Mittwoch, 11. September 2019

CO2 im Korallenriffaquarium und im Ozean TEIL I


CO2 im Korallenriffaquarium und im Ozean Teil I
wenn CO2 ins Meerwasser kommt spielen sich folgende 3 Gleichgewichtsreaktion ab:

 C02   +   H20   Û   H2C03   Û   H+   +   HC03-  Û   H+   +   H+   +   CO3-
                                  1%                         93%                                  6%

Zusammenfassung: Es entstehen bei der Einleitung von CO2 drei Ionen: H+, CO32-, HCO3-.
Das Verhältnis der 3 Ionen ist „stabil“ und bedingt den pH-Wert von 8,1 der Ozeane.

Biologische Prozesse im Aquarium, die den pH-Wert beeinflussen:
durch die Aktivitäten von Algen im Aquarium kommt es zu Schwankungen des pH-Wertes im Tagesverlauf.
Diese Prozesse treten in allen eingefahrenen Meerwasserbecken auf.
Fotosynthese betreibende Algen entziehen dem Wasser CO2. In der Beleuchtungsphase des Aquariums steigt daher der pH-Wert an. Dabei kann der pH-Wert bis auf 8,5 ansteigen.
In der Dunkelphase (keine Beleuchtung), wird der pH-Wert durch Organismen bestimmt, die CO2 an das Wasser abgeben. Der pH-Wert fällt auf niedrigere Werte. Der pH Wert kann dabei bis auf 8,0 fallen.
Diese Schwankung des pH-Wertes im Aquarium ist also eine natürliche Reaktion im Aquarium und braucht den Aquarianer nicht zu beunruhigen.

Löslichkeit von Atmosphärengasen im Meerwasser
wie viel CO2 sich im Meerwasser löst hängt von verschiedenen Faktoren ab (pH-Wert, Temperatur, Salzgehalt etc.). Die Löslichkeit von CO2 ist dabei in Meerwasser etwa 50ml so hoch wie in der Atmosphäre. Einen Überblick über die Löslichkeit wichtiger Atmosphärengase im Meerwasser gibt nachfolgende Tabelle.

Gas
Chemische
Formel
Gehalt in der Atmosphäre
[%]
Gehalt       im Meerwasser
[%]
Gehalt in       [ml/Liter]
Gehalt in           [mg/kg]
Stickstoff
N2
71
47,5
10
12,5
Sauerstoff
02
21
36,0
5
7
Kohlendioxid
C02
0,03
15,1
90
80-90
Argon
Ar
1
1,4

0,4


Verfahren zur Anreicherung von CO2 im Meerwasser Aquarium

Methode reefconcept
hier macht man es sich zunutze, daß die Algen (Mikroalgen sind in allen Meerwasser Aquarien!) beim Wachstum CO2 verbrauchen. Bei ihrem Wachstum verbrauchen sie außerdem Nitrat und Phosphat. Nach dieser Methode betriebene Becken haben daher sehr niedrige Werte an Nitrat und Phosphat. Damit die Algen beim Absterben nicht auf den Boden sinken läuft kontinuierlich ein Mikrofilter mit dem die Algen exportiert werden. Durch den kontinuierlichen Algenexport gewinnt das Wasser eine sehr hohe Transparenz.
Anders als bei der Methode von Fossa & Nielsen, bei der man mit der Einleitung von CO2 den pH –Wert gesteuert hat, wird bei der Algendüngung mit CO2 nur sehr wenig CO2 benötigt, etwa 1-3 Bläschen je 100L je Minute. Eine pH –Kontrolle ist nicht notwendig, zudem gibt es sehr preiswerte DIY CO2 Reaktoren (~20 €) im online Handel.
Die CO2 Dosierung kann man mit allen Verfahren der Kalkversorgung kombinieren.

CO2 in Kombination mit der Kalkwassermethode
wenn man CO2 ins Aquarium einleitet, wird der größte Teil des Gases (93%) zu Hydrogencarbonat (HC03-).
Dies machten sich Fossa & Nielsen (Autoren des Korallenriff-Aquarium) zunutze.
Sie leiteten in ein Aquarium, das mit der Kalkwasser Methode betrieben wurde CO2 ein.
Damit haben Sie versucht, den sehr niedrigen kh Wert anzuheben und Ausschläge zu sehr niedrigen pH Werten im Tageslauf zu verhindern. Die Methode ist jedoch sehr teuer (und hat sich nicht durchgesetzt). Da man den pH-Wert kontinuierlich mit einer geeigneten Sonde überprüfen muss, um bei Überschreitung eines festgelegten pH-Wertes, den CO2 Zufluss mit Hilfe von einem Magnetventil absperren kann. Das Ventil öffnet sich erst wieder, wenn der pH-Wert-unter den eingestellten Grenzwert gefallen ist.

CO2 bei Verwendung eines Kalkreaktors
beim Einsatz eines Kalkreaktors im Meerwasseraquarium, gelangt bei der Auflösung von Kalkmaterial immer auch CO2 in geringem Umfang ins Aquarium. Diese kleine Menge ist als Algendünger ausreichend. Schnellfilter zum Abfiltrieren abgestorbener Algen werden zusätzlich benötigt. Da der pH-Wert etwas niedriger ist, wie in Becken ohne Kalkreaktor/CO2 Einleitung, ist die Löslichkeit der Spurenelemente höher und sind besser für Korallen verfügbar. Dies zeigt sich in hoher Farbigkeit und Wachstumsraten in Becken die so betrieben werden. Fast alle kommerziellen Korallenzüchter, die wir kennen arbeiten mit Kalkreaktoren, z. T. in gewaltigen Dimensionen.

CO2 in der Atmosphäre und der pH der Ozeane
seit Beginn der industriellen Revolution hat sich der CO2 Gehalt der Atmosphäre zu höheren Werten verschoben; etwa von einem Gehalt von 0,03 ppm zu Beginn der industriellen Revolution auf einen Wert von 0,04 ppm heute. Der pH-Wert der Ozeane hat sich dabei erniedrigt, etwa von 8,2 auf 8,1.
ACHTUNG. Die pH Skala ist eine logarithmische Skala, d.h. ein Sinken des pH-Wertes um 0,1 bedeutet einen Anstieg der Acidität von 30%!
Diesen Prozess bezeichnet man auch als Versauerung der Meere. Die Folge ist eine Zunahme des Algenwachstums und eine Abnahme der Zahl der Organismen die ein Kalkskelett ausbilden  wie die Korallen. In der Folge verliert das Korallenriff damit viele seiner Korallenarten. Dies wurde auch durch verschiedene Studien an lebenden Korallenriffen bestätigt.

Empfehlenswerte Literaturquellen:


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