Углекислый газ для аквариумных растений. Часть 2

Углекислый газ и кислород

Вопреки распространенному заблуждению, углекислый газ не вытесняет из воды кислород, а наоборот, и не ограничивает его доступность для дыхания рыб — они успешно сосуществуют. Наоборот — благодаря хорошему росту растений концентрация кислорода днем, когда растения активно синтезируют, достигает 11 мг/л, что намного выше 100 % границы насыщения при температуре воды 24 °С, и к утру падает только до 8,0 мг/л. Для нормальной жизнедеятельности рыб достаточна концентрация растворенного кислорода в воде 5 мг/л (насыщение 60 %).

Если в аквариуме до 200 литров нормально буферизированная вода (с dKH=2-4), и он не перенаселен рыбами, содержание кислорода к утру остается достаточно высоким (8 мг/л), а pH более стабилен, если подачу CO₂ не выключать на ночь.

Свет и углекислый газ

Интенсивность освещения и подача CO2 должны соответствовать друг другу.

Исследования фирмы Tropica подтверждают то, что говорил Takashi Amano на сайте Aqua Journal: «Ватты света должны соответствовать количеству подаваемого CO₂. Если свет слишком интенсивный и растения не получают достаточного количества CO₂, сильный свет принесет больше вреда чем пользы»

Если много света и недостаточно CO₂, растения не будут активно расти и появятся водоросли. Вводимые жидкие удобрения еще больше усугубят проблему. С другой стороны, если недостаточно света, а CO₂ подается много, концентрация CO₂ может превысить допустимый предел и станет токсичной для рыб и беспозвоночных (30 мг/л).

Некоторые растения более светолюбивые, чем другие, например длинностебельные с очень тонкими листьями. Требуя больше света они, соответственно, требуют и большей подачи CO₂! Как говорит опять же Takashi Amano, «нет сложных и простых растений, просто есть светолюбивые и тенелюбивые. Кроме разного необходимого количества света и CO₂ они ничем не отличаются».

Следует с самого начала создания аквариума определить мощность флуоресцентных ламп и подачу CO₂, чтобы в последующем эти факторы не уменьшали рост растений — будет проще определение их потребности в других питательных веществах.

Сколько подавать CO₂?

Как сделать pH и насыщение воды CO₂ идеальными для растений? Сделать в аквариуме KH = 2-4 градуса, и отрегулировать подачу CO₂ так, чтобы pH установился на уровне 6,8 утром и 7,2 вечером — в результате средняя концентрация CO₂ станет идеальной, т.е. ~15 мг/л.

pH и KH — это то что каждому, кто держит аквариум с растениями абсолютно необходимо понимать. Это два взаимосвязанных понятия.

pH это мера кислотности воды, реакция воды может быть кислой (менее 7,0), нейтральной (pH=7,0) или щелочной (pH>7,0). А карбонатная жесткость КН — это мера щелочной буферностисти воды. KH указывает на способность удерживать pH на определенном уровне, то есть является показателем буферных свойств воды. Она постоянно изменяется, поэтому часто называется временной жесткостью. Значение KH — это количество бикарбонатов [HCO₃^—] в воде, которые нейтрализуют действие постоянно образующихся в аквариуме кислот, например нитратов, понижающих pH, удерживая тем самым pH от понижения. Соответственно чем больше бикарбонатов [HCO₃^—] в воде (путем ввода CO₂), тем ниже уровень pH (при той же концентрации CO₂).

Можно ли определить концентрацию растворенного в в воде СО₂ , померив рН и КН?

Теоретически возможно, практически нет, по нескольким причинам:

Как видно из таблицы, влияние точности измерения рН на результат значительное. Обычные аквариумные тесты не позволяют измерить рН точнее, чем 0,25.
Аквариумные тесты для измерения жесткости обычно измеряют щелочность воды, а не жесткость. Обычно разница а аквариуме разница между ними не большая и для практических целей вполне приемлемая, но вычислять по ней концентрацию СО₂ не стоит.
Следует учитывать, что концентрация СО₂ зависит от температуры.

Мы выяснили, что в аквариуме для оптимального роста растений нужно поддерживать pH = 6,8-7,2. Вода попадающая в аквариумы бывает:

• Мягкая вода с KH = 2-5 сама по себе кислая, и буферизируется на уровне pH = 6,0-7,3, потому что больше углерода в ней содержится в форме углекислого газа [CO₂] а не угольной кислоты [H₂CO₃]. Значит, во избежание падения pH ниже нормы при подаче углекислого газа минимальный уровень kH до подачи CO₂ в аквариум должен быть KHmin.=4.0.

Почему не больше? Потому что если начальный уровень KHmax > 7,0, т.е. вода слишком жесткая, она будет иметь начальный pH ~ 7,8, и для для достижения нужного уровня pH потребуется превысить предельно допустимую для рыб концентрацию CO₂ в 30 мг/л. В этом случае просто не получится снизить pH до оптимального уровня.

Если же KH слишком низкий (KH 2 или повышении уровня нитратов возникнет угроза внезапного резкого падения уровня pH ниже 6,8, что губительно для растений и рыб.

Для поддержания стабильного pH вода до начала подачи С0₂ должна иметь минимальный уровень KHmin. = 4, чтобы в любой момент не исчерпался карбонатный буфер воды, и это не привело к резкому падению pH.

Растворенный в воде С0₂ максимально поглощается растениями только при KH = 3,5-4,0.

Таким образом уровень карбонатной жесткости KH приобретает важную роль в интенсификации роста растений. Повысить KH можно внесением поваренной соды. Общая жесткость GH является несущественным фактором и второстепенна для аквариума с растениями. GH не особо влияет на рост растений, но не должна быть слишком низкой или слишком высокой для здоровья рыб.

• Жесткая вода. Если водопроводная вода имеет KH выше чем 7,0, вы не сможете достичь нужного уровня pH = 6,8-7,2, потому что концентрация С0₂ превысит предельно допустимую для рыб — 30 мг/л. Нужно умягчить воду, смешав с водой полученной после фильтрации методом обратного осмоса (ее KH = 0).

Повысить карбонатную жесткость слишком мягкой воды без повышения общей жесткости GH можно добавлением поваренной соды (бикарбонат натрия, sodium bicarbonate) [NaHC0₃] — 1 чайная ложка на 50 литров повысит dKH на 4 градуса. Повысить, одновременно GH и KH до 4 dKH и 4 dGH можно внеся 2 чайные ложки карбоната кальция [CaC0₃] на 50 литров воды.

Не используйте для повышения жесткости воды толченый известняк — это нарушит катионный баланс воды.

Что делать, если карбонатная жесткость воды (KH) слишком высока?

Можно умягчить воду до требуемых KH = 4 путем очистки жесткой водопроводной воды методом обратного осмоса и смешивая ее с водопроводной. Если карбонатная жесткость воды KH намного выше чем требуется (> 7.0), и нет возможности умягчить воду, подавать С0₂ нужно до достижения концентрации не более 30 мг/л при pH = 7,0.

Например: в аквариуме вода ДО подачи С0₂ была kH = 10, настроить подачу С0₂ (из расчета что при при KHmln = 4 градуса, подача должна быть:

1 пузырек в минуту на 10 л живого объема аквариума, затем раз в день измерять pH (в середине осветительного периода аквариума), если pH выше 7,0 понемногу увеличить подачу углекислого газа. Когда подача С0₂ будет такой что pH = 7,0 это и будет оптимальная подача углекислого газа в ваш аквариум. Еще раз измерить несколько понизившееся от подачи С0₂ значение KH, и по таблице узнать концентрацию С0₂. При KH = 6,0 и pH = 7,0 концентрация С0₂ будет 18 мг/л, причем утром pH будет 6,8 а вечером 7,2.

Если KH воды более 7,0, вам не удастся понизить pH до нужного значения 6,8-7,2 поскольку при этом будет превышение допустимой концентрации С0₂ для рыб (30 мг/л).

В густо засаженном растениями аквариуме, свет включается в 10 утром, и выключается в 21 вечером. Ночью, когда света нет, растения дышат 11 часов, выделяя С0₂ который понижает pH, соответственно pH упадет к утру до 6,8. Когда утром свет включается, растения одновременно и синтезируют и дышат, потребляя С0₂ и выделяя кислород — pH начинает повышаться. В полдень pH поднимется до 7,0, и будет продолжать расти вплоть до 21:00 вечера, до 7,2. С выключением света pH снова начнет постепенно падать, потому что растет концентрация С0₂.

Чем более активно растут растения, тем больше они потребляют С0₂ в течение дня, и тем сильнее к вечеру повысится pH.

Т. Амано говорит: «Для определения сколько растения потребляют CO₂ можно сравнить уровень pH утром и вечером. Наименьший уровень pH будет утром — перед включением света, после ночи дыхания рыб и потребления ими кислорода и выдыхания CO₂ а наивысший уровень pH будет вечером, перед выключением света, после дня потребления CO₂ растениями и производства кислорода. Чем больше эта разница, тем больше потребление CO₂ и соответственно здоровее ваши растения»

На pH влияют два фактора: нитраты [N0₃] понижающие pH, которые сами по себе кислоты, и нитрифицирующие бактерии, выделяющие С0₂, который тоже понижает pH. Нитраты понижают pH — проще это запомнить так: нитраты это nitric acid — кислота, и если увеличивается количество кислоты, увеличивается кислотность воды, то есть pH понижается, т.е.: чем больше кислоты (нитрата), тем кислее вода (pH все меньше 7.0). Кислота подкисляет воду!

Так как нитраты [N0₃] постоянно образуется в аквариуме биологическим путем (они является конечным продуктом окисления аммония), это объясняет, почему со временем уровень нитратов (кислот) повышается, а pH понижается, если плохо растут растения и недостаточна еженедельная подмена воды.

Углекислый газ очень легко выветривается из воды в окружающий воздух, также легко как и при взбалтывании бутылки с газированной водой, поэтому нужно полностью исключить движение поверхности воды.

Для этого:

НИКОГДА не применяйте аэрацию воды, в аквариуме с растениями она просто не нужна!
всегда размещать выходной патрубок канистрового фильтра ниже уровня воды,
не использовать разбрызгиватель на возврате воды в аквариум из фильтра,
в случае применения помп для создания движения воды располагать их так, чтобы исключить движение поверхности воды.

Какие бывают системы подачи CO₂ в аквариум?

Систем подачи С0₂ в аквариум существует несколько:

баллонная с заправкой баллона сжатым С0₂,
самодельная методом брожения,
новый метод электролиза от устройства Carbo-Plus или фирмы VELDA,
реакторы фирмы SERA на таблетках и со счетчиком пузырьков.

В своей аквариумной практике я иногда использую мобильные содовые реакторы для получения углекислого газа — сода + лимонная кислота в равных пропорциях. (Вода попадает в зону реакции через распылитель).

Такую подачу СО₂ я применяю для стимуляция «точки роста» в случаях застоявшегося растения при уменьшения размеров листьев и пробуждения его.

Расположив реактор возле такого растения ему можно помочь.

При этом освещенность аквариума 0,5 ватт/л температура воды углекислый газ из реактора идет под атмосферном давлении плюс столб жидкости, из расчета 1 л СО₂ на 100 л аквариума за сутки.

Литература:

Ole Pedersen, Claus Christensen and Troels Andersen «CO2 and light stimulate the growth’, 1994
»Water Plants 101, A basic Introduction to the physiology and ecology of aquatic plants»,
CO₂ for Landscaped Aquariums — TFH, 06/00
CO₂ Supplementation in thePlanted Tank — TFH, 03/96

Михаил Климовицкий