Peu présent sur la planète il contribue largement à la vie. Sa répartition est très inégale sur Terre, présent dans les sols à concentrations très variables d’une région à l’autre. Les plantes absorbent l’iode du sol et de l’eau. De faibles quantités sont présentes dans l’air sous forme d’aérosols iodé, mais c’est dans les océans qu’il est le plus présent.

1. L’iode dans les océans

L’eau de mer contient en moyenne 60 µg/l (0,06 mg/l) d’iode élémentaire I. Libéré dans l’eau de mer par des processus géologiques et atmosphériques, l’iode participe à diverses réactions chimiques contribuant à des processus plus globaux dans les océans. Il joue ainsi un rôle dans le maintien de l’équilibre de l’écosystème. En effet les variations de sa concentration influencent la biodiversité et la composition des communautés biologiques. Il est concentré dans les algues et de nombreux organismes : fruits de mer, poissons, crustacés…, sources d’iode pour les humains (production d’hormones thyroïdiennes). Plus largement, c’est un composant des aérosols marins qui impactent les propriétés optiques de l’atmosphère et le climat.

1.1. Aspects chimique de l’iode

L’iode I (angl : iodine), un élément rare, appartient au groupe des halogènes comme le fluor, le chlore, le brome… Il partage des caractéristiques similaires avec une électronégativité forte, certes la plus faible des halogènes mais suffisante pour faire de lui un agent oxydant. On ne trouve pas cet oligoélément à l’état d’atome I mais sous plusieurs états d’oxydation, de –1 à +7, ce qui explique la grande diversité des formes iodées existantes. Ce changement d’état lié à une oxydation ou une réduction, dépend de nombreux paramètres physico-chimiques (pH, température, électronégativité, composition, taux de carbone, profondeur, production primaire saisonnière du phytoplancton et selon l’action des organismes vivants). Cette faculté à muter rend d’autant plus difficile la compréhension des processu. 

1.1.1. Formes inorganiques de l’iode en milieu marin

Formes inorganiques de l’iode selon l’état d’oxydation

• iodure I^– (angl : iodide) état d’oxydation (état d’oxydation -1) : les ions iodure sont la forme prédominante d’iode à la surface des océans tropicaux, d’autant plus en présence de phytoplancton (diatomées).
  Le ratio iodure/iodate est fortement influencé, mais localement, par l’advection des courants issus des couches profondes. L’iode est également libéré dans l’eau de mer par des processus géologiques tels que l’érosion des roches et les éruptions volcaniques. Les ions iodure sont assimilés par les organismes marins, tels que les algues et les poissons, et sont également impliqués dans diverses réactions chimiques dans l’eau de mer.
• iodate IO₃^– (angl : iodate) état d’oxydation (état +5) : les ions iodate sont une autre forme stable d’iode au sein des océans. Ils résultent de l’oxydation des ions iodure par des processus microbiens et abiotiques (non biologiques). Les ions iodate peuvent être utilisés par certains micro-organismes marins, notamment les bactéries, comme source d’énergie.
  Les eaux des pofondeurs fortement chargées en iodates dans un rapport iodate/iodure supérieur à 10 peuvent remonter des eaux profondes et bousculer les ratios mesurés localement dans des nappes en surface.

Dans une moindre mesure on trouve :

• diiode I₂(angl : diiodine), cette forme moléculaire diatomique (état 0), aussi évoquée par abus de langage sous le nom d’iode (iodine), est peu soluble dans l’eau, bien moins que ses sels (iodures, iodates), et surtout très instable, donc peu présente. Elle s’oxyde facilement comme on le verra.
• acide hypoiodeux HIO : peu présent, dans certaines conditions de pH.

Les deux formes stables iodure et iodate représentent l’essentiel de l’iode inorganique total de l’eau de mer. Le diagramme de Pourbaix (figure 1) montre les différents états de l’iode inorganique en solution à 25°C selon le pH et le potentiel redox. Dans la couche superficielle de l’eau de mer (rond vert) l’iodure serait majoritaire. La réalité est un peu différente.

Répartition iodure/iodate dans les eaux coralliennes

La concentration d’iode total est à peu près constante dans les océans, variant peu selon la profondeur. La part d’iodure étant compensée par des iodates et une part d’iode organique. Mais l’iode est il plus présent sous forme d’iodure ou d’iodate ? La réponse n’est pas binaire et impose un certain discernement. En effet le ratio I^–/IO₃^– est très disparate de 30 % à 65 %, les mesures étant souvent rendues difficiles du fait de facteurs géologiques, biologiques et temporels.

Quelles que soient les conditions, la teneur en iodure diminue depuis la surface avec la profondeur où l’iodate a le monopole. Le taux d’iodure mesuré 10  µg/l en surface peut devenir indétectable au-delà de 500 m, l’iode total restant quasi constant (figure 2).

Qu’en est il dans les eaux superficielles ? La question est importante puisque la surface océanique est le grand fournisseur en iodure vers l’atmosphère et, de plus, il s’agit du lieu ou vivent nos coraux zooxanthellés. Là encore les situations sont diverses, largement influencées par l’advection des courants issus des profondeurs venant se mélanger aux eaux superficielles. Shizuo TSUNOGAI dans son rapport Iodine in the Surface Water of the Oceans apporte quelques réponses. Globalement les eaux de surface recèlent 10 fois plus d’iodates que d’iodures. Cependant l’écart diminue à l’approche des latitudes tropicales par exemple 10 µg/l dans le Pacifique nord et près de 30 µg/l dans le Pacifique subtropical où les températures supérieures à 20 °C favorisent notablement l’activité biologique et les condition d’oxydation, le ratio s’approchant de 50 %.

Sur les récifs coralliens l’oxydation en iodure s’effectuant dans les couches très superficielles et tardivement au plus proche du plancton et des rayons solaires, les conditions sont réunies pour que les deux formes iodure et iodates se trouvent dans une proportion similaire.

Réactions impliquant l’iode inorganique en milieu marin

Du fait de ses charges ioniques, en milieu marin l’iode peut subir plusieurs types de réactions chimiques dites iodométriques (figure 2) :

• Oxydoréduction : les iodates se réduisent en iodure qui peuvent eux-même s’oxyder en diiode I₂. Ces réactions ont lieu sous l’influence de microorganismes, de la lumière, de l’oxygène, de l’ozone et d’autres facteurs environnementaux.
• Dismutation : un processus complexe par lequel, par exemple, l’acide hypoiodique HIO se transforme en acide iodique 3HIO₃ et iode moléculaire I₂. L’acide iodique 3HIO₃ pouvant ensuite se dissocier pour former l’ion iodate IO₃^–. On peut observer également une dismutation de l’iodure en diiode I₂ et iodate IO₃^–. Ces réactions se produisent naturellement dans l’environnement, par exemple avec le rayonnement solaire, notamment les rayons ultraviolets (UV), qui induit des réactions photochimiques, selon la concentration d’iode et d’autres facteurs.

1.1.2. Formes organiques de l’iode en milieu marin

Les molécules organiques (contenant du carbone C et de l’iode I) sont issues des organismes marins, en particulier le phytoplancton qui produit le monoiodométhane CH₃I, le diiodométhane CH₂I₂ produit par des réactions biogéochimiques, le triiodométhane CHI₃ et d’autres composés organiques plus complexes. L’iode organique est peu présent dans la colonne d’eau mais mesuré à fortes concentration à l’approche des estuaires.

1.2. Aspects biochimiques de l’iode

Bien que sa concentration soit faible en eau de mer il se trouve dans les tissus de nombreux organismes. De l’ordre de 0,08 µg/g dans les plantes séchées, 0,05 µg/g chez les poissons et 0,3 µg/g chez des invertébrés.

1.2.1. Consommation de l’iode par les organismes marins

1. Nutriments pour les organismes marins : L’iode est un nutriment essentiel pour de nombreux organismes, en particulier les algues et le phytoplancton qui l’incorporent dans leurs tissus pour divers processus métaboliques, y compris la synthèse d’hormones.
   • Bactéries : Elles sont en mesure de réduire les iodates en iodures (réduction microbienne) selon l’environnement et l’espèce.
     Dans les eaux de surface la réduction d’iodates en iodure est fortement correllée avec la réduction de nitrates en nitrites dans le processus de dénitrification opéré par les mêmes bactéries.
     Dans les eaux profondes aux conditions anoxiques, dans les sédiments, il s’agit plutôt de bactéries réductrices de fer et/ou de sulfate. L’activité bactérienne peut réduire les iodures en diiode et vice versa.
   • Phytoplancton : comme les algues, il concentre l’iode à un taux supérieur à celui de l’eau de mer. Des études ont mesuré des iodures et iodates de manière très variable selon l’espèce. Les diatomées, l’accumulent sous les deux formes bien que l’iodure soit généralement la forme privilégiée dans le phytoplancton. La réduction par le phytoplancton de l’iodate en iodure dans l’eau s’avère mineure et sans incidence pour l’environnement.
   • Végétaux : les algues supérieures, synthétisent l’iode à des concentrations supérieures au taux de l’eau de mer, et ce de manière très importante par les algues brunes telles que certains laminaires qui le concentrent à un taux jusqu’à 100000 fois supérieur.
     Les algues assimilent essentiellement des iodures après oxydation en diiode I₂ par une enzyme soluble, l’iodure-peroxydase, présente à leur surface. L’iode moléculaire I₂ est ensuite hydrolysé en acide hypoiodeux HOI qui peut alors diffuser à travers les parois des cellules. L’iode ainsi réduit serait finalement séquestré essentiellement sous forme inorganique iodure. Par réaction à des stress ou par simple diffusion, les algues génèrent des efflux vers l’eau de mer sous forme d’iodures, d’iodates et de diiode associés à d’autres composés volatiles. Les végétaux en mesure de réduire les iodates en iodures, contribuenr à augmenter le taux d’iodures à la surface des océans.
   • Invertébrés : selon leurs modes de nutrition ils peuvent absorber des iodures dissous, la forme la plus biodisponible, des iodates, ou des formes organiques via leur régime alimentaire. La préférence dépend de plusieurs facteurs, notamment les conditions environnementales, les espèces d’invertébrés et leurs besoins physiologiques spécifiques. Pour autant, les effets exacts ou l’utilité de l’iode pour ces organismes ne sont pas clairement compris et font toujours l’objet d’études.
     Les invertébrés filtreurs : les bivalves (moules, huitres, bénitiers…), les gastéropodes, les éponges, les tuniciers assimilent, mais aussi accumulent l’iode par absorption d’iodure et surtout par la capture des particules phytoplanctoniques. Les consommateurs d’huitres et de violets méditerranéens aux saveurs particulièrement iodées pourront confirmer.
     Les autres invertébrés : assimilent l’iode via leur alimentation. Les crustacés (crevettes, crabes…) de même que les échinodermes (étoiles de mer, oursins, concombres de mer), les vers marins… consomment des algues et d’autres organismes riches en iode, déposés sur les substrats.
   • Poissons :. Ils peuvent assimiler l’iode directement par osmose à travers leurs membranes branchiales, mais de manière limitée. Leur principale source est l’alimentation à base d’autres organismes marins : algues, crustacés et d’autres invertébrés ayant accumulé de l’iode à partir de l’eau de mer ou de leur nourritures. Ils assimilent esentiellment des iodures, les iodates étant réduits en iodure lors de la digestion.
2. Hormones thyroïdiennes : L’iode est un composant crucial des hormones thyroïdiennes, telles que la thyroxine (T4) et la triiodothyronine (T3), dont le rôle est essentiel dans l’oxydation cellulaire, la formation des cellules sanguines, la circulation, la reproduction et d’autres métabolisme des poissons et d’autres espèces marines.
3. Réponse immunitaire : L’iode joue également un rôle dans la réponse immunitaire des organismes marins. Il peut être impliqué dans la protection contre les agents pathogènes et les stress environnementaux.

1.2.3. L’iode et les coraux

L’iode est un oligo-élément essentiel pour le corail. Son rôle dans les récifs coralliens s’avère complexe avec encore de nombreuses inconnues. Les coraux assimilent assimilent des composés iodés inorganiques (iodures et iodates) et organiques, de même que leurs zooxanthelles symbiotiques. Il suffit de sortir un corail de l’eau pour en inhaler immédiatement la présence. Ils absorbent des composés dissous au travers de leur tissus et capturent des proies inertes ou vivantes, chargées d’iode organique issu des bactéries, phytoplancton, zooplancton, neige marine, particules…. Leurs processus d’assimilation ne sont pas à ce jour bien expliqués.

On mesure dans les squelettes coralliens un certain pourcentage d’iodate assimilé durant la calcification, les ions iodate se substituant aux carbonates, là encore, sans que l’on sache exactement pourquoi. Pour l’anecdote, la forme iodate étant liée au taux d’oxydation du milieu, on étudie aujourd’hui le ratio calcium/iode des squelettes de coraux profonds comme traceurs, pour évaluer, par extrapolation, les conditions de production primaire (phytoplancton) et d’oxydoréduction durant l’évolution des océans.

L’iode améliore la réponse immunitaire. C’est un aspect particulièrement important pour les coraux SPS aux tissus fins, sensibles aux radiations lumineuses. Il assure une certaine protection contre le blanchissement.
A contrario, un niveau élevé associé à des conditions particulières d’oxydation peut le rendre toxique pour les zooxanthelles, contribuant au blanchissement du corail.

Finalement, bien qu’on en sache peu sur l’intérêt de l’iode en tant que nutriment, sa présence dans l’environnement corallien peut avoir des implications pour la santé des coraux et la symbiose avec leurs zooxanthelles.

1.4. Le cycle de l’iode

L’océan et les sédiments marins constituent le réservoir principal d’iode, essentiellement sous forme iodate et iodure. Contrairement au cycle de l’azote que nous connaissons tous, le cycle biogéochimique de l’iode repose sur d’importants échanges entre les compartiments océanique et atmosphérique. On peut le résumer ainsi :

1. Libération dans l’atmosphère : L’iode est libéré dans l’environnement par des processus géologiques tels que l’érosion des roches, les éruptions volcaniques, l’activité humaine et les émissions des océans eux-mêmes.
2. Transport terrestre : l’iode dissout s’infiltre et diffuse dans les terres, acheminé vers les mers via les cours d’eau.
3. Sédimentation : au fil du temps les composés iodés (algues, organismes marins, apports atmosphériques…) s’accumulent dans les sédiments. Ces derniers constituent un important réservoir dynamique d’iode, libérant dans l’eau ou absorbant des ions iodures selon les conditions environnementales (pH, redox).
4. Libération depuis les sédiments : L’iode se libère par la décomposition et dissolution de matières organiques iodées, par des réactions chimiques entre les minéraux et composés iodés ainsi que par l’activité biologique de micro-organismes (bactéries spécifiques). Ces formes d’iodes sont consommées par les organismes marins et participent aux réactions d’oxydoréduction iodométriques.
5. Réactions chimiques iodométriques : l’iode se transforme à travers différents états d’oxydation en prenant ou donnant des électrons.
   • Réduction des ions iodate IO₃^– en ion iodure I^– : elle peut être chimique via des substances organiques dissoutes ou microbienne via certaines bactéries anaérobies qui utilisent l’ion iodate comme accepteur d’électrons.
   • Oxydation de l’ion iodure I^– en ion iodate IO₃^– : la réaction liée à l’oxygène dissous est possible, mais lente sur plusieurs mois ou années et peu significative. Il semble bien que cette oxydation est réalisée beaucoup plus efficacement et rapidement par les bactéries nitrifiantes (Nitrosomonas sp. et Nitrosococcus oceani oxydant NH₄ en NO₂–) et ce, non seulement dans le zone aphotique exempte de lumière, mais dans toute la colonne d’eau.
   • Oxydation de l’ion iodure I^– en diiode moléculaire I₂: l’ion iodure s’oxyde en diiode pour former l’ion triiodure I₃^–, lui-même transfoormé ultérieurement.
   • Dismutation spontanée : il s’agit de réactions chimiques simultanées d’auto-oxydation et de réduction impliquant le diiode I₂, l’ion hypoiodite HIO, et l’ion iodate IO₃^–.
6. Assimilation par les organismes marins : Les ions iodure I- et iodate IO^3- présents dans l’eau de mer sont absorbés par les organismes marins (bactéries, phytoplancton, algues, éponges…) entrant dans la chaîne alimentaire des autres formes de vie marine (poissons, crustacés, invertébrés…). Les organismes marins jouent un rôle clé dans le cycle de l’iode en assimilant et en libérant l’iode au cours de leurs existence. Les processus métaboliques et de reproduction des organismes marins contribuent au transfert de l’iode à travers la chaîne alimentaire marine.
7. Aérosolisation de l’iode océanique : Les algues et le phytoplancton des zones côtières possèdent le matériel enzymatique nécessaire à la capture des iodures dans l’eau de mer, et également à l’émission de composés volatils iodés (CVI) les iodocarbonyles CH₃I, CH₂I₂… et d’iode moléculaire I₂. Dans l’atmosphère les CVI sont oxydés par l’ozone O₃ et les UV en aérosols, un pool d’espèces oxydées OIO, I₂O₄, I₂O₅… constitué de particules de l’ordre du nanomètre (nucléation).
8. Transport atmosphérique : les particules légères en suspension dans l’air sont transportées par les vents sur de longues distances, durant quelques jours à plusieurs mois, et se condensent plus tard contribuant à la formation de nuages. Elles précipitent avec les pluies à la surface des continents et des océans, rendus biodisponibles dans l’eau, les sols et la flore. L’iode rejoint ainsi la chaine alimentaire. L’océan, plus précisément ses algues supérieures, sont ainsi le plus grand pourvoyeur d’iode vers l’atmosphère. Les aérosols d’iode influençent la chimie de l’atmosphère et contribuent aux cycles de certains composés. Associé à d’autres halogènes il serait responsable de 40 % de la destruction de l’ozone atmosphérique.

2. L’iode en aquarium marin

La compréhension des processus impliquant l’iode dans les océans devrait permettre de mieux appréhender son comportement en aquarium marin et récifal. Son cycle y est bien évidemment simplifié mais beaucoup plus rapide et critique pour l’équilibre de l’aquarium et ses protégés.

2.1. Le cycle de l’iode en aquarium

L’essentiel de l’iode dissout dans l’eau de l’aquarium marin est inorganique. Le cycle de l’iode dans un aquarium récifal peut se résumer ainsi :

1. Importation : l’iode entre dans l’aquarium récifal via le sel synthétique utilisé pour les changements d’eau, les suppléments d’iode, et surtout les aliments.
2. Consommation par les organismes : les bactéries, les algues, la microfaune et méiofaune, les invertébrés et coraux, les poissons et d’autres organismes assimilent l’iode principalement sous forme d’ions iodure I^– et parfois d’ions iodate IO₃^– pour leurs métabolismes.
3. Réactions d’oxydoréduction, dismutation : Dans l’eau, les ions iodure I^– vont essentiellement être oxydés en ions iodate IO₃^– par l’activité microbienne, l’assimilation des végétaux et selon les paramètres de l’eau (pH, redox, lumière, UV, ozone…).
4. Exportation l’iode est extrait via des médias de filtration ou de traitement d’eau comme nous l’aborderons.

2.2. L’alimentation, 1ère source d’iode en aquarium

Les organismes aquatiques contiennent les plus grandes concentrations d’iode, bien plus que les sources terrestres. Ils puisent ces éléments à la fois dans leur nourriture et dans l’eau, puis les concentrent dans différents tissus. Leur chair contient plus de 60 micro-éléments, plus ou moins indispensables, selon les espèces : potassium, phosphore, iode, selénium, fer, zinc…

Les algues et les invertébrés comptent parmi les plus riches (tableau 1). Les poissons peuvent en contenir notablement s’ils sont d’origine sauvage, les spécimens d’élevage dépendant de leur alimentation.

2.3. Dérives d’iode en aquarium récifal : causes, effets

Les effets de l’iode sur les organismes dépendent de son état d’oxydation, sa réactivité, sa concentration et de nombreux paramètres. La chimie de l’iode est complexe et malheureusement pour l’aquariophile, difficilement prévisible. Plus qu’en eau de mer, dans le milieu fermé, confiné et perfusé d’un aquarium, les dérives peuvent être rapides et de nombreuses réactions susceptibles de s’initier, s’enchainer sans alerte, ajoutées à la formation de composés iodés organiques potentiellement toxiques à concentrations élevées. La difficulté de cerner la situation impose de maintenir l’élément iode entre des valeurs admises que l’on évoquera.

2.3.1. Carence en iode : effets, bioindicateurs

Les causes d’une carence, notamment en iodure, peuvent être liées à plusieurs facteurs :

• Absorptions : par un traitement au charbon actif microporeux, ou certaines zéolithes.
• Excès d’algues : en quantité, cultivées en refuge ou réacteur ou non, leur consommation réduit le taux dissous biodisponible.
• Activité bactérienne : elle peut être intense du fait d’apports en carbone, azote et phosphore.
• Réactions chimiques : oxydation de iodures en iodates.
• Supplémentation : si elle est insuffisante, mal évaluée.
• Sels : mal dosés, ils ne permettent pas de compenser les consommations d’iode par les simples changements d’eau.
• Réacteur à hydroxyde de calcium : tout moyen susceptible d’augmenter le pH favorise la dismutation de l’iodure en iodate globalement moins assimilé par les organismes. C’est le cas en sortie d’un RAH à pH 12,5 (figure 1). Cette situation de carence peut ne pas être détectée par certains tests.

Bioindicateurs d’une carence en iode :

• Algues, phytoplancton :
  • Croissance réduite des algues, notamment supérieures plus consommatrices.
  • De même que les algues calcaires (corallines) dont on ne perçoit plus le liseré extérieur clair, signe de croissance.
  • Gros consommateur, la croissance du phytoplancton est inhibée à faible taux d’iodure, son absence sur les vitres est un signe.
• Invertébrés :
• Absence de mues des crevettes, ou incomplète.
• Antennes des crevettes déformées.
• Coraux :
  • Croissance ralentie : les métabolismes (croissance, calcification…) liés au facteur limitant iode sont ralentis. Une carence serait plus visible sur les coraux mous octocoralliaires (Xénia, Anthelia, Clavularia, coraux cuirs, gorgones…), peut être en raison d’une biomasse et d’un besoin supérieurs aux SPS et LPS.
• Perte de l’intensité de la couleur  : comme pour le brome, une carence en iode réduit la synthèse de pigments notamment protéiques tels que les chromoprotéines : cyanoprotéines (bleu), chloroprotéines (vert), rhodoprotéines (rouge), cléroprotéines (orange), poccilloporines (une GFP Green Fluorescent Protein contribuant aux couleurs rose et bleue des coraux, ainsi que les fluoroprotéines qui activent la fluorescence sous éclairage ultraviolet ou bleu.
• Blanchissement : du fait d’une plus faible densité de zooxanthelles en carence d’iode.

• Brûlures et nécroses au sommet : très réactif avec l’oxygène, l’iode comme le brome est sous sa forme iodure I^– un antioxydant qui permet de lutter contre le stress oxydatif, c’est d’ailleurs un rôle essentiel en aquarium. Il contribuerait ainsi à améliorer la résistance des coraux et corallines aux brûlures ou à la décoloration lorsqu’ils sont exposés à une lumière forte, indépendamment bien entendu d’autres causes potentielles liées à la qualité de l’eau.

2.3.2. Excès en iode : effets, bioindicateurs

Les différentes formes d’iodes sont plus ou moins toxiques. Une hiérarchie placerait le diiode très toxique, mais rapidement dismuté sous une autre forme il n’est pas le plus critique, puis l’iodate toxique à forte dose, enfin l’iodure présente un moindre risque. Le risque le plus important serait d’accumuler des iodates moins consommés et ce jusqu’à un niveau critique.

L’iode agirait pour la protection des coraux contre le blanchissement. A contrario, un niveau élevé associé à des conditions particulières d’oxydation peuvent le rendre toxique, notamment pour les zooxanthelles, contribuant au blanchissement des coraux.

Les causes d’un excès pourraient se justifier de plusieurs manières :

• Oxydation : importante, alors les iodures transformés en iodates s’accumulent parce que moins consommés. Elle peut être le fait d’un éclairage intense, de l’utilisation de traitements stérilisants tels que les UV, l’ozone. De tels systèmes peuvent nécessiter d’amplifier la supplémentation en iode.
• Alimentation : une suralimentation des poissons et invertébrés ou déséquilibrée.
• Chaîne alimentaire : l’insuffisance ou la rupture de la chaîne aimentaire s’oppose à la bonne réalisation du cycle en aquarium. Elle peut être liée à la microfaune (bactéries…), la méiofaune ou des détritivores insuffisants..
• Traitement des dégradation de MO : les matières organiques accumulées, issues des excréments, débris, nourritures, algues du refuge non élaguées, et insuffisamment évacuées, filtrées, écumées… libèrent de l’iode lors de leur dégradation.
• Sels synthétique : sous dosés, les changements d’eau accentuent le déséquilibre en iode.
• Supplémentation : mal calculée, la dérive s’accule jusqu’à l’excès.

Bioindicateurs d’un excès en iode :

• Bactéries : la population et le spectre bactérien insuffisants, et le système se rompt. Ce symptôme est potentiellement masqué par bien d’autres causes. La bonne connaissance de son aquarium contribue au dignostic.
• Végétaux :
  • Algues : un excès d’iode accentue leut croissance, les microalgues sur les vitres sont plus visibles. De plus, sous forme organique ou inorganique l’iode contribue à la défense des algues contre les herbivores, elles sont moins élaguées. Il peut être judicieux de suspendre les apports d’iode en cas d’invasion algale, conjointement aux autres moyens de lutte.
  • A contrario, la croissance du phytoplancton n’est pas empêchée à des doses importantes d’iodate et d’iodure. Elle n’est pas significative.
• Invertébrés : on a pu mesurer des problèmes de reproduction chez les invertébrés. il n’y a cependant pas de donnée concernant le niveau de toxicité sur les organismes marins et le récifaliste ne sait rien des taux de iodate et iodure susceptibles d’occasionner des problèmes.
• Coraux : selon les aquariophiles, des taux très importants au-delà de 150 µg/l affectent les coraux de manière très inégale avec des symptômes variés au sein d’une même famille, sans possibilité d’établir une hiérarchie entre coraux mous, LPS et SPS. Le constat peut s’échelonner depuis une absence de symptôme jusqu’à la mort de colonies. Indépendamment des mesures, l’œil critique de l’aquariophile tentera de détecter des évolutions ciblées, parfois lentes. Elles peuvent se traduire de plusieurs manières :
  • Rétraction des polypes : premier signe de stress oxydatif chez certains spécimens.
  • Couleurs pâlissent : l’ensemble de la colonie devient terne.
  • Nécroses locales de tissus : due à un stress oxydatif lequel, comme après tout stress, peut ne plus répondre à l’invasion de bactéries pathogènes et parasites opportunistes.
  • Mort des coraux : c’est le scénario classique d’une faiblesse extrême, les tissus réduits au minimum se desquament en totalité.
• Poissons : adultes ils supportent des taux relativement élevés, plus que ce qui est admissible en aquarium récifal. A l’extrême ils occasionnent des problèmes de santé, des troubles thyroïdiens ou respiratoires. Un excès perturbe le développement des larves aux premier stades de leur développement.

2.3.3. L’iode impacte-t-il l’équilibre redox de l’aquarium ?

On évoque beaucoup les réactions d’oxydation et de réduction dans lesquelles l’iode est impliqué. Il est donc légitime de se poser la question s’il est en mesure d’influer sur le redox de l’aquarium, et avec quelle importance. Ceci, d’autant plus dans un espace en circuit clos où les réactions chimiques, même locales, ont toujours la probabilité d’impacter rapidement le milieu, plus qu’elles ne le feraient face à l’immensité de l’océan.

En aquarium l’iode peut agir comme oxydant et réducteur selon les conditions spécifiques. L’iodure peut être oxydé en formes d’iode plus réactives et toxiques : l’ion iodate IO₃^–, mais surtout l’iode moléculaire I₂ et l’ion hypoiodite IO^–, et participer à des réactions d’oxydoréduction avec de nombreux composants de l’eau : oxygène dissous, nitrates, métaux Cu, Mn, Zn…, composés organiques… Mais est-ce suffisant pour impacter notablement le redox de l’aquarium.

Toute réaction d’oxydoréduction se poursuit jusqu’à un nouvel équilibre. Dans une eau de composition équilibrée et stable, tous autres paramètres gérés, en présence d’un flux d’apport et de consommation d’iode régulier, il est peu probable qu’il y ait matière à le déséquilibrer. D’un autre côté le faible taux de cet oligoélément ne constitue pas une offre importante d’ions à mobiliser face à des composés beaucoup plus concentrés. Il est donc peu probable qu’en restant dans la marge admise, les apports réguliers d’iode génèrent un déséquilibre redox de l’aquarium. L’expérience montre que le redox d’un aquarium n’a pas fondamentalement évolué à des taux de 150 µg/l.

Il en serait autrement si cet apport d’iode devenait excessif au point de d’enclencher une oxydoréduction anormale. Tout est question de concentration et de paramètres physicochimiques environnants. Au delà de perturber l’équilibre redox, des réactions indésirables peuvent se déclencher dont les effets sur les organismes marins (stress, dysfonctionnements biologiques…) dépasseraient la relative problématique d’une dérive de quelques millivolts.

2.4. L’iode en traitement antiseptique des coraux et poissons

Les formes inorganiques iodure I^– et iodate IO₃^– ont une action antimicrobienne très faible mais la forme diiode I₂ est un agent antibactérien efficace. Le diiode I₂, instable en eau de mer est vite dismuté sous une autre forme inorganique, il n’a donc aucun effet antiseptique dans l’aquarium. Son usage est réservé aux traitements prophylactiques. On l’utilise en bains, dissous dans l’eau douce ou l’alcool, comme antiseptique pour désinfecter un corail, le déparasiter, prévenir ou guérir une infection bactérienne.

Les différentes formes  :

• Lugol : Le diiode I₂ est très peu soluble dans l’eau, on améliore sa solubilité par association : 1 % de diiode I₂ et 2 % d’iodure de potassium KI en excès. La complexation des deux ions forme des ions  triiodure I₃^– dans une solution de couleur brune.La masse de l’élément iode I actif dans le lugol représente 86,65 % du composé (I₂  + 2KI).
  Pour mémoire, dans l’eau marine, selon le contexte, le triodure se décompose en iodure assimilable, et le diiode. Ce dernier beaucoup plus toxique ne justifie pas l’utilisation de lugol pour supplémenter la consommation dans l’eau d’un aquarium. On lui préfère l’iodure, sous forme KI, moins risqué et plus stable.
  Lugol commercial : Il existe des solutions commerciales prêtes à l’emploi. Elles diffèrent par leurs concentrations et l’on doit s’en tenir strictement à la posologie de la notice.
  Préparation de lugol :
  Dans le cadre de la prophylaxie, on utilise généralement une concentration à 5 %. C’est à dire 100 millilitre d’eau osmosée, 10 grammes d’iodure de potassium KI et 5 grammes de diiode I₂ en cristaux.
  Traitement avec le lugol des coraux ou lésion des poissons : 15 mn dans un bain dosé à 5 gouttes de lugol par litre d’eau de mer. Ce rapport mentionne un traitement de 3 bains les jours 1, 3 et 6 dans une solution à 0,33 ml (7 gouttes) de lugol pour 1 litres d’eau salée.
• Povidone iodée (Bétadine flacon jaune) : un antiseptique, complexe organique à 10 % d’iode actif, à large spectre, bactéricide, fongicide, virucide et par expérience antihelminthique contre les planaires. ,.
  Traitement des coraux : 15 mn en bain à 2 ml par litre d’eau de mer, puis rincer à l’eau de mer.
  Traitement d’une blessure de poisson : tamponner la lésion avec une solution à 5 ml par litre d’eau de mer.
• Teinture d’iode : une solution de diiode dissous dans l’éthanol.

3. Mesurer le taux d’iode dissous

3.1. Taux recommandé

Compte tenu des risques inhérents à un excès d’iode, et de la difficulté à déterminer l’équilibre entre les différentes formes d’iode il est essentiel de prévenir la dérive excessive de l’une ou l’autre forme en maintenant la concentration de l’élément I dans une marge admise entre 40 et 90 µg/l (valeurs expérimentales) et viser la concentration moyenne de l’eau de mer 60 µg/l (0.06 mg/l).

Tout ajout dans l’aquarium devrait être réalisé en connaissance de la situation. Pour une bonne compréhension, ces mesures devraient distinguer les différentes formes d’iode : diiode, iodures et iodates. Les actions à mener devraient s’adapter aux concentrations des diverses formes.

• Un taux de iodates correct sans iodure signifie que le cycle biologique n’est pas satisfaisant.
• Un taux d’iodure insuffisant pourrait, sans connaitre le taux de iodates, conduire à en rajouter et atteindre un taux de iodates critique.
• La présence d’iodures en l’absence d’ajout révèle une production probablement par les algues.

3.2. Tests colorimétriques

Il existe peu de tests dédiés à l’aquariophilie récifale. Ils ne détectent qu’une ou deux formes d’iode, parfois les iodures I^– et rarement les iodates IO₃^–, ce qui rend impossible la comparaison avec le taux d’iode I de l’eau de merl. Par conséquent les valeurs obtenues sont souvent plus faibles que le total d’iode contenu dans l’aquarium. Elles peuvent masquer un taux excessif de iodates plus toxiques.
Le diiode étant instable, en cas d’utilisation de lugol les mesures ne doivent pas se réaliser après introduction du produit mais plutôt entre deux apports.

Nota : Les notices commerciales annoncent mesurer l’iode iodine (I) dont on sait que cette forme n’existe pas dans l’eau de mer, ou de manière très transitoire, non significative. Plus précisémment, les anglophones évoquent iodine pour parler de l’iode de manière générale. Un test colorimétrique aquariophile qui prétend mesurer l’iode iodine sans autre précision est tout bonnement inutile puisque l’on ne sait pas ce qu’il mesure réellement.

• Salifert I2 PROFITEST Iodite Iodate Iodine : Ce test mesure les iodures d’une part et d’autre part la somme des autres formes d’iodes lesquelles se constituent majoritairement de iodate. Il est donc pertinent pour nos aquariums, sous réserve de la fiabilité des résultats.
• Seachem MultiTest Iodine/Iodide : mesure iodine (voir le commentaire ci-dessus) et les iodures I^– dans une gamme 0,005 à 0,10 mg/l.
• Red Sea IODINE PRO TEST KIT : Mesure(rait) le taux d’iode total. Aucun test colorimétrique aquariophile ne sait actuellement mesurer l’iode total, c’est à dire sous toutes ses formes.  En l’absence de précision on ne sait pas ce que mesure réellement ce test. Il ne doit surtout pas laisser croire que son résultat est comparable à celui d’une analyse ICP.
• Colombo Iodine test : mesure iodine, donc globalement de l’iode, mais plus précisémment que mesure-t-il ?

Tests des différentes formes de l’iode

3.3. Tests ICP

Il existe des méthodes beaucoup plus précises comme l’analyse ICP-OES (Inductively coupled plasma – optical emission spectrometry). La solution est ionisée dans un plasma d’argon. Un spectromètre d’émission optique analyse ensuite les ions séparément, jusqu’aux éléments traces. Des laboratoires professionnels (TritonLab, ATI, MarineLab, Fauna marin, Aquaforest…) proposent maintenant une offre adaptée aux aquariophiles marins. L’analyse ICP mesure la somme de tous les éléments iode I, quelles que soient leurs formes d’origine (diiode, iodures et iodates).

La valeur  ICP est directement exploitable par rapport au taux de l’eau de mer 60 µg/l. Cependant, elle ne détermine pas le ratio entre les différentes formes d’iode. Un résultat ICP correct pourrait masquer une carence en iodure biodisponible.

3.4. Observation visuelle

L’observation régulière de l’aquarium, notamment des bioindicateurs listés auparavant, est un excellent moyen de déceler l’amorce de dérives à confirmer ou infirmer par un test ICP.

4. Prévenir, maîtriser les dérives de concentration en iode

4.1. Augmenter le taux d’iode

Plusieurs voies s’offrent à l’aquariophile :

• Compléments, suppléments : la forme iodure étant la plus assimilée par les organismes, et stable, c’est celle que l’on privilégie pour augmenter la concentration. Pour cela on utilise en général de l’iodure de potassium KI et, si la concentration de potassium dans l’eau est déjà haute, de l’iodure de sodium NaI. Dans tous les cas il faut tenir compte de la concentration réelle de l’élément iode I, liée aux masses moléculaires des éléments.
  Dans l’eau de mer, en présence de sels, l’iodure de potassium se dissocie en ions iodure I⁻ et potassium (ou Na⁺ dans le cas de NaI). Ces ions, stables, sont ensuite biodisponibles pour les organismes de l’aquarium. L’iodure peut partiellement se transformer en d’autres formes d’iode, notamment en iodate (IO₃⁻), par des processus biologiques ou chimiques et, de manière très négligeable, en diiode I2 sous l’action de l’oxygène dissout et de la photooxydation. Cette oxydation en diiode toxique est transitoire puisqu’il peut rapidement dismuter en iodate et également iodure.
  L’augmentation hebdomadaire maximum de l’élément iode doit être limitée à 10 µg/l.
  Le marché propose des solutions prêtes à l’emploi évoquées plus loin. Il est également possible de préparer sa propre solution comme on le verra.
• Aliments : les aliments pour poissons et coraux (phyto et zooplanctons, nourritures pour poissons et invertébrés) contiennent de l’iodure, de l’iodate et d’autres formes d’iode organique tels que des acides aminés iodés. Les aliments comme le krill, les macroalgues, les bivalves, le poisson… sont plus riches et devraient constituer une part de la ration quotidienne.
• Sel synthétique riche en iode, utilisé pour les changements d’eau.

4.2. Diminuer le taux d’iode

• Charbon actif : Le charbon actif est l’absorbant couramment utilisé en aquariophilie pour extraire l’iode présent dans l’eau par physisorption soit par chimisorption. Bien que son affinité soit meilleure avec le diiode, l’expérience montre que sont efficaité est bonne sur les autres formes d’iode inorganique iodure et iodates.
• Zéolites : on exploite ici la propriété d’absorption des zéolites, des minéraux poreux qui, comme d’autres types de médias : alumine, magnésie, gel de silice, peuvent retenir des composés chimiques de petite taille. La plus efficace en présence d’iode est la zéolithe de type A de structure spécifique, utilisée dans des applications industrielles de purification de l’eau, elle ne semble pas proposée aux aquariophiles.
  On évoque souvent sa remarquable facilité d’adsorption par fixation des ions, laquelle dépend de la composition du minerai. Cependant, en aquariophilie marine la concentration en ions Na⁺, K⁺, Mg²⁺ et Ca²⁺ de l’eau de mer est telle que les ions minoritaires ont peu de chance de se fixer. Les anions tels que nitrites NO₂^–, nitrates NO₃^–, phosphates PO₄^3-, iodure I^–, iodates  IO₃^–… n’ont pas d’affinité avec les aluminosilicates. L’adsorption n’est donc pas le mode d’action attendu en aquariophilie.
• Résines échangeuses d’ions : Des résines échangeuses d’ions sont spécialement formulées avec des polymères spécifiques pour cibler l’iode dans l’eau. Cependant, elles ne semblent pas à ce jour destinée au marché aquariophile.
• Développer les algues et phytoplancton : ce sont de gros consommateurs d’iode. Encore faut-il les élaguer avant dégradation.
• Développer la faune bactérienne : consommatrice d’iode.
• Ecumage : afin d’empêcher les matières organiques (particules, décompositions, bactéries…) et les organismes morts de libérer l’iode assimilé.
• Evacuer les déchets : adapter le brassage, l’évacuation des sédiments et déchets, le turn-over… avant traitements.
• Changements d’eau : à condition que le sel utilisé soit aprauvri.
• Elagage des algues : extraire les algues du bac et des refuges/réacteurs algaux avant qu’elles ne relarguent l’iode assimilé sous une autre forme ou lors de leur dégradation.
• Evaporation : l’oxydation sous éclairage puissant génère des particules légères diffusées dans l’air. Un moyen qui a ses limites pratiques en aquariophilie marine (éclairage adapté en priorité aux animaux, niveaux d’eau, dêpots de sel, oxydations des matériaux)

4.3. Supplémenter en iode

A la fréquente question "faut-il ajouter de l’iode ?", compte tenu de tout ce qui a été évoqué, la réponse est bien évidemment oui, et quotidiennement, ne serait-ce que par la nourriture, et c’est probablement la voie à privilégier. Cet apport est cependant difficile à évaluer puisqu’il dépend de nombreux facteurs (échanges internes, nature des organismes, biomasse du bac, algues…). Des coraux mous ont des besoins en iodures beaucoup plus importants que des SPS dont les tissus vivants ne représentent qu’une infime partie de l’animal. Bref, chaque bac connait un niveau de consommation qui lui est propre. Ainsi, on a pu mesurer des taux importants dans des bacs non supplémentés en iode, et inversement. Rajouter de l’iode, même à petites doses régulières, sans considération des risques serait la pire attitude, susceptible de vouer le bac à sa perte. Chaque aquariophile doit en avoir conscience avant tout ajout.

Des mesures en aquarium ont montré que le taux pouvait chuter en quelques jours d’un taux normal à zéro. La consommation s’avère parfois très rapide. Puisque les tests colorimétriques ne donnent qu’une vision imparfaite et tronquée de la situation. Les récifalistes ont beaucoup évolué vers une démarche pragmatique incitée par le prix important des souches actuelles. Ils réalisent des tests ICP selon une fréquence adaptée à leurs constats.

4.4. Compositions d’iode : produits, dosage, utilisation

4.4.1. Produits commerciaux

Parmi les produits du commerce peu annoncent leur nature et concentration (Tridacna anonce : Solution d’iode 5% – iodure de Potassium). Certains précisent la forme d’iode introduite, mais sans la concentration (Elos Extra iodide, Two Little Fishes Iodine Concentrate… ) d’autres les concentrations sans les formes d’iode (Seachem Reef Iodide…), d’autres enfin ni les formes d’iode, ni les concentration (Prodibio Iodi+, Mariscience, Tropic Marin Procoral Jode, ATI I…). Difficile avec ces derniers, d’adopter une méthode de supplémentation, d’autant plus que les produits peuvent contenir des adjuvants, acides organiques, chélatants et stabilisants, tels que l’EDTA.

Quand il s’agit d’iodure de potassium, les solutions sont vendues à des concentrations très variables de 0,5 % à 5% ( 50 mg KI / litre). Les plus concentrées nécessitent une injection à la goutte près. Il est préférable d’utiliser des dilutions de l’ordre de 0,5 à 1 % lesquelles présentent moins de risques en cas de surdosage malencontreux et sont plus adapatées au petit débit d’une pompe doseuse.
Les recommandations préconisent parfois des dosages. Elles sont toutefois très disparates, dans un rapport 1 à 10, soit un équivalent de 7 à 70 µg/l d’iode injecté quotidiennement. Ces dernières sont forcément dangereuses. Bref aucune recommandation n’est bonne, chaque protocole doit résulter de mesures préalables factuelles.

Additifs iodés

4.4.2. Préparations personnelles

Produits utilisés

Dans la pratique on utilise deux produits :

• Iodure de potassium KI : c’est le composé le plus utilisé. Il se présente sous la forme d’un solide cristallisé blanc Très soluble dans l’eau, les ions potassium K⁺ et iodure I^– se dissocient dans l’eau. L’iodure en solution est ainsi directement biodisponible. La masse de l’élément iode I actif qui nous intéresse représente 76,45 % de la molécule KI.
• Iodure de sodium : il est utilisé en remplacement de KI lorsque la concentration en potassium dans l’eau est à son maximum. Il se présente sous forme de cristaux translucides ou blancs. Plus hygroscopique, il est moins facile à manipuler et conserver. Également très soluble dans l’eau, les ions sodium Na⁺ et iodure I^– se dissocient dans l’eau, l’iodure est ainsi facilement assimilable. La masse de l’élément iode I actif représente 84,66 % de la molécule NaI.

Préparation, dosages

Les produits se trouvent couramment en pharmacie, dans le commerce aquariophile (qualité labo analyse) ou en droguerie où il conviendra d’en vérifier la pureté.

La préparation à réaliser dépend du pourcentage de l’élément actif dans la molécule ou le composé (iode I), du volume du contenant, celui du bac, du taux de dilution… Les risques d’erreur sont lourds de conséquence, il est préférable d’utiliser une préparation diluée : plutôt 0,5 % que 5 %. Cette dernière étant réservée à une incorporation ponctuelle au compte-goutte.

Connaissant le taux d’iode actuel, et selon son évolution entre deux tests compte tenu des apports et des changements d’eau intermédiaires on se fixe une règle d’apport. Il est préférable de réaliser des ajouts quotidiens plutôt qu’hebdomadaires. Le micro dosage s’avère ici une méthode tout à fait adaptée.

La préparation de la solution peut nécessiter une dilution plus importante en cas de supplémentation quotidienne par pompe doseuse, en une, deux ou plusieurs distributions. Les risques d’erreurs de calcul sont nombreux. je vous propose de vérifier les vôtres avec ce Calculateur de supplémentation mono-élément.

Manipulations, conservation

L’iode sous forme de cristaux est dangereux, nocif par inhalation ou contact avec la peau et attaque certains plastiques. Ne pas inhaler, ni toucher directement. Les produits doivent être manipulés avec les précautions d’usage.

L’iodure s’oxyde en présence d’air et surtout de lumière, chaleur et acides. La composition du contenant n’est alors plus celle prévue. Préparer la quantité pour une durée limitée de l’ordre de 3 mois. Conserver les solutions dans un récipient opaque en verre, polypropylène (PP) ou polyéthylène haute densité (PEHD), étanche, à l’abri de l’air, de la lumière et au frais.

4.4.3. Introduction de l’iode dans l’aquarium

Pour éviter des réactions d’oxydation de l’iodure, il est recommandé d’injecter l’iodure de potassium ou de sodium :

• Régulièrement, plutôt chaque jour que chaque semaine ou mois.
• Dans un lieu brassé pour dissolution immédiate, juste en amont ou en aval de la pompe de remontée.
• La nuit, éclairage éteint pour éviter la photooxydation.
• Matériel source d’oxydation tels que UV, ozone, éteints une trentaine de minutes.
• Loin du RAH et décaler les injections d’iode de celles d’hydroxyde de calcium.

5. Synthèse de la maintenance de l’iode

Pour clore cette publication, ce tableau résumé.

5. En savoir plus

• Evolution des mécanismes d’accumulation et de transport de l’iode dans les organismes marins : étude de la structure/fonction des protéines du métabolisme iodé chez la bactérie zobellia galactanivorans, J-B Fournier – janvier 2014
• L’iode : 210 ans de recherche au service de la société, Antoine Brunel, Côme Cattin, Camille Chartier – Journal de physique et de chimie des étudiants, 01/2022
• Iodine in the Surface Water of the Ocean, Shizuo TSUNOGAI – Journal of the Oceanographical Society of Japan 04/1971
• Oxidation of iodide to iodate by cultures of marine ammonia-oxidising bacteria, Claire Hughes – Science Direct, Marine Chemistry
  08/2021
• Etude des mécanismes d’accumulation de l’iode chez l’algue brune Laminaria digitata et chez les mammifères, Elodie Verhaeghe – Thèse HAL open science, 01/2009
• Iodine and fluorine concentrations in seaweeds of the Arabian Gulf identified by morphology and DNA barcodes, Hanan Al-Adilah , – Botanic marina, 2020
• Common aquarium antiseptics do not cause long-term shifts in coral microbiota but may impact coral growth rates, J. Grace Klinges – Frontiers in Marine Science – 11/2023
• Nutrition and Metabolism of Minerals in Fish, Santosh P. Lall – Animals, 2021
• Nucléation et formation de nouvelles particules à haute altitude, Clémence Rose – Université Blaise Pascal,Thèse HAL open science, 11/2014
• L’iode : 210 ans de recherche au service de la société, Antoine Brunel, Côme Cattin, Camille Chartier – JPCE, 01/2022
• Iodine in Marine Aquaria: Part I – Randy Holmes-Farley – Reef.com – (march 2003)
• The Halogens — Part III: Iodine  – Craig Bingman –  Aquarium Frontiers (December 1997)
• Iodine in Reef Tanks 2: Effects on Macroalgae Growth – Randy Holmes-Farley – Advanced aquarist’s Online Magazine – (april 2003)
• Reef Aquarium Water Parameters – Randy Holmes-Farley – Reefkeeping – (05-2004)
• Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Marcel Pourbaix – NACE International Cebelcor : 1974
• Strontium et iode en récifal – Alain TORTEY – Ocean Passion On The Road – DVD n°31 (juillet 2010)

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1. Dans les océans

Depuis des millénaires, le phosphore marque les périodes de l’évolution terrestre. Après la période de glaciation son lessivage a vu son taux considérablement augmenter dans les océans, contribuant ainsi au développement des algues, à la production de l’oxygène atmosphérique et de la radiation, contribuant à l’émergence de quantité d’organismes pluricellulaires, avides d’oligoéléments tels que le phosphore. Des ancêtres d’organismes dont nous faisons partie.

1.1. Aspects chimiques

Le phosphore n’existe pas à l’état libre, seulement associé à d’autres composés. Son taux dans l’eau de mer avoisine 2 µg/l dans les eaux de surface mais beaucoup plus à l’approche des zones côtières d’activités humaines, présent sous deux formes principales :

• Phosphates inorganiques, en particulier orthophosphates.
• Phosphates organiques, disponibles ou non pour les organismes tels que les algues.

1.1.1. Phosphates inorganiques

Les ions orthophosphates sont des composés chimiques issus de l’acide phosphorique H₃PO₄^– par perte ou substitution d’un ou plusieurs atomes d’hydrogène. Parmi ces derniers, le dihydrogénophosphate  H₂PO₄^–, l’hydrogénophosphate  HPO₄^2-, et le phosphate PO₄^3- sont les formes les plus fréquentes du phosphore inorganique. Par simplification, en aquariophilie on utilise le terme phosphate pour évoquer les différentes formes mesurées par les tests colorimétriques. En solution ces formes ioniques prédominent selon l’acidité de l’eau. Au pH 8,1 basique de l’eau de mer on trouve : 0,5 % H₂PO₄^–; 79 % HPO₄^2- ; 20 % PO₄^3-. Ce changement d’état trouve son importance lors des liaisons avec le carbonate de calcium en aquarium.

Faiblement basique   H₂PO₄^–  <-> HPO₄^2-  <-> PO₄^3-    fortement basique

Les polyphosphates sont les composés d’ions phosphates liés entre eux par un atome d’oxygène P-O-P. Instables dans l’eau, ils sont rapidement hydrolysés en phosphates inorganiques ou absorbés par les bactéries, les algues…

Sur terre les phosphates sont issus de l’érosion des terres avec, en sus aujourd’hui, les produits issus de l’activité humaine (agricole, industrie, déchets…).
Dans l’océan la concentration en orthophosphates sur les récifs est de l’ordre de 0,002 à 0.04 mg/l. Cette concentration varie dans des proportions considérables selon le lieu, la profondeur, dans la journée et surtout la proximité d’effluents rejetant des produits industriels, miniers ou agricoles. Les eaux de surface sont plus pauvres qu’en profondeur en raison des activités biologiques qui séquestrent le phosphate dans les organismes.

1.1.1. Phosphates organiques

Un phosphate organique, est une molécule comportant un élément carbone (la base de la chimie organique) et au moins un atome de phosphore. C’est un composé organophosphoré. Nous concernant, ces molécules sont produites par la matière des organismes vivants, la matière organique : ADN et ARN, phospholipides constituant en partie les membranes cellulaires, protéines etc. des poissons, invertébrés, végétaux. Ils jouent un rôle important dans la biologie des espèces vivantes. Leur rôle principal réside dans le transfert d’énergie et le stockage de l’information génétique. Ils sont cruciaux pour le métabolisme cellulaire et la transmission de l’information génétique d’une génération à l’autre.

Les formes organiques dans les tissus finissent par se décomposer dans l’eau à la mort des organismes. Leur minéralisation par les bactéries, accélérée par des enzymes les transforme en orthophosphates (inorganique) en partie remis en solution et de nouveau disponibles dans l’eau (cycle du phosphore).

Le tableau montre les concentrations relatives de C, N et P organiques dissous et la faible proportion de phosphore par rapport au carbone.

1.2. Aspects biochimiques

Les formes de phosphore, organique et inorganiques, subissent des transformations dans le cadre de processus biogéochimiques dynamiques entre les océans et les continents, sans phase gazeuse pouvant affecter l’atmosphère : le cycle du phosphore.

1.2.1. Le cycle océanique du phosphore

Ce cycle régule la distribution et la disponibilité du phosphore pour les organismes marins, influençant ainsi la productivité biologique et la structure des écosystèmes marins. On peut résumer le cycle du phosphore dans les océans ainsi :

1. Érosion, infiltration : les roches riches en phosphates, essentiellement de l’apatite s’érodent, en même temps que les pollutions issues des activités humaines, aujourd’hui très fortes dans le cycle, s’infiltrent dans les sols.
2. Dissolution dans l’eau de mer : les particules de phosphore se dissolvent dans l’eau de mer, libérant des ions phosphates inorganiques.
3. Assimilation par les organismes : les phytoplanctons absorbent le phosphore présent dans l’eau sous forme de phosphate inorganique. Ces organismes utilisent le phosphore pour construire des structures cellulaires, des acides nucléiques et d’autres molécules biologiques. Les algues absorbent directement les orthophosphates ou dégradent des phosphates organiques via des enzymes  pour libérer l’orthophosphate minéral assimilable. Certaines formes organiques peuvent aussi être assimilées par les organismes diazotrophes et les bactéries hétérotrophes
4. Transfert dans la chaîne alimentaire : lorsque les organismes consomment d’autres organismes, le phosphore est transféré dans la chaîne alimentaire marine.
5. Sédimentation, minéralisation : les organismes meurent et leurs débris organiques, riches en phosphore organique s’accumulent dans les profondeurs des océans. Les bactéries dégradent les matières organiques puis les minéralisent sous forme de phosphate inorganique libéré dans l’eau, ou enfoui dans les sédiments marins.
6. Remontée des sédiments : les sédiments marins peuvent remonter à la surface par des processus géologiques tels que l’upwelling, apportant ainsi des phosphates inorganiques à la couche supérieure de l’océan, notamment au plancton poursuivant ainsi la boucle.

1.2.2. Le phosphore dans les organismes vivants

Le schéma ci-dessus montre l’importance du phosphore, dans les couches superficielles des océans. D’une manière générale il agit dans tous les organismes vivants :

• Développement cellulaire : constituant des acides nucléiques, qui portent l’information génétique, et d’autres molécules, le phosphore est indispensable à la reproduction, la division cellulaire et à la croissance. Il est aussi un constituant des phospholipides, composants majeurs des membranes cellulaires, essentielles pour maintenir l’intégrité des cellules et réguler les échanges avec l’environnement. Enfin, composant crucial de l’ATP, principale source d’énergie pour de nombreuses réactions cellulaires. Les organismes utilisent l’ATP pour stocker et libérer l’énergie nécessaire à leurs divers processus métaboliques (mouvement, croissance, photosynthèse…). Le phosphore contribue également à la transmission des signaux qui régulent les activités cellulaires.
• Régulation du pH : Les phosphates sont impliqués dans la régulation du pH intracellulaire, contribuant à maintenir un environnement cellulaire optimal pour les réactions biochimiques.
• Réactions métaboliques : Le phosphore participe à de nombreuses réactions métaboliques, agissant comme un cofacteur ou un activateur pour de nombreuses enzymes. Ces enzymes sont impliquées dans des processus tels que la photosynthèse, la respiration cellulaire et la fixation de l’azote.

1.2.3. Le phosphore et le monde vivant marin

• Photosynthèse : composant essentiel des molécules ADN, ARN et ATP nécessaires à la photosynthèse pour produire les composés organiques indispensable à leur croissance et à leur développement.
• Structure du plancton : Les niveaux de phosphore influencent la composition spécifique du plancton. Certains organismes planctoniques plus compétitifs dans l’absorption du phosphore impactent la structure globale du plancton dans un écosystème.
• Biominéralisation : les phosphates sont essentiels à la minéralisation des structures biologiques. Par exemple :
  • Formation des coquilles et squelettes d’invertébrés marins : les ions phosphate sont des précurseurs clés dans la formation de carbonates de calcium et d’autres minéraux qui composent les structures minérales telles que les coquilles et les squelettes des mollusques, des échinodermes ou des coraux (cf. article Croissance du corail).
  • Minéralisation dans les tissus mous : le phosphore contribue également à la biominéralisation de structures dans les tissus mous des invertébrés, parfois à des fins de soutien structurel ou de protection. C’est les cas des sclérites des octocoralliaires (cf. article Octocoralliaires)
  • Structures de micro-organismes : les micro-algues unicellulaires diatomées biominéralisent des coques siliceuses, les frustules, qui les entourent et leur fournissent une certaine protection. Les foraminifères, protistes unicellulaires marins, sécrètent des coquilles calcaires complexes. De même
  • Nodules phosphatés : les sédiments marins des grandes profondeurs contiennent des agrégats riches en phosphore. Ils peuvent être partiellement remis en solution, à l’échelle de milliers d’années, avec une possible action bactérienne.
• Activité bactérienne :
• Niveau d’activité : le phosphore, tout comme l’azote, le fer et la lumière impacte l’évolution microbienne et son adaptation.
  Les mécanismes d’assimilation du phosphore varient d’une espèce à l’autre en fonction de leur adaptation à des environnements spécifiques. Par exemple leur activité évolue selon l’abondance en phosphore. En cas de carence, elles peuvent aussi intensifier leurs efforts pour capturer et assimiler ce nutriment essentiel. Certaines espèces se révèlent plus efficaces ou spécialisées dans certaines conditions. Le taux d’assimilation du phosphore varie aussi en fonction de leur croissance, la demande étant plus forte en phase de croissance. La présence d’autres composés dans le milieu peut influer, certains assimilés directement, d’autres peuvent nécessiter une hydrolyse préalable.
• Minéralisation bactérienne  : les bactéries sont responsables de la décomposition de la matière organique, y compris les débris de plantes et d’animaux morts dans l’océan. Certaines bactéries sont solubilisatrices de PO4 (PSB), a priori non totalement spécialisées, et parfois accumulatrices de phosphates (PAB). Elles opèrent dans les sédiments profonds mais aussi près de la surface au sein du plancton. Durant ce processus de minéralisation, plus rapide qu’on le pensait elles libèrent du phosphore sous forme de composés inorganiques, principalement des phosphates de nouveau disponibles en solution. Elles sont ainsi, à la base de la chaîne alimentaire marine, contribuant à la production primaire en fournissant des nutriments essentiels au phytoplancton, aux algues et aux plantes marines.
• Solubilisation des phosphates précipités : le phosphore est présent à la surface des roches sous forme de phosphate tricalcique : l’hydroxyapatite. Cette forme d’apatite est difficilement soluble dans l’eau expliquant en partie la faible quantité de phosphates dissous. Pourtant, dans le milieu naturel on assiste à une remise en solution. En effet, le pH s’acidifie : d’une part dans le milieu anoxique de sédiments profonds, et d’autre part les sécrétions acides des bactéries facilitent la dissolution du phosphate de calcium rendu de nouveau disponible dans le cycle biologique. Il en est de même de la dissolution des phosphates des os des animaux dont ces bactéries se chargent également.
• Équilibre écologique : Le plancton occupe une position fondamentale dans la chaîne alimentaire. Le plancton, producteur primaire, est la base des nourritures de nombreux organismes pour pourvoir aux besoins des plus petits organismes herbivores jusqu’aux poissons, contribuant ainsi à l’équilibre écologique des écosystèmes aquatiques. La concentration en phosphore peut être un facteur limitant la croissance du plancton et des algues, localement ou géographiquement. Elle peut être aussi un facteur aggravant, au point de générer les pollutions que nous constatons épisodiquement sur nos côtes en présence d’engrais phosphorés.

1.2.4. Le phosphore et les coraux

Assimilation du phosphore par les coraux

Elle se réalise selon plusieurs voies : :

• Adsorption à partir de l’eau de mer : les coraux sont en mesure d’adsorber les nutriments, y compris les phosphates. Soit directement à partir de l’eau de mer qui les entoure via la cavité gastrique, soit au travers des tissus membranaires, par voie intracellulaire ou para cellulaire.
• Symbiose avec les zooxanthelles : les algues symbiotiques utilisent les phosphates dissous dans l’eau pour réaliser la photosynthèse et produire des composés organiques, dont une partie transférée aux coraux est source de nutriments .
• Capture de particules organiques : les coraux capturent des proies, vivantes ou mortes, et des particules organiques contenant du phosphore provenant de la décomposition de matières organiques dans l’eau de mer.
• Recyclage des déchets : les coraux peuvent recycler les déchets phosphorés issus de ses propres métabolismes et des zooxanthelles qu’il héberge.

Le phosphore dans la calcification du corail

La biominéralisation du squelette calcaire nécessite du phosphore dans un ratio calcium/phosphore permettant la précipitation efficace du carbonate de calcium. Il interagit avec d’autres éléments tels que le magnésium, le strontium et le fluor, qui peuvent influencer la formation des cristaux naissants et la structure du squelette calcaire. Un taux insuffisant peut limiter la calcification et la croissance du corail. Des mesures ont établi qu’un taux excessif conduit au ralentissement de la biominéralisation au dessus de 0,2 mg/l PO4, voire à son inhibition progressive à des taux excédant 2 mg/l PO4, selon de nombreux scénarios qu’il reste à démontrer. Il faut noter que, contrairement aux idées reçues, considérant le ratio squelette/biomasse des coraux hermatypiques, le besoin en phosphates pour calcifier est supérieur chez les SPS que les LPS.

2. En aquarium marin et récifal

2.1. Le cycle du phosphore en aquarium

Bien que les conditions ne soient pas celles du milieu naturel, en aquarium le phosphore suit un cycle similaire que Carlos Cabrera a résumé dans Le cycle aquatique du phosphore sur Cap Récifal.

2.2. Sources de phosphates dans l’aquarium

2.2.1. Sources de phosphates inorganiques (orthophosphates)

Sources habituelles

En aquarium, cette forme de phosphate directement assimilable par les coraux et autres organismes marins provient principalement de sources telles que :

• Aliments secs pour poissons : La nourriture en flocons contient bien souvent environ 1 % de phosphore (3 % de phosphate). Il suffit de lire l’étiquetage pour s’en assurer. Cette seule source peut générer une augmentation progressive dépassant 0,4 mg/l. Ce taux ne sera pas celui mesuré dans l’eau si les poissons consomment ces aliments, mais il en résulte une production de déchets de dioxyde de carbone, de phosphate et d’azote (ammoniac, nitrite, nitrate, etc.). Le taux sera plus important si la population ne consomme qu’une partie des aliments.
• Aliments divers : Les fruits de mer en conserve, surgelés ou parfois frais peuvent contenir des sels de phosphate inorganiques comme agents de conservation. Leur rinçage permet de réduire la charge introduite dans l’aquarium.
• Eau du réseau : Quand elle est utilisée pour les changements d’eau, voire un système d’osmose non performant.
• Phosphates précipités : Les ions calcium Ca²⁺ et les ions phosphate PO₄^3- réagissent pour former un précipité solide de phosphate de calcium, sous forme de particules insolubles dans l’eau. La précipitation peut se produire dans l’eau, sous forme parfois visible de flocons blancs qui se déposent sur le décor, les coraux, les algues, ou bien à la surface de substrats calcaires (sable, roches, parois de l’aquarium…). Elle est favorisée par une alcalinité élevée (KH), un pH élevé (par exemple en sortie de réacteur à hydroxyde de calcium), une forte concentration en PO₄^3- , le métabolisme des poissons, des plantes et des bactéries. Ainsi éliminés de la colonne d’eau, les phosphates peuvent se remettre en solution selon les conditions environnantes.

Relarguage de PO4 par les pierres (PV) saturées : mythe ou réalité ?

Le phosphate est présent au sein des pierres sous plusieurs formes :

• Sédiments phosphatés : des sédiments phosphatés minéraux ou organiques, non chimiquement liés au substrat, engorgent les interstices des pierres. Une situation que nous mesurons par un taux élevé de PO₄ quand il s’agit de reconditionner des pierres sèches, même longuement nettoyées suivant le protocole décrit dans l’article Recycler des pierres usagées. Cet engorgement réversible est en général ce que l’aquariophile pense être un relargage de pierres anciennes. Il n’en est rien. En aquarium les sédiments organiques sont facilement minéralisés par les bactéries sous formes dissoutes, c’est la principale source de phosphate en aquarium. Le brassage et le nettoyage superficiel des pierres contribuent à maitriser la situation..
• PO₄ adsorbé : il s’agit d’attractions ioniques faibles ou de liaisons plus fortes mais réversibles. Une fixation de surface évoluant selon les conditions (pH, KH…) comme un tampon, mais ne saturant pas les pierres.
• PO₄ amorphe : il s’agit d’un précipité solide (ex. phosphate de calcium CaPO₄) temporaire, résorbé dans les biofilms à pH acide. Il n’y a pas de saturation sur le long terme.
• PO₄ cristallin : dans des conditions particulières de saturation et de pH élevé le phosphate de calcium cristallise lentement sous forme d’hydroxyapatite. Cette forme de phosphate de calcium très dure (un constituant des os et de l’émail des dents) est très peu soluble aux conditions de l’aquarium. Ainsi les pierres calcaires accumulent potentiellement lentement des phosphates issus de la colonne d’eau. On peut évoquer une saturation des pierres. Quels sont alors les risques d’un relarguage ?

Risque de relarguage de pierres saturées :

Dans le milieu naturel, dans des conditions particulières d’acidification aidées par l’activité bactérienne, l’apatite peut être remise en solution, libérant des phosphates dans le cycle du phosphore. En effet, elle commence à se dissoudre à partir de pH 7 et s’accèlère à pH 3. Un tel pH peut s’obtenir dans le milieu anoxique des sédiments des grandes profondeurs océaniques. Cependant il ne descend en dessous de 7,5 qu’au-delà de 5 mètres d’épaisseur sédimentaire. Une situation bien évidemment impossible dans les quelques centimètres de sable d’un aquarium, qu’il soit de type Berlinois, à lit de sable épais (DSB) ou système Jaubert.

Une autre hypothèse a été émise : les bactéries utilisent des enzymes phosphatases et produisent des acides organiques agissant comme agents chélatants en libérant les ions phosphate de l’apatite, potentiellement biodisponibles pour les organismes (algues, phytoplancton…). Ces bactéries sont en mesure de dissoudre du phosphate de calcium, d’accumuler des phosphates inorganiques pour les libérer dans de bonnes conditions, ou à leur mort. Cependant des travaux sur les couches sédimentaires tendent à conclure à la non biodisponibilité du phosphore apatique et à la biodisponibilité du seul phosphore non apatique. Il n’y a donc aucun risque de retrouver dans l’eau de nos aquariums des phosphates "relargués" par les substrats, issus de la pécipitation en hydroxyapatite sur le sable et les roches du décor.

Le relarguage de PO₄ par des pierres agées, saturées, relève bien d’une croyance aquariophile.

2.2.2. Sources de phosphates organiques

Il est difficile de mesurer le phosphore organique. En aquariophilie récifale il provient de sources identifiées :

• Décomposition des particules organiques sédimentaires : les excréments de poissons, restes de nourriture, algues mortes, animaux et végétaux en décomposition etc. se décomposent dans les sédiments pour être plus tard reminéralisés par les bactéries en phosphates inorganiques biodisponibles.
• Polyphosphates : présents dans certains additifs pour aquarium, ils se décomposent assez vite en phosphates inorganiques.

2.3. Consommations du phosphore en aquarium

Les processus de consommation et de transformation sont similaires à ceux déjà évoqués en milieu naturel.

2.4. Taux de phosphates, bioindicateurs

En aquarium récifal le contrôle des nutriments carbone, azote et aussi phosphore, est crucial pour maintenir un environnement viable pour les coraux et autres organismes marins. En carence, il peut être un facteur limitant le développement des organismes vivants. A contrario un excès de phosphore peut générer des problèmes.

2.4.1. Carence, taux mini, facteur limitant

Le phosphore est indispensable au développement des habitants de l’aquarium, mais le besoin est limité. Contrairement à l’objectif zéro phosphate autrefois préconisé, le taux devrait toujours se situer au minimum à un niveau plus que détectable. Compte tenu des fluctuations, nous visons un taux minimal 0,02 mg/l PO4 pour éviter des effets négatifs sur la croissance des tissus et au-delà, la santé et la faiblesse du corail face à d’autres agressions. La carence en phosphates est d’autant plus critique que le taux d’ammonium est faible. Dans l’impossibilité de puiser ses nutriments (ammonium) directement, le corail exploite les nitrates en extrayant des ions oxygènes réactifs très oxydants et sources de brûlures des tissus d’autant plus qu’ils sont exposés a la lumière directe.

Les carences sont détectables par :

• Croissance des algues : En excès les algues consomment l’essentiel du flux de phosphates au point que les tests mesurent zéro.
• Couleurs des coraux plus pâles : du fait des métabolismes moins performants, une photosynthèse ralentie
• Croissance du corail ralentie : pour les mêmes raisons.

2.4.2. Excès, taux maxi, facteur aggravant

l’aquarium récifal est le plus souvent confronté à un taux excessif. De plus une prolifération d’algues peut masquer un flux important de phosphore traduit par un faible taux mesuré dans l’aquarium. En aquariophilie récifale, la concentration devrait se situer en dessous de 0,15 mg/l au-delà de laquelle on peut constater  :

• Croissance des algues : En excès les algues filamenteuses, rouges… dont les indésirables, prolifèrent à un niveau parfois insoutenable pour les coraux et l’esthétique de l’aquarium. Elles procèdent par étouffement autant que par allélopathie, certaines algues perforatrices des coraux sont à l’origine de la fragilisation des squelettes. Leur développement naît en principe à leur source sur le sable ou le décor.
• Inhibition de la biominéralisation : La calcification des coraux, des algues corallines, des oursins, des coques de gastéropodes… se trouve réduite, voire stoppée. Cette inhibition est particulièrement visible sur les coraux fins à pousse rapide tels que Sériatopora hystrix qui ne présente alors plus ses pointes acérées.
• Fragilité du squelette : les scléractiniaires moins dense sont potentiellement plus fragiles.
• Brunissement des coraux : L’excès de phosphate à cause du développement des zooxanthelles se traduit également par un brunissement des coraux.
• Croissance des poissons : Elle est affectée dès 3 mg/l PO4.

2.4.3. Ratio azote N / phosphore P

Les tissus des êtres vivants se caractérisent par un ratio C/N/P en carbone, azote, phosphore dans leurs tissus, variable selon l’environnement. Ces éléments, mais ce ne sont pas les seuls, agissent ensemble. Par exemple il suffit d’une carence en phospore (facteur limitant), et le métabolisme des bactéries ne leur permet plus d’assimiler les nitrates. L’inverse est aussi vrai. S’écarter des ratios nuit à certaines espèces et profite à d’autres qui prennent l’ascendant. Cela se traduit, en aquarium récifal, par le respect d’un juste équilibre entre nitrates et phosphates de l’ordre de 100/1 à 150/1. Par exemple 0,05 mg/l PO4 et 5 à 7,5 mg/l NO3.

Un déséquilibre important de ce ratio, a fortiori s’il s’inverse avec un taux de phosphates supérieur à celui des nitrates, se manifeste par un développement d’algues indésirables, de cyanobactéries et à terme, de dinoflagellés. Et nous l’avons tous constaté à nos dépends : des déséqulibres chimiques, même résolus, peuvent en entrainer d’autres, biologiques, bien plus difficiles à solutionner.

Pour mémoire, ce ratio est expérimental et ne doit pas être confondu avec la valeur du rapport de Redfield N/P 16/1 lequel, rappelons-le, concerne la moyenne relevée spécifiquement dans le phytoplancton océanique. De plus ce dernier exprime un rapport molaire (16 atomes N pour 1 atome P). Le ratio de Redfield des deux composés exprimés en mg/l serait 7/1.

3. Mesurer les PO4

La gestion des phosphates doit bien considérer que la mesure du taux de phosphates inorganiques dissous dans l’eau ne reflète qu’une partie du flux global. En effet les végétaux, sédiments, précipitations, dissolutions… contribuent au cycle, en absorbent une partie pour en remettre dans le circuit. C’est ainsi que l’on peut avoir un développement algal même avec peu de phosphates mesurés. Cette part est invisible par les tests classiques et parfois suffisamment importante pour impacter le cycle dans l’aquarium. Ainsi on peut vérifier le taux de phosphates dans l’eau mais aussi sur les éléments du décor.

3.1. Tester les PO4 fixés sur le sable et les roches calcaires

On peut vouloir tester les substrats calcaires, soit que l’on doute, soit que l’on souhaite recycler des pierres usagées. Personnellement, je réalise un test colorimétrique d’une eau mise en contact avec le substrat (sable ou pierres), dans des proportions réalistes :

1. Préparer un volume d’eau salée fraîchement préparée, exempte de phosphates.
2. Introduire un volume de sable (ou pierre) sec, correspondant à celui de l’aquarium. Par exemple 15 mm dans un récipient de 20 cm de hauteur si on prévoit 4 cm dans un aquarium de 55 cm de hauteur d’eau.
3. Agiter fortement
4. Laisser décanter plus de 2 h.
5. Réaliser le test colorimétrique.

La méthode thermique Fauna marin consiste à réaliser un test colorimétrique sur de l’eau du bac chauffée proche de l’ébullition et le comparer avec le test sur l’eau issue directement du bac pour en déduire un "facteur de dépôt".

3.2. Tester les PO4 dissous dans l’eau

Les tests colorimétriques classiques du hobby permettent d’évaluer l’évolution de la teinte de l’eau après formation d’un complexe coloré avec des réactifs spécifiques.  Ils ne mesurent que les orthophosphates (inorganiques) dissous qui ne reflètent qu’une portion des phosphates en excluant les formes inorganiques non dissoutes et organiques. Il existe des test phosphates organiques cependant relativement complexes et coûteux.

Les photomètres procèdent du même principe que les colorimètres sauf que l’analyse de la coloration n’est pas visuelle mais résulte de la mesure de l’intensité lumineuse résiduelle, non absorbée, d’un faisceau lumineux après avoir traversé l’échantillon. L’appareil produit un spectre rayonnant adapté et une échelle de mesure calibrée pour chaque type de produit. Les modèles diffèrent par leur sensibilité et le protocole de mesure.

Photomètres pour aquariophilie eau de mer

L’analyse par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS), technique analytique puissante et précise permet de déterminer la concentration d’éléments présents dans un échantillon d’eau de mer à très faibles concentration. La limite de détection du phosphore est environ 0,2 µg/l. L’ICP mesure l’élément phosphore, qu’il soit sous forme organique ou inorganique. La différence avec un test phosphate permet de déduire la part organique.

4. Prévenir et maîtriser les phosphates

Avant de poursuivre, il faut bien être conscient que toute modification du taux de phosphate, de quelque manière que ce soit, impacte l’ensemble du système. Il convient de procéder méthodiquement et progressivement, en mesurant les nutriments qui peuvent évoluer vite, et en observant la réaction des invertébrés qui évolue plus lentement, à l’échelle de quelques semaines. En effet, l’activité bactérienne et les algues s’adaptent, avec eux les nitrates, les oligoéléments évoluent, de nouveaux équilibres biologiques s’installent, avec quelques réactions chimiques. Aussi, les actions sur les phosphates ne devraient se limiter qu’au juste nécessaire pour retrouver une situation stable, sans perfusion.

4.1. Augmenter le taux de phosphates

En principe on ne supplémente pas le phosphore régulièrement. Les phosphates étant un élément essentiel d’un système équilibré, ils doivent être naturellement stables. Afin d’obtenir un taux minimum vital, il est parfois nécessaire d’augmenter ponctuellement le taux de phosphates, notamment dans les aquariums très peu peuplés en poissons. Cette opération doit, bien entendu, se réaliser sous contrôles réguliers.

• Additifs phosphatés commerciaux : les suppléments (phosphate de sodium, de potassium, sels de phosphate divers, acide phosphorique), souvent dénommés "phosphate plus", permettent d’augmenter les phosphates dans les aquariums récifaux. Généralement disponibles sous forme de solutions liquides ou de poudres, doivent être dosés strictement et conformément aux instructions du fabricant.
  Des substrats nutritifs permettent de libérer lentement des nutriments, y compris des phosphates, dans l’eau au fil du temps. Utilisés comme engrais pour les aquariums d’eau douce plantés, il n’existe pas à ce jour de produit similaire pour l’aquarium récifal.
• Solution phosphatée DIY : réaliser une solution à 0,1 % de PO₄ (calculateur Calculateur Supplémentation) avec l’un des produits suivants :
  • Dihydrogénophosphate de potassium (monopotassique) : diluer KH₂PO₄ à raison de 1,43 g/l d’eau osmosée.
  • Hydrogénophosphate de potassium (dipotassique) : diluer K₂HPO₄ à raison de 1,83 g/l d’eau osmosée.

  1 ml de cette solution augmente les PO₄ de 10 µg/l (0.01 mg/l) dans 100 litres d’eau de l’aquarium.

• Alimentation plus importante  : Augmenter la quantité, la fréquence et la variété d’alimentation des poissons et des invertébrés avec des aliments riches en phosphates.
• Réduire l’éclairage  : cela réduit la croissance des algues consommatrices de phosphates, si elles sont déjà présentes. Une méthode à éviter dans le cas contraire.
• Réduire les changements d’eau  : Pour ainsi accumuler les déchets organiques.
• Réduire l’écumage : afin de moins exporter les bactéries assimilatrices de phosphates. Les phosphates organiques resteront dans le circuit pour être plus tard minéralisés en phosphate inorganique dissous.
• Réduire ou supprimer tout traitement antiphosphate : c’est une évidence.

4.2. Diminuer les phosphates

La réduction des phosphates procède différemment selon que l’on vise les phosphates inorganiques ou organiques dissous.

4.2.1. Précipiter les orthophosphates inorganiques

Le phosphore se lie très facilement à de nombreux éléments. En présence de calcium il se forme un phosphate de calcium Ca₃PO₄², l’hydroxyapatite (présente dans nos os et dents), un composé très dur et insoluble. La précipitation se produit plus aisément en présence d’alcalinité KH, pH et PO4 élevés. L’apatite précipite dans la colonne d’eau sous forme de flocons que l’on peut extraire par la filtration et également par écumage quand les flocons s’enrobent de matières organiques. Le phosphate de calcium se lie aussi aux substrats calcaires (sable, roche). Il est alors difficilement soluble et il y a peu de risque à le retrouver solubilisé dans l’eau.

Quelques principes pour la précipitation des phosphates :

• Précipiter avec hydroxyde de calcium : on peut volontairement et efficacement provoquer la précipitation à la sortie d’un réacteur à hydroxyde de calcium (RAH) où les conditions de sursaturation sont réunies. Ce ne sera pas le cas à la sortie d’un réacteur à calcaire (RAC) du fait du pH plus faible lié au CO₂.
• Précipiter avec des additifs de nature à augmenter pH et carbonates.
• Filtrer les floculations : issues de la précipitation naissante dans la colonne d’eau.
• Maintenir pH et KH : conserver des valeurs de pH et alcalinité KH à un niveau stable et suffisant 8 dKH et 400 mg/l Ca pour limiter le risque de remise en solution.

4.2.2. Limiter pollueurs et pollutions

• Population de poissons adaptée : Le métabolisme de poissons de grosse taille ou surpeuplé produit des déchets qu’il faut traiter.
• Nourriture adaptée : c’est une des causes principales. Toute nourriture introduite dans le bac est source de pollution. Réduire l’apport de nourriture et, si besoin, rincer la nourriture congelée à l’eau du robinet dans une épuisette fine. Une simple boîte d’artémias vivants contient un taux de phosphates de 2 mg/l, soit 0,12 mg par boite de 60 cl. Ce n’est rien considéré au volume du bac, mais jour après jour… Les coraux eux, devront être nourris spécifiquement en limitant la dissémination de nourriture liquide dans l’eau.
  Il faut toutefois noter que l’apport de PO4 par le biais de nourritures congelées peut être parfois nécessaire au développement de la microfaune et des bactéries bénéfiques dans le cycle du phosphate. L’observation du bac conduira à la meilleure attitude.
• Eliminer les déchets, réduire les sédiments : vérifier l’absence de décès chez les poissons ou les détritivores. Eliminer les algues en décomposition, elles relâchent des minéraux sources de phosphate. De la même manière, élaguer le refuge algal.
  La population de détritivores nettoie les substrats et remet en suspension les sédiments riches en phosphore.
• Brassage, débit d’eau : dans cette logique le brassage permet de décoler et maintenir les sédiments dans la colonne d’eau et la circulation de les évacuer vers la cuve de traitement.
• Chaine alimentaire : assurer la continuité de la chaine alimentaire vers les microorganismes (détritivores, méiofaune, bactéries) de manière à réduire progressivement les déchets.
• Filtration mécanique  elle extrait les déchets organiques avant leur décomposition.
• Eau de complément : privilégier l’eau correctement osmosée à l’eau du réseau ou de source aux taux de phosphates aléatoires. Même à taux très faible les phosphates peuvent s’accumuler pour atteindre des taux élevés.
  Augmenter la fréquence ou le taux réduit provisoirement les phosphates en solution, le temps de trouver un équilibre.
• Sel de préparation et additifs : des sels de mauvaise qualité, et certains kits de supplémentation contiennent des phosphates.
• Granulat calcaire du RAC : à part le carbonate de calcium synthétique (Calcialith), les granulats calcaires naturels contiennent plus ou moins de phosphate. Le RAC même s’il apporte calcium, strontium et magnésium peut à son faible pH, avec un granulat de mauvaise qualité, dissoudre et libérer les phosphates liés au substrat. il convient d’éliminer les éventuels bris de coquilles.

4.2.3. Déphosphater sable et pierres

Les sables calcaires grossiers issus de squelettes coralliens contiennent tous du phosphate en quantité variable. Les sables d’aragonite fins en sont normalement dépourvus tout comme les carbonates de calcium synthétiques (Calcialith…). Les coquilles de mollusques sont elles, fortement chargées. Avant d’introduire un sable, il est préférabble de vérifier et, si besoin trier manuellement tout ce qui ne semble pas calcaire.

L’accumulation et la fixation des phosphates sur le sable s’établit au cours du temps. En effet, le sable calcaire facilite la coprécipitation de phosphate de calcium à sa surface. L’eau de l’aquarium étant assez chargée en phosphate (par rapport à l’eau naturelle) une quantité de précipité s’accumule sur chaque grain de sable.

4.2.4. Réduire les phosphates par voie biologique

Cette voie consiste à exploiter l’aptitude des organismes vivants à assimiler le phosphore sous forme organique et les extraire à leur décès, avant qu’ils ne deviennent disponibles dans l’eau sous forme inorganique.

Microfaune

La microfaune, le zooplancton, le phytoplancton… assimilent les phosphates et seront éliminés à leur mort par décantation, siphonage et écumage.

Bactéries accumulatrices de phosphates (PAB)

Les PAB accumulent le phosphate dans leurs cellules, au-delà de leurs besoins immédiats comme nombre de bactéries, généralement sous forme de polyphosphates, plus ou moins selon l’espèce, et parfois selon l’environnement. Cette réserve leur est utile pour répondre à des besoins divers : stockage d’énergie, réserve de nutriments, adaptation aux fluctuations et stress environnementaux. On a donc avantage à entretenir la population et la diversité du spectre bactérien par ajouts occasionnels de bactéries diverses, voire issues du milieu marin, par l’entretien de la masse bactérienne, en assurant la disponibilité en nutriments C/N/P.

En général il suffit d’ajouter du carbone, l’azote et le phosphore étant largement disponibles. Ceci peut se réaliser directement dans l’aquarium ou mieux, de façon plus maitrisée, dans un réacteur à bactéries (RAB). Les apports de carbone organique sont assurés par l’ajout d’alcool, d’acides, de sucres… tels que vodka, vinaigre, sucre (méthode VSV), ou de solutions du commerce telles que NO₃-PO₄-X de RedSea. Comme l’explique Sharon Ram dans la publication RedSea, le Nopox contient plusieurs composants carbonés ainsi que des cofacteurs enzymatiques indispensables au métabolisme des bactéries et propres à développer des PAB. Les biofilms générés, riches en phosphore, finissent par se désolidariser du substrat pour être efficacement éliminés par écumage.

On veillera dans ce processus à ne pas réduire trop rapidement les nitrates par rapport aux phosphates au risque de voir se développer des cyanobactéries. Certaines bactéries se développent plus ou moins selon le type de carbone. On évitera les préparations personnelles qui s’écarteraient trop des standards de manière à ne pas risquer de privilégier des bactéries pathogènes.

Cultures d’algues

Les végétaux utilisent les phosphates comme engrais. Les algues supérieures, cultivées dans un refuge à algues, permettent d’absorber quantité de nutriments en plus d’établir une faune indispensable au cycle du phosphore. Ce processus impose quelques précautions :

• Elaguer régulièrement les algues avant leur décomposition pour exporter nitrates et phosphates.
• Maitriser les autres nutriments influents (azote, fer…).
• Le refuge algal devient un facteur aggravant quand le taux de phosphate est faible.
• La lyse de certaines algues (caulerpes) lors de leur reproduction, povoque une augmentation de phosphates. L’écumeur doit être réactif.

4.2.5. Ecumer les matières chargées de phosphore organique

L’écumeur correctement dimensionné est quasiment le seul moyen de traiter les phosphates organiques. Il permet d’exporter les organismes (bactéries, microfaunes, vivantes ou mortes, excrétions…) ayant accumulé du phosphore, avant qu’ils se décomposent en phosphate, nitrate, sulfate, etc. Bien sûr, sous réserve que le spectre bactérien contienne des espèces bactériennes fixatrices ou accumulatrices de phosphates. Les orthophosphates inorganiques quant à eux, ne peuvent être évacué par ce système, leur charge ionique ne permettant pas une attraction à l’interface air/eau.

4.2.6. Traiter avec des anti phosphates

Liants métalliques divers

Dans l’eau, les ions phosphate peuvent se lier à divers ions métalliques pour former des précipités ou des complexes solubles. Certains métaux réagissent plus facilement avec les phosphates que d’autres, tels que les phosphates de calcium, de fer, de magnésium, etc.
Parmi les composés destinés à lier les phosphates : le chlorure ferrique, le chlorure de lanthane, le sulfate d’aluminium, l’alun un sel d’aluminium et de potassium floculent les phosphates qui peuvent être éliminés par l’écumeur, parfois enrobés de matière organiques. Le commerce aquariophile n’identifie pas de tels produits pourtant communs dans les systèmes de traitement des eaux.

• Chlorure ferrique FeCl3 aussi appelé chlorure de fer(III), perchlorure de fer ou trichlorure de fer. Le fer trivalent (Fe³⁺) précipite rapidement les orthophosphates. La réaction : Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄(s) aboutit au phosphate ferrique (FePO₄) insoluble. S’agissant d’une molécule chimique on sait doser exactement la quantité nécessaire pour extraire une quantité de PO4. La précipitation est instantanée, sous forme de flocons (floculation) extraits par filtration 200 µm et écumage. Il est d’usage de doser la quantité répartie dans la journée et en amont des filtrations. Le précipité dosé justement ne s’accumulant pas dans l’aquarium, il présente tous les avantages des résines ferriques sans leurs inconvénients.
  Préparations commerciales : Turtle System Phosphates REMOVER  rare fabiquant à préciser la composition. Salifert Phosphate eliminator s’avère efficace, comme d’autres marques qui ne précisent pas leur contenu.
  Solution DIY : à partir de Chlorure de fer III, en prenant toutes les pécautions (gants, lunettes…) liées à la manipulation de solutions acides. 0.2 ml de cette solution précipitent 0.01 mg/l de PO4 dans 100 litres d’eau de l’aquarium.
  Ne pas réduire les PO4 au-delà de 0,02 mg/l par jour. La solution peut être réalisée :
  • Á partir de cristaux solides brun/orange de chlorure de fer (III) Hexahydraté (FeCl3 · 6H2O). Peser 14,2 g FeCl3·6H2O dans 1 litre d’eau osmosée.
  • Á partir de liquide brun foncé dilué à 40%  chlorure ferrique 40%. Le concentré est corrosif, il faut toujours l’ajouter dans l’eau osmosée, et non l’inverse. Pour préparer 1 litre de soution, peser 21,5 ml de concentré 40 % dans 978,5 ml d’eau osmosée.
• Oxydes ferriques granulaires (GFO) : Star du traitement anti phosphate par sa simplicité et efficacité. Les ions négatifs des phosphates se lient aux ions positifs des oxydes ferriques. L’adsorption du phosphate se poursuit jusqu’à saturation des liaisons. Il convient d’ôter le média après un laps de temps qui dépend de la concentration en PO4. Les réactions peuvent également produire des précipités insolubles éliminés par filtration mécanique et décantation ou accumulés dans l’aquarium.
  Ce produit, de couleur brun rougeâtre à presque noir, peut conduire à une augmentation du taux de fer dans l’eau, apparemment sans effet négatif sur le développement des algues, l’effet antiphosphate prenant le dessus. Il s’avère également susceptible de relarguer une partie de ce qu’il a adsorbé. Il convient de ne pas laisser le média dès qu’il a perdu son efficacité. On a pu lui reprocher des précipitations locales de carbonate de calcium à proximité. La prudence conseille de ne pas laisser le média à côté de pompes surtout avec un KH élevé.
  Le commerce dispose de nombreux oxydes ferriques : hydroxydes de fer Rowaphos de Rowa, PowerPhos Fauna marin, Microbe Lift Phos-Out 4, Colombo Phosphat minus et PhosEx Ultra de JBL… qui propose une version pour bassin, économique et performante en récifal. Tous ces produits ne sont pas égaux, ils se différencient par la granulométrie et surtout, certains contiennent une proportion non négligeable de fines poussières susceptible de se déposer sur les décors et animaux sessiles. Le rinçage préalable des granulés, de préférence à l’eau salée, est impératif.
• Chlorure de lanthane : les ions lanthane réagissent pour former un précipité insoluble de phosphate de lanthane sous forme de floculats extraits par l’écumeur, la filtration mécanique ou la décantation. Le chlorure de lanthane doit être injecté avec un système de mélangeage et très régulièrement pour assurer une parfaite filtration dès la floculation et de manière maitrisée, le lanthane devenant toxique pour les invertébrés par bioaccumulation ou accumulation dans les sédiments. Certains commerçants ne semblent pas s’inquiéter de ce risque dans leurs préconisations. Parmi les produis : Tridacna lanthane, Grotech Remophos, Colombo Phosphate algae EX et potentiellement Salifert Phosphate eliminator dont je retiendrai la bonne efficacité, notamment en présence de taux élevés de PO4. La société Neo3plus propose un équipement pour délivrer le chlorure de lanthane en toute sécurité.   
• Paille de fer : Pour mémoire, on peut citer la paille de fer, autrefois utilisée de manière très efficace, déposée dans un panier ouvert, non percé, dans la cuve technique. Son action rapide peut blanchir l’eau les premières heures puis s’éclaircir, sans incidence néfaste sur l’équilibre de l’eau. L’inconvénient majeur est l’oxydation rapide des fibres métalliques et la limaille que l’on retrouve dans l’aquarium, noircissant le décor si l’on n’a pas pris la précaution d’interposer des filtres mécaniques. Les granulés GFO ont été de ce point de vue une avancée appréciée.
• Oxydes d’aluminium : également très efficace les oxydes ou hydroxydes d’aluminium procèdent du même principe que les oxydes métalliques. Puissant antiphosphate, il agit en quelques jours. A placer dans une chaussette en aval de l’écumeur (il nuit à son fonctionnement). Retirer lorsque le l’objectif est atteint, l’élément aluminium introduit dans l’eau devient toxique au-delà d’un certain seuil. Des aquariophiles ont relaté une irritation des coraux par du produit non dissout. Les oxydes ferriques ne présentent pas de tels risques. Suivre également une éventuelle chute du potentiel Redox. Parmi les produits du commerce : Phosguard de Seachem, Microbe Lift Sili-Out 2…

Zéolithes (silico aluminates)

Bien que n’étant pas utilisées lors de traitements antiphosphate, elles contiennent de l’aluminium en mesure d’en adsorber lentement.

Charbon actif

Le charbon actif adsorbe les phosphates en surface, comme de nombreux composés. Son efficacité dépend du type de charbon actif utilisé et de la concentration de phosphates dans l’eau, rapidement saturé à forte concentration. Sélectionner un charbon actif certifié sans phosphates. On peut tester le charbon après trempage d’une petite quantité dans une eau déminéralisée.
Bien que ce ne soit pas le meilleur moyen d’éliminer les orthophosphates inorganique, il a l’avantage de fixe efficacement les matières organiques contenant du phosphate (phospholipides).

Polymères organiques

Dits séquestrants ou agents de complexation, ils agissent en formant des complexes avec les ions phosphate, réduisant ainsi leur concentration dans l’eau : polyacrylates ; polyphosphonates, polymères naturels (chitine) ; polyamines, polyéthylèneimine… Leur efficacité reste à démontrer sur les orthophosphates. Les polyelectrolytes cationiques sont utilisés pour améliorer la floculation en complément des coagulants métalliques semblent plus efficaces. Ils sont parfois associés à des contre-ions tels que les chlorures (Cl⁻) ou les sulfates (SO₄^2-) pour une meilleure solubilité dans l’eau.

Résines échangeuses d’ions

Polymères de synthèse, elles éliminent les phosphates de l’eau par échanges d’ions, comme leur nom l’indique. En aquariophilie, compte tenu de la charge en composants de l’eau de mer, elles seraient très rapidement saturées. On les réserve donc au traitement de l’eau douce après osmose.

5. Synthèse de la maintenance des phosphates

Pour clore cette publication, ce tableau résumé.

Bonne lutte !

6. En savoir plus

• Comprendre les phosphates – magazine Zebrasomag n°5
• Phosphate and the Reef Aquarium Reef keeping (Randy Holmes-Farley)
• Short Take: Calcium Reactor Substrate — Phosphate Levels. Greg Hiller. Advanced Aquarist, volume II, 2003.
• Phosphate and the Reef Aquarium Randy Holmes-Farley Reefkeeping 09/2008
• Absorption et devenir du phosphore au sein de la symbiose corallienne Claire Godinot – Thèse 06/2013
• Les formes de phosphore particulaire et sédimentaire en environnement côtier. Méthodes d’analyse, biodisponibilité, échange Françoise Andrieux-Loyer – Thèse 6 mai 1997
• Le phosphore dans les sédiments aquatiques : formes géochimiques et méthodes d’identification, Françoise Andrieux – Ifremer, 05/1991
• Le cycle aquatique du phosphore Carlos Cabrera – Cap récifal 06/2021
• Microbes and the Marine Phosphorus Cycle, Sonya T. Dyhrman – 06/2007
• Effects of elevated nitrogen and phosphorus on coral reef growth,
  Donald W. Kinsey, Peter J. Davies. Limnology and Oceanography 09/1979
• Contribution à l’étude du métabolisme bactérien dans l’enlèvement biologique du phodphore des eaux usées, LmaHfoud Asmlal – Université Sherbooke 10/1996.
• Réduction des nitrates et phosphates par dosage du carbone, Sharon Ram – RedSea

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Les constituants l’eau de l’aquarium, éléments majeurs et oligoéléments, peuvent avoir un impact parfois non négligeable sur la bonne santé du bac et celle de ses habitants, notamment les invertébrés, plus sensibles aux dérives mineures. Si les tests colorimétriques, photométriques permettent depuis longtemps de dégrossir la situation, les analyses de type ICP permettent aujourd’hui de mesurer assez précisément la constitution de l’eau. Cet article propose d »analyser la situation de l’aquarium récifal dans les grandes lignes et de choisir le ou les traitements adaptés.

1. Concentrations de base

1.1. Concentrations de l’eau de mer

Les valeurs de concentrations des éléments de l’eau de mer varient selon les sources. Bien que stables dans les océans, les niveaux évoluent selon les impacts environnementaux. Parmi les bases fiables, Franck Millero a collecté des informations en de nombreux points et profondeurs pour établir des moyennes exploitables. Elles sont reprises dans la figure 1.

La concentration des éléments de l’eau de mer est une référence chimique du milieu qui pourra satisfaire les organismes marins de l’aquarium : les poissons, les invertébrés et plus particulièrement les coraux. On ne peut en déduire que ces taux sont impératifs à la vie desdits invertébrés. En effet, par exemple on sait que le corail dispose dans l’eau de mer d’un réservoir d’éléments beaucoup plus important que le besoin réel du corail et que le corail est en mesure de réguler son prélèvement pour ses métabolismes. C’est le cas du calcium et des carbonates 4 à 6 fois plus concentrés que le besoin pour la calcification, ce qui laisse une marge pour supplémenter sans trop craindre les petites dérives. Cependant, les organismes marins ont évolué pour vivre dans les conditions de l’eau de mer, avec ses caractéristiques propres, et nous ne savons pas encore tout de l’importance de chaque élément dans leurs métabolismes. Aussi la prudence conduit à reproduire au mieux la constitution de l’eau de mer.

1.2. Concentrations pour les coraux

Concernant les macroéléments de nombreuses sources scientifiques permettent d’établir des fourchettes de valeurs acceptables pour les coraux. L’aquariophile récifaliste exploite également ses observations dans le cadre particulier de sa maintenance. On doit être prudent avec les extrapolations qui pourraient être faites hors de ce contexte.

Il existe cependant parfois peu d’informations fiables concernant les limites admissibles pour certains oligoéléments. Elles sont issues d’observations en aquarium et le plus souvent de publications scientifiques traitant d’invertébrés sensibles, extrapolées à nos coraux.

L’impact peut être négatif pour plusieurs raisons.

• Une carence : à trop faible concentration, un oligoélément peut rompre un métabolisme faussant ainsi toute analyse à l’échelle macrométrique. L’élément dans l’aquarium peut être consommé par les organismes, précipité, oxydé, transformé en nouvelles molécules par réaction avec d’autres éléments.
  Une concentration indétectable peut être le résultat acceptable d’un flux de consommation par les processus métaboliques. Mais il peut signifier aussi un dysfonctionnement du métabolisme pouvant générer des stress et à terme la mort du corail.
  Pour certains éléments, les limites de détection des analyses ICP sont parfois supérieures à leurs taux naturel dans l’eau de mer.
  Le résultat est-il pour autant inexploitable ? En général, il y a peu de risque pour l’animal à dépasser leurs valeurs in situ, jusqu’à détection par l’ICP d’un niveau qui reste faible. On a ainsi l’assurance qu’il n’y a pas de carence (précipitations et transformations chimiques incluses), et le risque de léger surdosage est bien moindre que celui de carence. Les Solutions d'(oligo)éléments complémentées ponctuellement ou supplémentées quotidiennement permettent d’assurer une eau chimiquement "conforme".
• Un excès : un élément indispensable peut s’avérer toxique au-delà d’un seuil. L’interprétation de valeurs hors limite est encore incertaine. L’expérience montre que des coraux supportent des limites bien au-delà des valeurs maximales admises. C’est le cas de l’iode. Mais comme chacun sait, la résistance d’un corail dépend de nombreux facteurs et l’accumulation de stress, même minimes individuellement, peut affaiblir le spécimen. La prudence est requise.

La figure 1 résume les informations actuelles issues de rapports scientifiques et de préconisations de professionnels de l’aquariophilie récifale. Il s’agit d’une synthèse provisoire sur un sujet dont il reste encore beaucoup à découvrir. Le tableau pourra évoluer selon les informations.

Pour chaque élément le risque est exprimé selon sa carence (couleur jaune), son excès (couleur rouge), et aussi selon que l’effet affecte la croissance tissulaire, la croissance squelettique (la calcification), et les couleurs du corail. Si certains éléments doivent être maintenus au-dessus, ou au-dessous d’un seuil, d’autres devraient rester dans une plage, sans carence ni excès (cases jaunes et rouges). L’aquariophile peut judicieusement corriger les dérives qu’il juge nécessaire.

2. Actions

Selon les résultats, nous devons agir :

• Une carence nécessite de compléter le produit administré soit ponctuellement, soit régulièrement pour subvenir aux consommations naturelles (chimiques et biologiques) dans l’aquarium. Le commerce propose des produits individuels (Tridacna, ATI…) en poudre ou dilués avec les recommandations de dosage.
• Un excès impose parfois une dilution par des changements plus ou moins massifs de l’eau du bac, ou la mise en place de produits absorbants ou adsorbants (figure 2).

La figure 2 inventorie plusieurs modes d’actions. Quelques produits sont cités, seulement pour clarifier la compréhension. Le commerce aquariophile propose tant de solutions qu’il est impossible de les commenter toutes en bonne connaissance. Des forums internet compétents de même que des groupes de discussions de récifalistes avertis répondront plus précisément. Le tableau pourra évoluer en fonction des expériences acquises.

En savoir plus

• Chemical oceanography, Frank J. Millero – CRC Press,

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Dans les océans

Aspects chimiques

Avec en moyenne 1285 mg/l le magnésium est, après le sel et les chlorures, l’ion le plus présent dans l’eau de mer. Il représente en masse trois fois plus que le calcium à 420 mg/l.

Le magnésium est présent dans l’eau de mer sous forme d’ion Mg²⁺, avec deux charges positives, comme le calcium Ca²⁺. Ses ions sont libres, associés à environ 8 molécules d’eau. 10 % sont liés à d’autres molécules : sulfate MgSO₄, bicarbonate MgHCO₃⁺, carbonate MgCO₃, fluorure MgF, borate MgB(OH)₄⁺ et hydroxyde MgOH⁺. Ce taux est faible mais suffisant pour interagir dans de nombreuses réactions chimiques dans l’eau de mer.

C’est par exemple le cas avec le carbonate : lié ioniquement au magnésium il devient plus stable. Les précipitations sont ralenties et le il supporte des concentrations beaucoup plus élevées sans précipiter. Cet aspect est particulièrement intéressant dans le milieu réduit d’un aquarium, comme on le verra.

Aspects biologiques

La concentration de magnésium dans les organismes, les tissus, est à peu près proportionnelle à celle de l’eau de mer, indépendamment de ce que le squelette contient. On peut l’expliquer par l’importante disponibilité de cet élément dans l’eau de mer et la capacité des organismes à le concentrer.

Le magnésium est crucial pour de nombreuses fonctions biologiques :

• Calcification : elle représente l’essentiel du magnésium assimilé par les coraux hermatypiques. Il pénètre en lieu et place du calcium, sans que l’on sache si le corail maitrise cette substitution ou s’il la subit. On lui attribue le rôle du contrôle de la calcification en empêchant la précipitation rapide du carbonate de calcium.
  D’une manière générale chez tous les organismes calcificateurs, la quantité de magnésium qui pénètre dans les éléments bio minéralisés (squelettes, coquilles…) de carbonate de calcium est en relation avec le taux de magnésium de l’eau. Elle varie cependant selon les espèces suivant l’environnement et des facteurs biologiques. Par exemple la matrice organique du squelette en affecte la concentration lors de la calcification. On mesure de  0,05 % à 4,4 % de magnésium chez les coraux scléractiniaires, les gastéropodes (bénitiers…), les algues calcaires (corallines) et les crustacés.
• Régulation enzymatique : Le magnésium (Mg) joue un rôle crucial dans la régulation enzymatique des coraux. Il agit comme un cofacteur pour de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme cellulaire. En particulier les enzymes qui catalysent des réactions impliquant l’ATP (adénosine triphosphate), la principale source d’énergie des cellules. Il stabilise les molécules d’ATP et permet leur utilisation efficace dans les processus énergétiques.
• Synthèse des pigments : Le magnésium est un composant de la chlorophylle dans les algues symbiotiques (zooxanthelles) vivant dans les tissus des coraux. Ces algues effectuent la photosynthèse et fournissent des nutriments essentiels aux coraux. Une carence en magnésium pourrait donc affecter la santé des zooxanthelles et, par conséquent, celle des coraux.
• Maintien de l’équilibre ionique : Le magnésium contribue à l’équilibre ionique et à l’osmolarité des cellules coralliennes. Il participe à la régulation des gradients de concentration d’autres ions, comme le calcium crucial pour la formation du squelette calcaire des coraux.

Le taux de magnésium dans l’eau de mer représente une réserve largement suffisante pour couvrir les besoins métaboliques quotidiens des coraux et autres organismes marins. Cette concentrations élevée permet aux coraux de calcifier efficacement et de maintenir leurs fonctions physiologiques essentielles sans être limités par la disponibilité de ces ions, assurant ainsi un environnement stable et propice à leur croissance et à leur santé.

En aquarium marin et récifal

Le magnésium limite la précipitation du calcium et des carbonates

La précipitation dans l’eau du calcium et carbonate en carbonate de calcium CaCO3 a pour effet de réduire la dureté carbonatée KH et avec elle le risque de voir le pH chuter à niveau inacceptable pour les métabolismes.

Pour mémoire, la précipitation du CaCO₃ dans l’eau de mer s’initie de plusieurs manières : dès que le calcium ou le carbonate dépasse son seuil de saturation ; quand le pH est élevé, le bicarbonate se convertit alors en carbonate, sa concentration augmente ; une élévation de température diminue la solubilité du CaCO₃ en plus de changer l’état du bicarbonate en carbonate. Une fois amorcée, cette précipitation se poursuit. Ceci, dans l’aquarium ou dans des zones localisées.

Pour l’expliquer succinctement… le magnésium, sous forme carbonate de magnésium Mg(CO₃) très facilement soluble et disponible, attiré par les ions carbonates déjà liés au calcium, inhibe la formation naissante de cristaux de CaCO3. Dans la couche superficielle saturée de carbonate de calcium et magnésium CaMg(CO₃)₂  ou dolomite, la nucléation de Ca et carbonates devient difficile. La réaction est ralentie à un niveau tel qu’il n’existe plus de risque de précipitation en aquarium.

Cet aspect prend une importance particulière dans le milieu confiné de l’aquarium où les dérives sont omniprésentes.

Les liaisons ioniques entre magnésium et carbonates, améliorent donc la stabilité de ce dernier. De manière considérable, le magnésium limite les risques de précipitation en même temps qu’il la ralentit. Ce faisant le magnésium permet de maintenir calcium et carbonates à une plus haute concentration. L’effet tampon pH s’accentue et permet de le maintenir le pH à niveau plus élevé 8,0 à 8,5 et de manière plus stable, notamment durant les fluctuations diurnes et nocturnes.

On le comprend, le magnésium a un impact important sur l’équilibre biologique et chimique de l’aquarium. dans l’aquarium, le maintien du taux dans une plage normale suffit largement aux besoins des réactions et des métabolismes. Des variations de l’ordre de 30 mg/l ne sont pas un problème et les différents apports permettent normalement de compenser les consommations. Il en va autrement quand on réduit les apports par des changements d’eau peu fréquents (supérieur à 6 mois). Un appauvrissement progressif s’installe et impose de supplémenter, comme on le verra.

Sources de magnésium dans les aquariums marins

• Sels synthétiques : les sels contiennent toujours du Mg. pour autant, leur dosage n’est pas le même : certains sont déficients quand d’autres dépassent le standard de l’eau de mer naturelle.
• Supplémentation Réacteur à calcaire RAC : Les différences de taux dans les sédiments expliquent les teneurs variables dans les substrats ARM sédimentaires utilisés.
  Il en est de même du carbonate de calcium synthétique (Cacialith, Korlith..) contenant des taux variables même si le taux est plus faible < 0,5 %. Les branches de coraux en RAC (fingers…) apportent egalement une part de Mg, au maximum 4 % de Mg du squelette dissout. Cet apport peut être suffisant, ou pas selon la densité et les espèces de calcificateurs du bac.
• Supplémentation Réacteur à hydroxyde RAH : présence dans certains hydroxydes de calcium utilisés dans les réacteurs à hydroxyde de calcium (RAH). La quantité réellement dissoute est variable.
• Suppléments de calcium synthétique : certains carbonates de calcium contiennent du magnésium, en quantité variable, au stade d’impuretés ou intentionnellement ajouté par les fabricants. Cet apport en quantité indéterminée peut convenir au bac, ou pas.
• Nourriture pour poissons : le magnésium est présent dans de nombreux aliments, à des concentrations parfois élevées, sans que ces apports aient un impact significatif.
• Supplémentations ciblées : les kits de supplémentations multi composants permettent des apports de manière hasardeuse; les apports spécifiques de l’élément Mg via certaines molécules permet de mieux répondre au besoin.

Consommations du magnésium dans l’aquarium

La principale consommation du magnésium relève de la coprécipitation avec le carbonate de calcium. Dans une moindre mesure l’hydroxyde de calcium, utilisé dans le réacteur à hydroxyde (RAH) peut former avec le magnésium, de l’hydroxyde de magnésium et du carbonate de magnésium pouvant précipiter à pH élevé en sortie du RAH. Le réacteur à calcaire conduit au même appauvrissement. Sur le long terme il se produit une carence si le RAH ou le RAC est utilisé comme seul moyen de supplémenter en CaCO₃, surtout si les changements d’eau sont éloignés.

Maintenir le magnésium en aquarium

Mesurer le magnésium

Les apports et la consommation de magnésium diffèrent d’un aquarium à l’autre. Même si l’observation renseigne déjà sur la situation,
il est indispensable d’en mesurer régulièrement le taux,
on l’a vu, pour assurer les métabolismes des animaux et pour le maintien des taux de calcium Ca et de carbonates KH. Compte tenu de son impact, il convient de toujours ajuster le magnésium à niveau avant celui du calcium.

Le commerce propose plusieurs tests colorimétriques (Tridacna, Salifert, Tropic marin, JBL, Seachem…). Afin d’éliminer les risques de lecture et d’interprétation, privilégier ceux qui donnent directement le taux de Mg en mg/l, plutôt que d’autres nécessitant un calcul à partir d’une mesure conjointe Ca-Mg et des conversions d’unités. Une analyse type ICP permet de connaitre la concentration de magnésium avec plus de précision.

Le taux acceptable se situe entre 1250 et 1350 mg/l sans jamais être en dessous de 1000 mg/l (risque de chute du Ca et KH) ni dépasser 1600 mg/l.

Viser la concentration naturelle de l’eau eau de mer 1285 ppm dans une plage de 1250 à 1350 ppm.

Ajuster le taux de magnésium

Le tableau précise les conditions et les risques d’une dérive ainsi que les actions à mener si besoin.

Préparation pour remonter ponctuellement le magnésium

On utilise une combinaison de sulfate de magnésium (MgSO₄) et de chlorure de magnésium (MgCl₂). Eviter les formes anhydres, instables, telles que le chlorure de magnésium anhydre (MgCl₂). parmi les formes hydratées, les plus facilement disponibles sont le sulfate de magnésium heptahydrate (MgSO₄7H₂O),
et le chlorure de magnésium hexahydrate (MgCl₂6H₂O). Utiliser des produits de qualité pharmaceutique, disponibles en pharmacie ou dans le commerce aquariophile (Tridacna…). L’association de sulfate et de chlorure est préférable, elle permet de ne pas perturber l’équilibre ionique de l’eau. Dans le tableau de dosages, privilégier les options 1 ou 2 plutôt que
3 à 6 données pour information..

Mode d’emploi

1. Choisir l’option de traitement.
2. Doser le poids des composants avec calculateur magnésium.
3. Diluer les poudres en remuant dans environ 4 fois le poids d’eau
   distillée, déionisée ou osmosée. Les deux produits
   sont facilement solubles, la dilution d’une quantité importante de
   chlorure de calcium provoquant un léger dégagement de chaleur
   utiliser un récipient qui ne ramolisse pas.
4. Incorporer dans le bac ou la décantation doucement de préférence
   en goutte à goutte dans une zone brassée
5. Ne pas dépasser la quantité pour remonter 20 mg/l par jour.
6. Conservation : la préparation est stable, conservée dans un récipient opaque et fermé. Il est préférable de préparer la
   quantité juste nécessaire.

Calculateur magnésium

Supplémenter régulièrement le magnésium

La quantité de magnésium à fournir dans un aquarium ne dépend pas de celle du calcium, mais des organismes hébergés en densité, espèces. Elle peut rester stable, décliner ou augmenter au fil du temps. Les test donnent la conduite à tenir pour supplémenter le magnésium consommé.

Plusieurs modes de supplémentation sont envisageable :

• Changements d’eau réguliers, de 15 jours à mensuels avec un sel correctement dosé. Les fluctuations entre deux apports sont acceptables.
• Changements d’eau étalés, de l’ordre de tous les 2 ou 3 mois : procéder à des rattrapages selon les conseils décrits auparavant.
• Changements d’eau très étalés, tous les ans, voire pas du tout : ce choix impose de réaliser régulièrement un bilan chimique via des analyses ICP, d’en déduire la consommation moyenne en mg/l/j. Le Calculateur de supplémentation permet de déterminer les doses et les solutions à préparer. Celles ci sont injectées quotidiennement et automatiquement par pompe doseuse.

En savoir plus

• Aquarium Chemistry: Magnesium In Reef Aquaria Randy Holmes-Farley, Advanced aquarist, 2003
• Aquarium Chemistry: Magnesium And Strontium In Limewater Randy Holmes-Farley, Advanced aquarist, 2003
• Magnésium dans l’aquarium récifal (Ernst Pawlowsky)
• Magnesium part I et Part
  II (Craig Bingman)
• Incorporation du magnésium dans les squelettes calcitiques des échinodermes et des éponges hypercalcifiées, Julie HERMANS, 07/2010.

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Dans les océans

Aspects chimiques

L’eau de mer naturelle contient 8 mg/l d’ion strontium Sr²⁺. Ce métal alcalino-terreux est le cinquième élément le plus abondant en masse, dans la composition de l’eau de mer, après le sodium, le magnésium, le calcium et le potassium. La majeure partie du strontium est présente sous forme d’ions libres, seules des molécules d’eau y sont attachées. Chimiquement très proche du calcium (Ca²⁺) et du magnésium (Mg²⁺) avec deux ions, il diffère par sa taille et sa masse plus importantes, d’où une moindre solubilité de certains sels de strontium. Le carbonate de strontium (strontianite SrCO₃ ) est moins soluble que le carbonate de calcium CaCO₃ , qui à son tour est moins soluble que le carbonate de magnésium MgCO₃ .

Une petite partie, environ 10 % du strontium, se présente sous forme de paire d’ions solubles avec du sulfate SrSO₄ , la célestite, et des portions beaucoup plus petites sont associées à du bicarbonate SrHCO₃⁺ carbonate SrCO₃, fluorure SrF⁺, borate SrB(OH)₄⁺ et l’hydroxyde SrOH.

Aspects biochimiques

Strontium dans la biominéralisation du squelette corallien

On le trouve du strontium en faible proportion dans le squelette des coraux, environ 100 à 120 fois moins que le calcium. La moindre solubilité du strontium par rapport au calcium est probablement liée au fait que le strontium pénètre dans les squelettes des coraux et des organismes en général. Sur de nombreux points il se substitue au calcium dans le processus de biominéralisation durant la croissance du corail,de la même manière qu’il le fait sur les os humains, avec des effets similaires.

Les investigations sur le strontium sont facilement perturbées par son comportement similaire au calcium. Il semble jouer un rôle  dans l’acheminement du calcium vers les cellules ectodermiques. Il contribuerait à maintenir une concentration de calcium artificiellement élevée près de la surface des cellules ectodermiques. Il aurait un rôle dans le transport actif du calcium transmembranaire sans certitude..On a mesuré récemment sa contribution dans la matrice organique dans laquelle il structure l’orientation et la densité des cristaux d’aragonite naissants. Contrairement aux idées initialement émises, il n’améliore pas la vitesse de calcification. Celle-ci diminuerait au profit d’une plus grande densité et solidité. Le strontium améliore la calcification par le calcium. Il s’y substitue partiellement mais ne peut le remplacer. Finalement l’absorption du Sr suit le même schéma que celui du calcium. Ils utilisent les mêmes voies : tous deux inhibés par les mêmes molécules organiques qui bloquent certains transporteurs de protéines.

La construction du squelette dépend donc de processus biologiques complexes qui influent sur la composition du fluide calcifiant, d’où l’hétérogénéité du taux de Sr selon les espèces, et un ratio Ca/Sr variable. La température n’est donc pas le facteur unique responsable de l’hétérogénéité du squelette corallien.

Strontium dans le monde animal

De nombreux organismes utilisent du strontium dès lors qu’ils bio minéralisent un élément. Les acanthaires, micro-organismes planctoniques consomment du sulfate de strontium pour leurs épines. A leur mort ils coulent dans les couches sédimentaires profondes. Leur remise en solution reconstitue une partie importante du strontium dans les océans. Les radiolaires, protozoaires du zooplancton produisent une capsule. On peut citer les coquilles des mollusques (bivalves, gastéropodes…), l’os interne des céphalopodes (os de seiche), le squelette des poissons, l’exosquelette des coraux scléractiniaires… Les algues calcaire (corallines) métabolisent le strontium, certaines algues vertes aussi, parfois plus que le calcium, qu’il est question d’exploiter pour le traitement de déchets radioctifs.

En aquarium marin et récifal

Le tableau qui suit résume l’essentiel des paramètres relatifs au strontium, à suivre en aquariophilie récifale. Ils seront détaillés après.

Production de strontium en aquarium

Dosé
en laboratoire, on a pu constater que le taux de strontium est parfois maintenu sans ajout volontaire, signe qu’il y a des apports par ailleurs. Parmi les sources, on peut citer :

• Certains sels riches en Sr de 9 à 18 ppm, utilisés pour produire l’eau de mer destinée aux changements d’eau ou les remises à niveau.
• Beaucoup de suppléments pour calcium contiennent du strontium. Cela peut être le cas des aragonites sédimentaires de type ARM, potentiellement de l’hydroxyde de calcium ou intentionnellement ajouté par les fabricants dans leur solutions.
• La  nourriture pour poissons contient souvent du strontium mais, semble-t-il, pas assez pour avoir un impact significatif.
• Les algues métabolisent du Sr et du Ca dans un ratio différent des coraux. Leur développement peut justifier de déséquilibres.
• Le processus de fabrication de l’hydroxyde de calcium utilisé dans un réacteur RAH peut comporter du strontium résiduel.

Consommations de strontium en aquarium marin

On a pu constater que le taux de strontium pouvait régresser
à un niveau proche de zéro en six mois. Le taux
peut tout aussi rester stable compensé par les apports ci-dessus mais de manière non exhaustive tant les possibilités sont nombreuses. Parmi les sources de consommation, on peut citer

• Les sels synthétiques s’avèrent jamais déficients en strontium. Les bons sels actuels sont centrés
  sur la valeur de l’eau de mer, en moyenne 8 mg/l de Sr dans une plage de 7 à 12 mg/l.
• L’irrégularité du pourcentage de Sr dans les squelettes ainsi que le ratio Ca/Sr peut être un facteur déstabilisant quand il est employé sous forme aragonite issue de carrières sédimentaires (ARM) comme substrat de réacteur à calcaire.
• Une étude, a mesuré un ratio Sr/Ca extrêmement faible dans des bris de coraux substrat de réacteur à calcaire. Ce n’est donc la garantie absolue d’injecter exactement le taux correspondant à la calcification. Mais la consommation de Sr n’étant pas proportionnelle, et inférieure, à celle du calcium, un calcul montre qu’il peut rester suffisant dans ces situations. Une carence n’est cependant pas impossible.
• Le risque de carence est évident lorsqu’on utilise du carbonate de calcium synthétique (cacialith…).
• Assimilation par les
  organismes marins.
• Coprécipitation avec le calcium, dans les organismes et lors de la précipitation abiotique (non biologique) du carbonate de calcium.
• Elimination, le strontium étant lié à des matières organiques.

Toxicité du strontium

Peu d’études ont abordé la toxicité du strontium à taux élevé. Les invertébrés sont sensibles à des taux importants, de 300 à plus de 1000 ppm. Il en va autrement pour des larves, de crabes en l’occurrence, qui décèdent rapidement à 30 ppm. Ce taux est déjà bien trop élevé pour espérer un minimum de biodiversité dans l’aquarium. Il n’existe apparemment pas de risque aux niveaux pouvant être atteints dans un aquarium récifal. Pas de signe visuel jusqu’à 15 mg/l selon des témoignages.

Rajouter du strontium ou pas

Tout comme les autres constituants majeurs de l’eau de mer, on imagine mal
que cet élément puisse être ignoré par les récifalistes
amateurs de coraux hermatypiques. On sait expérimentalement que le taux de strontium dans le squelette augmente assez linéairement avec celui de l’eau de l’aquarium, ce jusqu’à des taux très importants de l’ordre de 300 mg/l. Mais rien ne dit ce qui est le mieux pour le corail.

Des témoignages font état de pertes de coraux, du fait de l’appauvrissement en Sr, par ailleurs facilement maintenus dans des conditions normales. Certains aquariophiles ont pu constater des
effets bénéfiques sur la croissance et la densification
du squelette d’Acropora et de coraux à croissance rapide tels que Montipora.

De nombreux retours d’expérience datent d’une époque, sans possibilité de réaliser un bilan chimique, on ne peut pas juger si l’ajout était réellement nécessaire, ou pas. Aujourd’hui, on sait mesurer avec précision ce paramètre, et si on établit une analogie avec les effets du strontium dans le renforcement du squelette humain, il semblerait assez logique de le maintenir à taux naturel.

Il est fait état d’un impact sur la couleur, notamment le bleu qui perd en intensité.

Mesurer le taux de strontium

1. Les tests colorimétriques aquariophiles existent (Seachem, Salifert…),
   malheureusement leur utilisation est assez longue, complexe et l’erreur fréquente.
   Il est nécessaire de réaliser plusieurs déterminations
   à blanc pour mieux évaluer le moment du virage des couleurs. De
   toutes façons, leur incertitude reste importante et les résultats
   peu significatifs.
2. Privilégier une analyse ICP laquelle détecte très facilement les ions Sr jusqu’à environ 2 µg/l.
3. On peut évaluer la consommation de Sr d’un aquarium essentiellement composé de SPS en se basant sur celle en carbonates KH ou calcium Ca des Acropora (32,5 g de Sr pour 1000 g de Ca). Il suffit d’arrêter la supplémentation en carbonates et calcium (RAC, balling…) durant 1 ou deux jours puis de mesurer la chute journalière de KH ou Ca. En effet, pour ce genre de corail les consommations de Ca, KH et Sr sont proportionnelles. Une chute de 1 dKH représente une consommation de 7 mg/l de Ca et 0,13 mg/l de Sr, soit 0.39 mg/l de chlorure de strontium hexahydraté.
   Il faut considérer cette troisième méthode comme une alternative approximative à usage ponctuel. La consommation réelle peut s’en écarter quelque peu selon la population hébergée.

Ajuster le taux de strontium

En l’absence de tout savoir sur les effets du strontium, positifs ou préjudiciables aux organismes marins, la recommandation est de maintenir le strontium à un niveau proche du milieu naturel 8 mg/l et dans une marge de 6 à 15 mg/l. D’autant plus que certains organismes en nécessitent. Mais aussi de ne pas en ajouter sans connaissance du niveau actuel.

Le tableau 1 précise les conditions et les risques d’une dérive ainsi que les actions à mener si besoin.

Que ce soit pour un complément ponctuel ou une supplémentation régulière, on ajuste le taux de strontium

• à partir de solutions commerciales. On évitera les kits multi composants qui apportent des éléments dont l’aquarium n’a pas besoin, tout autant les produits qui ne précisent rien du contenu pas même des principes actifs.
• avec une solution de chlorure de strontium hexahydrate SrCl₂ 6H₂O disponible dans certains commerces aquariophiles (Tridacna…). Le Calculateur Strontium précise les modalités de préparation et de dosage.

Remonter ponctuellement le strontium

Ajuster le dosage suivant la notice commerciale du produit, ou avec du chlorure de strontium en suivant les recommandations du Calculateur Strontium.

Supplémenter régulièrement le strontium

On l’a compris, la quantité de magnésium à fournir dans un aquarium ne dépend pas exactement de celle du calcium, mais des organismes hébergés en densité, espèces. Elle peut rester stable, décliner ou augmenter au fil du temps. Les tests donnent la conduite à tenir pour supplémenter le magnésium consommé.

Plusieurs modes de supplémentation sont envisageables selon le choix de maintenance :

• Changements d’eau réguliers, de 15 jours à mensuels avec un sel correctement dosé. Les fluctuations entre deux apports sont acceptables.
• Changements d’eau étalés, de l’ordre de tous les 2 ou 3 mois : procéder à des rattrapages selon les conseils décrits auparavant.
• Changements d’eau très étalés, tous les ans, voire pas du tout : ce choix impose de réaliser régulièrement un bilan chimique via des analyses ICP, d’en déduire la consommation moyenne en mg/l/j. Le Calculateur de supplémentation permet de déterminer les doses et les solutions à préparer. Celles-ci sont injectées quotidiennement et automatiquement par pompe dose

En savoir plus

Aquarium Chemistry: Strontium and the Reef Aquarium –  Randy Holmes-Farley | Nov 15, 2003
Strontium et iode en récifal – Alain TORTEY – Ocean Passion On The Road – DVD n°31 (juillet 2010)
Comment
les coraux construisent-ils leur récif ? – CNRS
Are calcium and strontium transported by the same mechanism in the hermatypic coral – Y. K. IP and A. L. L. LIM -june 1991 – National University of Singapore
Incorporation of strontium into reef coral skeletal carbonate – John N Weber – Science direct, 09/1973

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