A low-tech akváriumban - a legegyszerűbb definíció szerint a mesterséges szén-dioxid adagolás nélküli olyan akvárium, ahol a növények igényeire is figyelmet fordítunk - a szén alapvetően egy limitáló tényező. A növények köztudottan a fotoszintézis során a glükózt(C6H12O6) többek között szén-dioxid(CO2) felhasználásával állítják elő. Vízben ez a tápanyag alap esetben tehát igen korlátozott mértékben fordul elő. De még is mennyi az annyi?
A méréseim során arra a kérdésre kerestem a választ, hogy különböző karbonátkeménységű vizek esetében, ha elég időt hagyok arra, hogy a szén-dioxid koncentráció a vízben elérje az egyensúlyi szintet, mekkora pH értéket fog eredményezni, és így mennyi lesz a vízben a szabad szén-dioxid koncentrációja. Az értékeket "steril" környezetben végeztem, így, mivel az akváriumban sokkal többféle anyag fordul elő, ami a pH-t befolyásolhatja, a mért és számolt értékek valószínűleg kismértékben eltérnek a valóságtól.
Viszont a pH-t az akváriumban nagymértékben a víz lúgossága adja, így KH méréssel jó közelítéssel valósághű adatokat kaphatunk. (A KH mérés valójában a víz lúgosságának mérése. Lúgosság: A víznek a savakkal szembeni "ellenálló képessége")
A hipotézisem az volt, hogy a KH növekedése esetén a pH először meredekebben, majd kissé enyhülő meredekséggel fog növekedni, így a szén-dioxid egyensúlyi koncentrációja is csak alacsonyabb KH értékeknél lesz számottevő. Kerestem továbbá azt a szén-dioxid koncentrációt, ami egy tipikus csapvizet használó hobbista akváriumában előfordulhat.
Felhasznált eszközök és módszerek
A mérésekhez 300 ml-es műanyag dobozt használtam, a tisztított vizet egy Aqua Medic 90 RO-készülékkel készítettem( TDS értéke 7-10 ppm a tisztított víznek). A pH mérő egy Adwa márkájú műszer volt, frissen kalibrálva( a mérések alatt többször is) Hanna kalibráló pufferoldatokkal.
A különböző nk értékű mintákat csapvízzel való keveréssel állítottam elő, az első minta 0 nk, a 14. minta 16,9 nk értékű lett. A két szélső érték között próbáltam egyenletesen felosztani az nk értékeket.
A grafikonokat az adatokból excellel generáltam, a szén-dioxid értékeket pedig az interneten publikus KH-pH-CO2 kalkulátorral számoltam ki a mért KH és pH értékeimből.
Eredmények
A kapott eredményeket az alábbi 2 grafikon foglalja össze:
Kimondhatjuk, hogy a hipotézis helytálló volt. Az alacsonyabb KH értékű vízmintáknál a pH igen alacsony volt, kezdetben a KH érték emelkedésével meredeken, majd csökkenő meredekséggel emelkedett.
A szén-dioxid tartalom kezdetben igen magas (0 értékhez nem tudtam rendelni CO2-értéket, de az azt követő értékből következve valószínűleg 20 ppm felett van), majd meredeken csökken, és végül majdnem vízszintes lesz a görbe.
Eredmények elemzése, és az azokból való következtetés
A KH-pH-CO2 összefüggése
A tiszta víz pH-ja pontosan 7-es érték, a desztillált víz megforralva pontosan ilyen értéket fog adni. Viszont, a szabad levegőn hagyott víz nem marad pH 7-es, mivel a légkörből beoldódó szén-dioxid gáz a savas irányba fogja eltolni, mivel ilyenkor nincs a vízben puffer, ami a sav hatását semlegesítené.
Ez a puffer főként a HCO3- ion, aminek mennyiségét gyakorlatilag a KH nk értéke fogja megadni. Minél magasabb a KH értéke, a víz annál lúgosabb lesz. Mivel ismert a KH, pH, CO2 mennyiségi összefüggése, kettő változó ismeretében a harmadik számolható.
Nekünk, növényes akvaristáknak az adott KH érték esetén mérhető pH, és a szabad szén-dioxid mennyisége is fontos.
A pH azért, mert a növények tápanyag felvétele erősen pH függő. Lúgos pH-n nagyon sok tápanyag(főleg mikroelemek) felvétele gátolt, így a növények számára kedvezőbb semleges - enyhén savas tartományt célszerű elérni. Mondhatjuk úgy is, hogy a 0-1 nk-s KH elérése a cél, ha csak azt tekintjük, hogy a növényeknek mi a legjobb (természetesen vannak olyan növények, amik jobban teljesítenek több KH esetén és magasabb pH-n, de a részarányuk a tartott növénypalettán csekély. A tapasztalataim szerint ide tartozik pl. a Vallisneria nemzetség, és a Pogostemon helferi is).
Ugyanez az elv vonatkozik a KH - CO2 kapcsolatára is. Minél kisebb a KH, annál kevesebb CO2-t "fog le", tehát az alacsonyabb KH, és így alacsonyabb pH több CO2-t jelent a vízben, a szabad CO2 pedig a legjobban hasznosítható szénforma a vízben. A KH-CO2 kapcsolatát bemutató grafikonon ez jól látszik.
A méréseim alapján az egyensúlyi CO2 koncentráció, ha a a szén-dioxid mennyiségét a légkörre bízzuk, 15-20 ppm-től(0-0,6 nk KH) 1,5-2 ppm-es(17-20< nk) értékig változhat, így közel egy nagyságrend a különbség.
Ez a tény, mivel a szén mennyisége döntő egy low-tech akváriumban, jelentős különbségnek mondható, és ezt támasztják alá a tapasztalatok is.
Ha lágyítjuk a vizet, a növények jelentős mennyiségű extra szénhez jutnak, és ez meg fog látszódni a "fogyasztásukon" is. A növények a kemény vízhez(10-15< nk KH) képest a lágy vízben(2-3 nk KH) többszörös mennyiségű tápanyagot is igényelhetnek, és a növekedési sebessége is felgyorsul számos fajnak, főleg azok, amik a lúgos vízben előforduló, nehezebben felvehető szénformát csak kis hatékonysággal tudják hasznosítani.
