件ではアラゴナイトがカルサイトより高い吸着能力を示しました。

ここで非常に重要なのが、

「吸着する」だけではない

ということです。

Milleroらは海水中におけるカルサイト・アラゴナイトへのリン酸の吸着と「脱着」の両方を調べています。

つまり、CaCO₃表面に一度吸着したリン酸が、永久にそこへ固定され続けるわけではありません。

環境条件や表面状態などによって、その挙動は変わります。

5．「PO4を抱えた岩」という表現だけでは足りない

アクアリウムではよく、

「この岩がPO4を抱えています」

「古いロックがリン酸を吐いています」

という表現をします。

感覚的には分かりやすいのですが、科学的にはもう少し丁寧に考えた方がいいでしょう。

CaCO₃表面へのリン酸の吸着は、単純なスポンジのように「内部へ吸い込んで永久保存する」という現象ではありません。

表面との化学的な相互作用です。

そのため、水中側の条件が変化すれば、吸着と脱着のバランスも変化し得ます。

ここが、

「PO4を下げたのに、また上がった」

という現象を理解する一つのポイントになります。

6．吸着剤でPO4を下げた。その後が重要

例えば、

PO4：0.20ppm

だった水槽にリン酸吸着剤を使用したとします。

数日後、

PO4：0.05ppm。

かなり下がりました。

ここだけを見ると、

「対策成功！」

と思います。

しかし、本当に重要なのはその後です。

0.05
↓
0.07
↓
0.10
↓
0.15

と戻ってくることがあります。

もちろん、これだけで、

「ロックから全部出てきた！」

と判断してはいけません。

給餌による新しいリンの入力。

魚の排泄。

残餌。

有機物の分解。

底砂。

微生物。

吸着剤の飽和。

さまざまな要因が考えられます。

しかし、その候補の一つとして、

「CaCO₃表面に存在していたリン酸の脱着」

も考えることができます。

7．ロックだけではありません。底砂も考える

前回の記事ではロックを中心に解説しました。

今回はもう一歩進めて、

アラゴナイトサンド
カルシウム系底砂

も考えます。

これらもCaCO₃系素材であれば、リン酸との表面反応を考える対象になります。

さらに底砂は、ロック以上に複雑な場合があります。

粒と粒の間には、残餌、排泄物、デトリタス、バクテリア、死滅した微生物などが蓄積する可能性があります。

そのため、底砂のある水槽でPO4が上昇している場合、

CaCO₃表面からの脱着なのか？

蓄積した有機物が分解されているのか？

生物・微生物由来なのか？

それとも複数が重なっているのか？

を分けて考える必要があります。

だから、

「底砂からリン酸が出ている」

だけで終わらせるのではなく、

「なぜ出ている可能性があるのか？」

まで考えることが大切です。

8．そして始まる「吸着剤ループ」

ここから今回のタイトルにつながります。

PO4が高い。

↓

吸着剤を入れる。

↓

PO4が下がる。

↓

しばらくするとまた上がる。

↓

「吸着剤が足りない！」

↓

また交換・追加する。

↓

また下がる。

↓

また上がる。

この繰り返し。

Aqua hでは今回、この状態を分かりやすく、

「吸着剤ループ」

と呼んでいます。

誤解してほしくないのですが、

吸着剤が悪いわけではありません。

必要な場面では非常に有効ですし、Aqua hでも使用します。

問題は、

「なぜPO4が戻ったのか？」

を確認しないまま、

「高い＝また吸着剤」

だけを繰り返してしまうことです。

9．PO4を「0」にすれば解決？

ここでもう一つ、非常に重要な話があります。

「PO4が問題なら、0ppmまで下げればいいのでは？」

という考え方です。

これはおすすめしません。

リンは、単なる「汚れ」ではありません。

生物に必要な栄養元素です。

サンゴと共生藻の関係でも窒素とリンのバランスは重要で、研究ではリン制限を伴う栄養塩バランスの崩れが、サンゴ‐共生藻系の生理状態や白化への感受性に影響することが報告されています。

つまり、

PO4が高すぎることだけを見るのではなく、

「高すぎる・低すぎる・急激に変化する」

という三つの視点で考える必要があります。

Aqua hが目指しているのは、

「PO4を限界までゼロに近づける」

ことではありません。

その水槽に適した状態へ、できるだけ急激な変化を起こさず持っていくことです。

10．同じ「PO4 0.10」でも意味は違う

例えば二つの水槽があります。

水槽A

0.30
→ 0.20
→ 0.15
→ 0.10

水槽B

0.03
→ 0.05
→ 0.08
→ 0.10

現在の測定値は、

どちらもPO4 0.10ppm。

しかし、意味は同じでしょうか？

Aは下降傾向。

Bは上昇傾向。

「現在0.10」という一つの数字だけを見れば同じですが、水槽の動きはまったく違います。

これがAqua hが、

「点ではなく線で見る」

ことを大切にしている理由です。

11．前編のまとめ

今回一番伝えたかったのは、

「PO4が高い＝吸着剤を追加」

という一つの答えだけで考えないことです。

NO3とPO4では水槽内での循環・除去経路が違います。

リンは水中だけに存在するわけではありません。

ライブロック、デスロック、アラゴナイトサンド、カルシウム系底砂などのCaCO₃系素材では、リン酸との吸着・脱着を考える必要があります。

さらに給餌、排泄、有機物、微生物、生体、底砂などもリン循環に関わります。

だから、

PO4が上がった
↓
吸着剤
↓
下がった
↓
また上がった
↓
また吸着剤

だけを繰り返すのではなく、

「なぜ戻った？」

を考える。

ここが「吸着剤ループ」から抜ける最初の一歩です。

次回・後編

ではAqua hなら、実際にどうする？

ここまでが「原理編」です。

後編では、実際にAqua hがPO4の下がらない水槽をどう追っていくのかを公開します。

システム全体を確認
→ 当社で使用している吸着剤を一定条件で使用
→ 変化を記録
→ 下がらなければさらに詳しく測定
→ 原因候補を一つずつ確認
→ 必要と判断したケースではライブロック環境を変更
→ PO4は下がった
→ しかし0.1ppm台から下がりきらない……

あなたなら、次にどうしますか？

さらに吸着剤？

底砂交換？

大量換水？

バクテリア剤？

それとも「何もしない」？

そして後編ではもう一つ、

「Aqua hのアドバイス中に、別の人からこう言われたのでこれもやってみました」

なぜこれに注意が必要なのかも詳しく説明します。

最終的に目指すのは、誰かの水槽の正解をコピーすることではありません。

「あなたの水槽では、何をするとどう動くのか？」

その答えを記録から一緒に見つけていきます。

参考資料

NOAA / Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory
Phosphate adsorption on calcium carbonate in seawater
urlNOAA/AOMLの