Akwarium Triamonda

CO2

[Ramki] [Menu / Opis zawartości] [Start]

Dokarmianie roślin wodnych dwutlenkiem węgla

Artykuł ten ma na celu zaznajomienie czytelnika z rolą dwutlenku węgla w procesie dokarmiania roślin wodnych, oraz przedstawienie metod i sposobów jego pozyskiwania i stosowania w akwarystyce.

 

Rola dwutlenku węgla.

Dwutlenek węgla jest związkiem nieorganicznym, który stanowi substrat do wytwarzania glukozy w procesie fotosyntezy.

Oto uproszczony zapis tej reakcji:

6 CO2 + 6 H20 =====> C6H12O6 + 6 O2,

Dozowanie dwutlenku węgla pozwala wydatnie zwiększyć szybkość tego procesu, a co za tym idzie przyspieszyć wzrost. Uprawa niektórych gatunków roślin w warunkach akwariowych wydaje się wręcz niemożliwa bez dokarmiania CO2.

Przyczyn jest kilka. Większość roślin trzymanych w akwarium, w naturze tylko okresowo rośnie pod wodą, w której stężenie CO2 jest znacznie niższe niż w powietrzu. Liście roślin akwariowych, nawet gdy w zbiorniku znajduje się filtr, otoczone są cienką (ok. 0.5 mm) warstwą wody, która stanowi barierę dyfuzyjną dla gazów i składników odżywczych. W powietrzu analogiczna warstwa jest 10 razy cieńsza. Zwiększenie prądu wody pomaga tylko częściowo (wyeliminowanie efektu stojącej wody). Tak więc rozwiązaniem problemu może być przyspieszenie dyfuzji poprzez zwiększenie stężenia CO2 w wodzie. Metoda ta stosowana jest zarówno w zbiornikach roślinnych, jak i w morskich, w celu przyspieszenia wzrostu glonów wyższych.

W przypadku, gdy zawartość CO2 będzie niewielka, może dojść do zjawiska dekalcyfikacji biogennej.

Proces ten polega na wytrącaniu się na powierzchni liści silnie fotosyntetyzujących roślin białego osadu CaCO3 w wyniku reakcji:

2HCO3- ŕ CO2 + CO32- + H2O

CO32- + Ca2+ = CaCO3

(W tym sumarycznym równaniu CO2 jest pobierany przez rośliny, a powstający jon węglanowy zostaje związany przez jony wapnia tworząc trudno rozpuszczalny osad węglanu wapnia).

Dochodzi przy tym do niebezpiecznego wzrostu pH wg wzoru:

CO32- + H3O+ = HCO3- + H2O

Zjawisko to można zaobserwować jedynie w zbiornikach, w których nie ma innych czynników ograniczających fotosyntezę (a więc prawidłowo oświetlonych i nawożonych).

Tak więc dozowanie CO2 jest zbędne, gdy procesy fizjologiczne roślin są ograniczone przez inny czynnik abiotyczny, jak np. brak dostatecznego oświetlenia.

 

CO2 a O2

Z fizycznego punktu widzenia w wodzie akwariowej nie istnieje zależność pomiędzy stężeniem CO2 a O2, ponieważ wartości te zależne są od parcia tych gazów nad cieczą, a nie ich wzajemnego stosunku. (Suma ciśnień parcjalnych gazów będzie równa ciśnieniu atmosferycznemu. Mało prawdopodobne, aby w wyniku dozowania CO2 wzrosło w sposób zauważalny parcie tego gazu w powietrzu.) Tak więc dozowanie CO2 nie zmniejszy ilości rozpuszczonego O2 w wodzie. Istnieje jednak pewna biologiczna zależność pomiędzy zawartością CO2 we krwi, a jej powinowactwem do tlenu. Wzrost zawartości CO2 we krwi powoduje obniżenie pH, co wiąże się ze zmniejszeniem powinowactwa hemoglobiny do tlenu. Zjawisko to jednak w warunkach akwariowych nie ma istotnego znaczenia przy odpowiednich stężeniach CO2.

Ponieważ jednym z produktów fotosyntezy jest tlen, w zbiorniku nawożonym CO2 stężenie O2 jest wyższe niż bez nawożenia. Często można uzyskać przesycenie wody tlenem, czyli sytuację, w której rośliny produkują więcej tego gazu, niż może się rozpuścić. Zaobserwujemy wtedy sznury drobnych bąbelków O2 wydobywających się z liści i dążących ku powierzchni. Oczywiście nadmiar tlenu może być szkodliwy dla ryb, jednakże nawet przy bardzo silnym oświetleniu nie stwierdza się negatywnego wpływu takich warunków na kondycję zwierząt.

Stosowanie napowietrzania w czasie oświetlania zbiornika jest więc dyskusyjne, gdyż wiąże się z utratą CO2.

CO2 a glony.

W każdym zbiorniku rozwój glonów jest czymś nieuniknionym. Glony nie muszą jednak być problemem. Recepta wydaje się bardzo prosta. Należy zapewnić roślinom wyższym warunki optymalne tak, aby mogły wygrać konkurencję pokarmową z glonami. Jedynym czynnikiem ograniczającym wzrost powinny być fosforany. Jak pokazuje praktyka w zbiorniku, w którym poziom fosforanów jest niewielki, glony są prawie niewidoczne, natomiast przy wyższych stężeniach dochodzi do prawdziwej plagi (co można zaobserwować np. po zakwaszeniu wody kwasem fosforowym).

Rośliny wyższe potrafią magazynować ten pierwiastek i rozwijać się prawidłowo przy jego niskim stężeniu. Wszystkie inne pierwiastki, w szczególności N, K, Mg, oraz mikroelementy (Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo) należy dodawać do akwarium. Niektóre z substancji odżywczych mogą być dostarczone z pokarmem w odpowiedniej ilości, np. azotany (chociaż czasami konieczna jest ich dodawanie), fosforany, inne mogą być dostępne w wodzie (np. B, Zn).

Nie można jednak zapomnieć o węglu, którego źródłem jest właśnie CO2. Jeżeli metabolizm roślin będzie na tyle duży, iż dowóz tego pierwiastka (wynikający z wymiany gazowej i oddychania ryb) nie będzie wystarczający, aby niewykorzystane substancje nieorganiczne nie stały się przyczyną rozwoju glonów - dozowanie CO2 może okazać się niezbędne.

Regulacja pH

O ile podwyższanie pH jest stosunkowo proste, to zakwaszenie wody jest bardziej problematyczne. Istnieje wiele metod obniżania pH wody m. in. stosowanie kwasów nieorganicznych i organicznych, torfu, itp. Jedną z metod jest właśnie nawożenie CO2.

Przybliżone pH, które uzyskamy w ten sposób, można obliczyć z poniższego wzoru:

pH=7-log( pCO2/(3*KH) )

oznaczenia:

pCO2 -stężenie CO2 w wodzie (jako optymalne można przyjąć 20 mg/l),

KH - twardość węglanowa w stopniach niemieckich.

Jak łatwo zauważyć - obniżenie twardości węglanowej pozwoli również obniżyć pH. Jeżeli jednak zdolności buforowe wody, związane z KH, będą niewystarczające, może dojść do znacznych wahań pH spowodowanych pobieraniem CO2 przez rośliny.

Trochę chemii

Dwutlenek węgla, obecny w powietrzu w stężeniu 0.6% (chociaż w pomieszczeniu mieszkalnym, słabo wietrzonym, zawartość może być wyższa), rozpuszcza się w wodzie.

Proces ten nie jest tylko wynikiem zwykłej fizycznej rozpuszczalności gazów, lecz także procesów chemicznych:

Cząsteczka dwutlenku węgla reaguje z wodą zgodnie z równaniem:

CO2 + H2O = H2CO3 (1) [pK]

Kwas węglowy dysocjuje:

H2CO3 + H2O = HCO3- + H3O+ (2) [ pKa2=6,35]

i dalej

HCO3- + H2O = CO32- + H3O+ (3) [ pKa3=10,33 ]

Znaczna część CO2 występuje w wodzie w postaci hydratu i nie tworzy cząsteczki kwasu węglowego. Jednakże w tej postaci CO2 również wchodzi w reakcje kwasowo - zasadowe. Dlatego stała pKa2 jest liczona względem sumy CO2 i H2CO3. Jeśli liczylibyśmy ją względem samego kwasu węglowego wynosiłaby pKa2'=3,76.

Z podanych informacji można ustalić, jaka ilość dwutlenku węgla rozpuściła się w reakcji chemicznej tworząc kwas węglowy, a jaka w wyniku rozpuszczalności fizycznej tworząc hydrat CO2: K=Ka2 / (Ka2' - Ka2).

O tym, jakie postacie kwasu węglowego będą dominujące, decyduje pH.

W zakresie (pKa2; pKa3) HCO3- będzie znacznie więcej niż CO2 i H2CO3

Dlatego do wyznaczenia zależności pomiędzy pH, KH i CO2 posłużymy się stałą Ka2.

Z równań:

Ka2=[HCO3-][H3O+] / [H2CO3] (A)

K=[H2CO3] / [CO2] (B)

[HCO3-]= B * KH (C)

gdzie:

B - ilość moli HCO3- stanowiąca 1 stopień twardości węglanowej (w stopniach niemieckich).

Podstawiając [HCO3-] z równania (C) i [H2CO3] z równania (B) do równania (A) otrzymujemy zależność:

Ka2=B*KH* [H3O+] / ( [CO2] * K) (D)

Wyznaczamy [CO2]:

[CO2]= B*KH* [H3O+]/(K*Ka2)

i przekształcamy:

[CO2]= B/K*KH*10^(pKa2- pH),

czyli po obliczeniach:

[CO2]~3*KH*10^(7-pH)

Zależność ta pozwoli na oszacowanie poziomu CO2 w wodzie, gdy znamy KH i pH.

Natomiast po wyznaczeniu pH:

pH~7-log( pCO2/(3*KH) )

możemy obliczyć pH, jakie musimy uzyskać by osiągnąć odpowiedni poziom CO2.

 

Dozowanie CO2:

Źrodła CO2:

Praktyczne zastosowanie znajdują następujące rozwiązania:

1. Generator drożdżowy.

2. Metody chemiczne.

3. Butla CO2 wysokociśnieniowa z reduktorem.

4. Butla CO2 niskociśnieniowa.

Inne metody oparte o powietrze wydychane przez człowieka, CO2 z napojów gazowanych, dolewanie wody mineralnej, nabojów od syfonu, suchego lodu są raczej kłopotliwe i mało wydajne.

Generator drożdżowy:

Zasada działania:

Gaz produkowany jest w wyniku fermentacji cukru przez drożdże.

Sposób wykonania:

Roztwór generujący CO2 sporządzamy z 2 szklanek cukru, płaskiej łyżeczki drożdży piekarskich oraz 4 szklanek wody o temperaturze pokojowej. Całość wlewamy do odpowiednio przygotowanej plastikowej butelki po wodzie mineralnej. W zakrętce nawiercamy otwór o średnicy ok. 5 mm, przez który przeciskamy wężyk. Tym wężykiem wytworzony CO2 będzie dostarczany do akwarium. Bezpieczniej jest jednak zbudować tzw. licznik bąbelków, który będzie zarazem filtrem zapobiegającym dostaniu się roztworu generacyjnego do akwarium. W tym celu w kolejnej nakrętce od plastikowej butelki nawiercamy 2 otwory, przez które przeciskamy 2 wężyki. Butelkę taką napełniamy do połowy wodą. Wężyk, którym CO2 wychodzi z generatora powinien być zanurzony w wodzie, natomiast ten, którym gaz dostaje się do akwarium, powinien kończyć się tuż przy nakrętce. Należy zwrócić szczególną uwagę, aby nasze urządzenie było szczelne. W tym celu okolice otworów w nakrętkach dobrze jest pokryć silikonem akwarystycznym. Tak przygotowany generator pracuje kilkanaście dni do miesiąca. Czas ten zależy od temperatury roztworu oraz stosunków ilościowych poszczególnych składników. Zastosowanie drożdży winnych nie zwiększa w sposób istotny czasu pracy generatora. Można dodać łyżeczkę sody oczyszczonej, która, zwiększając KH, zapobiegnie zbyt szybkiemu zakwaszeniu roztworu przez produkty fermentacji.

Eksploatacja:

Gdy szybkość produkcji CO2 nie jest satysfakcjonująca należy przygotować nowy roztwór. Dobrym rozwiązaniem, szczególnie w przypadku nieco większych zbiorników, jest zbudowanie 2 generatorów. W sytuacji, gdy jeden z generatorów nie produkuje już odpowiedniej ilości gazu, wymieniamy roztwór, podczas gdy drugi z generatorów zapobiega wahaniom pH.

Regulacja:

Zmniejszenie ilości drożdży spowoduje ograniczenie szybkości produkcji gazu, jednakże czas pracy generatora wydłuży się. Ilość cukru należy również dobrać doświadczalnie. Jego nadmiar nie spowoduje wydłużenia czasu pracy urządzenia. Na szybkość pracy generatora można również wpływać przez zastosowanie zwykłych zaworków.

Oczywiście, jeżeli zamierzamy zasilać bardzo duży zbiornik, należy przygotować większy generator, zdolny pomieścić duże ilości roztworu generacyjnego, lub też zwiększyć ilość drożdży, co jednak spowoduje skrócenie czasu pracy generatora.

Zalety:

- metoda stosunkowo prosta, bezpieczna i popularna,

- umożliwia dozowanie ciągłe,

- nie wymaga wysokich nakładów początkowych,

- stosunkowo tania w eksploatacji,

- generator tego typu można zrobić z elementów dostępnych w każdym domu w ciągu krótkiego czasu.

Wady:

- należy co pewien czas (zwykle ok. 2 tygodnie) przygotować nowy roztwór,

- regulacja szybkości produkcji gazu jest ograniczona,

- prędkość produkcji dwutlenku węgla w ciągu kilku godzin od uruchomienia wzrasta, by osiągnąć wartość maksymalną, po czym stale maleje aż do zatrzymania, co wiąże się z powolną zmianą pH w zbiorniku,

- stosowana raczej w mniejszych zbiornikach, w przypadku większych może być nieco kłopotliwa,

- jeśli nie zastosujemy licznika bąbelków, produkty uboczne fermentacji dostaną się do akwarium,

- istnieje ryzyko zapchania instalacji dyfuzyjnej,

- produkty uboczne wymagają pasteryzacji ;)

Niebezpieczeństwa:

Szybkość fermentacji zależy od składu roztworu oraz temperatury. Przy uruchamianiu generatora należy bacznie obserwować ryby i dokonywać pomiarów pH. Może się okazać, iż generator będzie zbyt wydajny do naszych potrzeb i konieczne będzie np. zastosowanie napowietrzania.

Generator powinien być ustawiony w odpowiednim miejscu, tak aby nie przewrócił się, nie został potrącony itp. Dla bezpieczeństwa można zaopatrzyć instalację w zawór przeciwzwrotny, jednakże, jeżeli generator jest szczelny, nic złego nie powinno się wydarzyć. Jeżeli użyjemy zbyt gorącej wody, po ochłodzeniu objętość gazu w generatorze zmniejszy się i dojdzie do zassania wody z akwarium.

Należy unikać pojemników szklanych. Znany jest przypadek eksplozji takiego generatora po zapchaniu rurki wylotowej. Zwykła butelka po wodzie mineralnej rozszczelni się w okolicach nakrętki, jeżeli ciśnienie nadmiernie wzrośnie. Istnieje jednak pewne niebezpieczeństwo, dlatego wskazana jest ostrożność. Z tych samych względów dyskusyjne jest stosowanie zaworów ograniczających przepływ w tego typu instalacjach.

Naczynie powinno mieć odpowiednią wielkość i wysokość. Wskazane jest pozostawienie odpowiednio dużo wolnej przestrzeni pomiędzy poziomem roztworu generacyjnego a wężykiem odprowadzającym gaz. Unikniemy w ten sposób dostania się spienionego roztworu do licznika bąbelków lub do akwarium. Warto również ściąć końcówki wężyków, zastosowanych w instalacji, pod kątem ostrym, tak aby trudniej ulegały zapchaniu a ciecz mogła łatwo skapywać do roztworu.

Co pewien czas warto sprawdzić szczelność instalacji oraz zbadać, czy zanieczyszczenia nie zatkały np. drobnych otworów kamienia napowietrzającego służącego jako dyfuzor CO2.

Jeżeli roztwór generujący dostanie się do akwarium, konieczna będzie częściowa wymiana wody, wydajne napowietrzanie i filtrowanie skażonej wody przez węgiel aktywny.

Metody chemiczne:

Zasada działania:

CO2 powstaje w wyniku reakcji chemicznych.

Wykonanie:

W warunkach domowych do tego celu można wykorzystać sodę oczyszczoną i kwas cytrynowy. Aby jednak uzyskać ciągłą produkcję CO2 roztwory należy powoli mieszać.

Łatwiej jest wykorzystać te składniki do napełniania dzwonów dyfuzyjnych gazem w systemach dozowania doraźnego.

Wady i zalety:

W porównaniu do metody drożdżowej jest to rozwiązanie droższe w eksploatacji oraz bardziej kłopotliwe, wymagające częstszej obsługi.

Niemniej spotyka się komercyjne rozwiązania działające w oparciu o tę metodę.

Niebezpieczeństwa:

Generator powinien stać w bezpiecznym miejscu tak, aby nie został wywrócony. Pozostałe uwagi jak w przypadku generatora drożdżowego.

Butla CO2 wysokociśnieniowa wraz z reduktorem.

Zasada działania:

Dwutlenek węgla, znajdujący się w butli pod znacznym ciśnieniem, przez odpowiedni reduktor dostaje się powoli do specjalnego urządzenia dyfuzyjnego, gdzie się rozpuszcza w wodzie.

Rozwiązanie wymagające pewnych nakładów finansowych, stosowane zarówno w małych, jak i dużych zbiornikach.

Odpowiedni sprzęt można nabyć w sklepach akwarystycznych, jednakże butle z CO2 nawet renomowanych producentów nie mają odpowiednich atestów i mogą być problemy z ich napełnieniem. Ponadto ceny takich urządzeń są znacznie wyższe niż polskich odpowiedników stosowanych np. w browarnictwie.

Puste butle można napełnić w odpowiednich punktach, są to zazwyczaj miejsca, gdzie konserwuje się i napełnia gaśnice. Często istnieje jedynak tylko możliwość wymiany pustej butli na pełną z odpowiednim atestem. Jest to rozwiązanie pewne i bezpieczne, dlatego warto rozważyć zakup używanej butli. Przy zakupie reduktora ciśnienia interesują nas minimalny przepływ i minimalne ciśnienie. Wprawdzie sam stosuję reduktor RWBK 0.15, co wiąże się z koniecznością dodatkowej redukcji ciśnienia np. za pomocą zwykłego zaworu powietrznego lub precyzyjnego zaworu igłowego, jednakże na rynku pojawiły się reduktory pozwalające bardzo precyzyjnie ustawiać odpowiednio małe przepływy.

Przy zastosowaniu nieodpowiedniego reduktora utrzymanie stałej szybkości przepływu może być trudne.

Można także wykorzystać butlę od gaśnicy CO2 (jedynie śniegowej). Należy jednak w punkcie napełniania zlecić odpowiednią przeróbkę, która powinna znacznie podnieść bezpieczeństwo (CO2 podawany w postaci płynnej, jak to ma miejsce w gaśnicy, może zamrozić reduktor). Nie można natomiast zastosować butli turystycznych i innych nieprzystosowanych do CO2. Sytuacja podobnie wygląda z reduktorami ciśnienia. Eksperymentowanie z gazem pod ciśnieniem 6 MPa nie jest dobrym pomysłem. Butle CO2 wyposażone są w odpowiedni gwint dostosowany do reduktorów ciśnień CO2. Dobrze jest zatem sprawdzić, czy te dwa elementy do siebie pasują zanim wydamy niepotrzebnie pieniądze.

Zalety:

- umożliwia zarówno ciągłe jak i doraźne dozowanie CO2,

- najniższe koszty eksploatacji,

- metoda stosowana zarówno w małych jak i bardzo dużych zbiornikach,

- nie wymaga praktycznie żadnej obsługi,

- pełna regulacja szybkości dozowania gazu,

- gaz jest czysty chemicznie.

Wady:

- wysokie koszty początkowe,

- ryzyko uśmiercenia całej obsady w przypadku awarii reduktora ciśnienia.

Niebezpieczeństwa:

Należy używać tylko butli z atestami, które napełniamy gazem spożywczym.

Butlę musimy chronić przed przegrzaniem. (Więcej informacji można uzyskać w punkcie zakupu / napełniania butli.)

Jeśli zakupimy reduktor o wysokim ciśnieniu wyjściowym, konieczne będzie zastosowanie dodatkowego zaworu ograniczającego przepływ. Jest to rozwiązanie mniej pewne, niż zakup dobrego reduktora. Zdarza się, iż zwykły reduktor ciśnienia ustawiony na bardzo niewielkie ciśnienie wylotowe za pomocą mało precyzyjnej śruby nastawczej zacznie samoistnie zwiększać przepływ.

Znaczne zwiększenie ilości dozowanego CO2 spowoduje nie tylko szybsze opróżnienie butli, lecz może uśmiercić całą obsadę. Wraz ze zmianą poziomu CO2 dojdzie także do gwałtownej zmiany pH, co jest również bardzo niebezpieczne. Rozszczelnienie instalacji może doprowadzić do znacznego obniżenia temperatury w związku z rozprężaniem się gazu i spowodować zamrożenie reduktora ciśnień, który przestanie spełniać swoją funkcję.

Należy przestrzegać wszystkich zaleceń producenta butli i reduktora ciśnienia !

Butla CO2 wysokociśnieniowa bez reduktora.

Zasada działania:

Użytkownik napełnia co pewien czas odpowiedni dzwon zanurzony w wodzie akwariowej.

Gaz powoli rozpuszcza się w wodzie.

Butla CO2 podłączona jest do dzwonu dyfuzyjnego z pominięciem reduktora ciśnienia.

Użytkownik napełnia dzwon np. raz dziennie odkręcając zawór butli.

Koszty eksploatacji - niskie, podobnie jak w przypadku dozowania ciągłego z butli z reduktorem.

Zalety:

Wady:

- dość wysokie koszty początkowe,

Niebezpieczeństwa:

Metoda ta nie jest polecana, gdyż jest bardzo niebezpieczna.

 

Zbiorniki CO2 niskociśnieniowe.

Zasada działania:

Dwutlenek węgla znajduje się w niewielkim zbiorniku, np. wielkości dezodorantu, pod małym ciśnieniem.

Użytkownik, np. raz dziennie, napełnia dzwon dyfuzyjny umieszczony w akwarium. W sklepach akwarystycznych można kupić gotowe zestawy do nawożenia CO2 tą metodą, jednakże źródło CO2 szybko ulega wyczerpaniu i nie jest to metoda mało ekonomiczna w przypadku większych zbiorników. Jeśli jednak zastąpimy firmowe zbiorniczki z gazem odpowiednio dużą butlą CO2 lub gaśnicą z reduktorem, koszty eksploatacji znacznie spadną.

Zalety:

- duże bezpieczeństwo.

Wady:

Niebezpieczeństwa:

Metoda bardzo bezpieczna. Wskazane jest postępowanie zgodne z instrukcją producenta.

Jak dozować ?

Kiedy dozować ?

Część akwarystów dozuje CO2 przez całą dobę, inni tylko w dzień.

W odpowiednio oświetlonym zbiorniku pH rano jest najniższe, w ciągu dnia wzrasta, by po zgaszeniu światła obniżać się do wartości minimalnych. Związane jest to ze zmianami poziomu CO2 w myśl wyprowadzonego równania:

pH=7-log( pCO2/(3*KH) )

Po rozpoczęciu procesu fotosyntezy rośliny pobierają CO2,co wiąże się ze wzrostem pH. Po zgaszeniu światła rośliny produkują CO2, a więc pH spada. Dozowanie CO2 w nocy przyczynia się do dalszego spadku pH. Warto jednak zwrócić uwagę czy zmiana pH spowodowana zaprzestaniem dozowania CO2 po zgaszeniu oświetlenia, będzie mniejsza niż zmiana wywołana zaprzestaniem fotosyntezy. W dobrze przewietrzanym zbiorniku, w którym powierzchnia wody jest w ciągłym ruchu, przy zastosowaniu filtrów zraszanych itp. dwutlenek węgla szybko zostanie usunięty z wody po wstrzymaniu dozowania, co spowoduje stosunkowo szybki wzrost pH. Wydaje się, iż każdy układ należy sprawdzić indywidualnie i wtedy podjąć decyzję o sposobie dozowania. Oczywiście w przypadku zastosowania butli z reduktorem codzienne zakręcanie i odkręcanie zaworów, ustawianie ciśnienia wylotowego byłoby bardzo kłopotliwe. Można spróbować natomiast dodatkowo napowietrzać w nocy.

Użytkownicy systemów dozowania doraźnego opartych na dzwonach dyfuzyjnych nie muszą po prostu napełniać dzwonów na noc. W dobrych sklepach akwarystycznych można kupić specjalne zestawy pozwalające utrzymać stały poziom nasycenia wody CO2, a więc i stałe pH (Zestaw taki składa się z butli CO2, reduktora ciśnienia z regulatorem ciśnienia wylotowego, elektrody pH oraz elektrozaworu połączonego z układem sterującym). Koszty jednak są duże, a systemy te nie zawsze są konieczne. Ponadto w internecie można znaleźć schematy takich układów i wykonać je samodzielnie, a następnie dokupić elektrodę, elektrozawór i źródło CO2.

Czynniki wpływające na poziom CO2 w wodzie.

Do najważniejszych należy zaliczyć:

  1. Masa roślin w zbiorniku.
  2. Powierzchnia zbiornika.
  3. Napowietrzanie / ruch powierzchni wody.
  4. Rodzaj filtracji.
  5. Pochodzenie wody.
  6. Szybkość rozpuszczania CO2 i efektywność dyfuzora.
  7. Skład powietrza atmosferycznego.
  8. Temperatura.
  9. Obsada zbiornika.
  10. Oświetlenie.

Ad 1. Wydaje się oczywistym, iż im większa masa roślin w zbiorniku, tym więcej CO2 jest zużywane w procesie fotosyntezy. Wiąże się to jednak z większa produkcją CO2 w nocy.

Ad 2. Im większa powierzchnia, tym łatwiej zachodzi wymiana gazowa. Obecność pokrywy może spowolnić ten proces.

Ad 3. Zastosowanie napowietrzania powoduje ruch powierzchni wody co ułatwia wymianę gazową.

Ad 4. Bardzo wydajne filtry zraszane często podejrzewane są o usuwanie dwutlenku węgla z wody. Jeżeli filtr jest dobrze wykonany, zjawisko to nie będzie istotne.

Deszczownia, powodując gwałtowny ruch lustra wody i rozwinięcie powierzchni kontaktu woda - powietrze, może znacznie obniżyć poziom CO2. Podobny efekt może wywołać skierowanie wylotu pompy turbinowej lub filtra kanistrowego w pobliżu powierzchni wody. Metody te są znacznie skuteczniejsze od zwykłego napowietrzania, jednakże powodują utratę CO2. Można je natomiast stosować z powodzeniem do regulacji poziomu CO2 w zbiorniku.

Ad 5. Czasami zdarza się, że woda kranowa nasycona jest już CO2 w wystarczającym stopniu.

CO2 zostanie jednak szybko usunięty z wody, jeżeli nie zastosujemy nawożenia tym pierwiastkiem. Ponadto zużycie CO2 przez rośliny jest zbyt duże, by traktować wodę kranową jako jedyne źródło CO2, nawet przy dużej podmianie wody.

Ad 6. Sposoby dyfuzji CO2 zostały omówione w punkcie 'Jak rozpuścić CO2".

Ad 7. W pomieszczeniu intensywnie wietrzonym parcie CO2 będzie niższe niż np. w pokoju w którym przebywa kilka osób, a okna nie są otwarte. Parcie CO2 nad cieczą ma jednak niewielki wpływ na pCO2, gdyż woda w akwarium zawiera więcej CO2, niż wynikałoby to z wymiany gazowej.

Ad 8 i 9. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie metabolizm zarówno ryb, jak i roślin. Wpływ na pCO2 będzie zależał od zarybienia zbiornika. Może się zdarzyć, iż CO2 powstający w procesie oddychania ryb będzie w ilości odpowiedniej dla prawidłowego wzrostu roślin.

Wtedy nawożenia CO2 jest zbędne.

Ad 10. Zwiększenie oświetlenia powoduje przyspieszenie fotosyntezy, o ile inne czynniki nie zaczną ograniczać tego procesu, jak np. nieodpowiednie nawożenie.

Ile dozować ?

Jako optymalny można przyjąć poziom 10-20 ppm CO2.

Wprawdzie osobniki Poecilia reticulata rozmnażają się nawet przy 800 ppm, Poeclia velifera tolerują 500 ppm, a Paracheirodon innesi , Pterophyllum scalare i Syphysodon discus nie wykazują żadnych objawów przedawkowania gazu przy 100 ppm (na podstawie `Practical Fishkeeping Magazine' ), stężenia wyższe niż 20 ppm nie wydają się konieczne. Dozowanie CO2 ma sens jedynie wtedy, gdy niedobór CO2 jest czynnikiem ograniczającym rozwój roślin. Tak więc zapewnienie roślinom dowozu jedynie jednego pierwiastka nie spowoduje istotnego przyspieszenia wzrostu. Utrzymanie wysokich stężeń CO2 w wodzie wymaga większych ilości gazu, co wiąże się z dodatkowymi kosztami, a gwałtowne zatrzymanie dozowania spowoduje duży skok pH, co wpłynie niekorzystnie na kondycję ryb.

Szybkość dodawania gazu należy ustalić indywidualnie dla każdego zbiornika i będzie ona zależała od czynników wymienionych w punkcie 'Czynniki wpływające na poziom CO2 w wodzie'.

W przypadku generatora drożdżowego, regulację poziomu CO2 można przeprowadzić stosując napowietrzanie, kierując wylot filtra na powierzchnię wody, lub stosując zwykły zaworek.

W systemach dozowania doraźnego, opartego na dzwonach dyfuzyjnych, poziom CO2 ustala się zwiększając lub zmniejszając ilość lub pojemność dzwonów, można także skierować wylot pompy w kierunku dzwonu dyfuzyjnego (patrz: sposoby dyfuzji).

Regulacja szybkości dyfuzji w przypadku butli z reduktorem nie sprawia większych problemów. Przed zakupem butli warto oszacować nasze potrzeby.

Można, np. za pomocą generatora drożdżowego, ustalić orientacyjną ilość gazu potrzebną w jednostce czasu do uzyskania określonego nasycenia CO2.

Oznaczenia:

v - szybkość dozowania CO2 (ml/min) (ciśnienie 1 Bar)

t - czas eksploatacji butli (miesiące)

m - masa butli (w kg)

M - masa molowa CO2 = 44 g/mol

V - objętość 1 mola gazu doskonałego = 22,4 dm3/mol

Z - stała = 0,04392 dm3/miesiąc*min/ml*kg/g

Istnieje zależność

t=(m/M*V)/(v*Z)

Tak więc, jeżeli planujemy zakup 5 kg butli, a nasze akwarium zużywa 4 ml CO2/min,

to butla będzie nam służyła przez:

t=5kg/44g/mol*22,4 dm3/mol / (4 ml/min*0,04392 dm3/miesiąc*min/ml*kg/g)= 14,5 miesiąca.

Przy obliczeniach można przyjąć, iż 1 bąbelek CO2 to ok. 1/15 -1/18 ml.

Oznaczanie zawartości CO2 w wodzie.

W niektórych sklepach akwarystycznych można kupić odpowiednie testy, pozwalające szybko oszacować zawartość CO2 w wodzie.

Spotyka się dwa rodzaje testów:

  1. Testy pozwalające na stałą obserwację poziomu CO2.
  2. Testy pozwalające na doraźną ocenę poziomu CO2.

Pierwszy typ to niewielkich rozmiarów naczynie szklane lub plastikowe o odpowiedniej budowie, w którym znajduje się pewna ilość wskaźnika zmieniającego barwę przy zmianie pH. Naczynie takie zostaje umieszczone w wodzie tak, aby roztwór wskaźnikowy oddzielony był od wody warstwą powietrza. Zasada działania urządzenia jest bardzo prosta. Ponieważ prężność CO2 nad roztworem jest wprost proporcjonalna do stężenia gazu w wodzie, stężenia CO2 w wodzie i płynie wskaźnikowym będą zbliżone. Na podstawie barwy wskaźnika można ustalić, czy stężenie dwutlenku węgla jest odpowiednie. Test taki ma jednak pewną bezwładność - czasami trzeba trochę poczekać na właściwe wskazania.

Drugi typ nie różni się właściwie od typowych testów (np. na twardość węglanową, w których miareczkuje się próbkę badanej wody za pomocą odpowiedniego odczynnika do zmiany barwy). Testy te są bardziej dokładne, lecz równocześnie bardziej kłopotliwe w użyciu w porównaniu do typu pierwszego.

Można także posłużyć się przytoczoną wcześniej zależnością:

pCO2=3*KH*10^(7-pH)

(Wzór pozwala jedynie oszacować zawartość dwutlenku węgla i to jedynie w wodzie, w której nie ma dodatkowych buforów w istotnym stężeniu. Założenie to wydaje się prawdziwe, ponieważ np. w zbiorniku typowo roślinnym zawartość fosforanów jest bardzo mała).

Należy jednak pamiętać, iż jest to metoda mało dokładna, szczególnie, że pomiar pH i KH obarczony jest zazwyczaj dużym błędem..

Jeśli zależy nam na dokładnych wynikach - konieczne będą odpowiednie metody laboratoryjne.

Jak rozpuścić CO2 w wodzie ?

Istnieje wiele sposobów dyfuzji CO2.

  1. Kamień napowietrzający.

2. Wylot pompy z rurką Venturiego.

3. Dzwon dyfuzyjny.

  1. Wykorzystanie filtra kubełkowego.
  2. Metody kombinowane.

6. CO2 reaktor.

Kamień napowietrzający

Pozwala rozbić gaz na drobne bąbelki, rozwinąć powierzchnię kontaktu woda-gaz i tym samym przyspieszyć rozpuszczanie.

Kamień podłączamy do źródła gazu i umieszczamy w akwarium.

Im drobniejsze bąbelki, tym większa wydajność. Zastosowanie znajdują tutaj kostki z drewna lipowego stosowane w odpieniaczach białkowych.

Wady

- stosowany tylko w niewielkich zbiornikach.

Zalety

Kamień napowietrzający ze względy na małą wydajność znajduje zastosowanie w połączeniu z generatorem drożdżowym, który często produkuje zbyt szybko CO2 w stosunku do potrzeb. Razem stanowią tanie i dość skuteczne urządzenie dozowania CO2.

Niebezpieczeństwa:

Kamienie mogą się zapchać jeżeli zostanie podłączony do generatora drożdżowego. Należy zatem wymieniać je zanim do tego dojdzie. Ponieważ kamień stawia pewien opór, dochodzi do wzrostu ciśnienia w instalacji i np. w przypadku nieszczelnego generatora drożdżowego, gaz nie dostanie się w ogóle do akwarium.

Wylot pompy z rurką Venturiego

Metoda analogiczna do powyższej, jednakże gaz jest zasysany przez rurkę Venturiego pompy turbinowej lub wylotu filtra i rozbijany na drobne bąbelki. Wydajność ma zbliżona do kamienia napowietrzającego.

Niebezpieczeństwa:

Należy uważać, by zanieczyszczenia nie zapchały rurki Venturiego, szczególnie gdy pompa posiada odpowiedni tłumik. Rurka Venturiego wytwarza podciśnienie, które może zassać np. roztwór generujący generatora drożdżowego do akwarium. Należy być tego świadomym.

Dzwon dyfuzyjny

Bąbelki gazu gromadzą się w zbiornik umieszczonym do góry dnem w akwarium.

Naturalny dzwon może stanowić duży liść o ile ma odpowiedni kształt.

Gaz kontaktuje się z wodą przez długi okres czasu, powoli się rozpuszczając.

Zalety:

- skuteczna, jeżeli dzwon ma odpowiednią pojemność.

Wady:

Niebezpieczeństwa:

Należy dobrze umocować dzwon dyfuzyjny tak, aby siła wyporu nie wypchnęła go z wody. Warto zastosować więcej niż jeden przylepiec.

Wykorzystanie filtra kubełkowego

Rolę dyfuzora może pełnić również filtr kubełkowy. Wężyk ze źródła CO2 umieszczamy we wlocie filtra.

Zalety:

Wady:

Niebezpieczeństwa:

Jeżeli we wlocie filtra umieścimy kamień napowietrzający, należy co pewien czas skontrolować, czy nie uległ on zapchaniu.

Zanim zaczniemy stosować tę metodę, warto spróbować wdmuchnąć trochę powietrza do rury wlotowej za pomocą wężyka i zobaczyć jak filtr radzi sobie z gazami obojętnymi.

Jeśli po takiej próbie filtr zatrzyma się lub będą kłopoty z jego uruchomieniem, należy zrezygnować z tej metody dyfuzji.

Metody kombinowane

Aby zwiększyć wydajność można nad kamieniem napowietrzającym umieścić dzwon, który będzie gromadził bąbelki gazu. Umieszczenie dzwonu dyfuzyjnego w okolicy wylotu filtra, jeszcze lepiej - skierowanie prądu wody w kierunku dna dzwonu, znacznie rozszerzy powierzchnię kontaktu gaz-woda, co zwiększy szybkość rozpuszczania się gazu.

Można także wylot pompy z rurką Venturiego zasysającą CO2 skierować w kierunku dzwonu dyfuzyjnego.

Zalety:

- wydajność większa w stosunku do rozwiązań wyjściowych.

CO2 reaktor

Są to urządzenia napędzane turbiną dostępne w sklepach akwarystycznych.

Woda przepływa przez odpowiednie medium (np. bio-kulki) w atmosferze CO2.

Zalety:

Wady:

Urządzenie takie możemy wykonać w warunkach domowych.

Potrzebujemy:

Wykonanie:

1. Obcinamy butelkę od wody mineralnej 20 cm od szyjki.
2. Nawiercamy w zakrętce otwór o średnicy ok. 5mm.
3. Wkładamy wężyk w otwór i uszczelniamy silikonem (jeśli konieczne; zazwyczaj jeśli otwór będzie mniejszy od średnicy zewnętrznej wężyka, miejsce połączenia będzie szczelne).
4. Robimy otwór w bocznej ścianie butelki blisko linii cięcia o odpowiedniej średnicy, a następnie umieszczamy tam przylepiec, który można zablokować kawałkiem wężyka. Przylepiec będzie służył do umocowania reaktora do ściany zbiornika. W przypadku dużego reaktora może być konieczne zastosowanie kilku przylepców.
5. Robimy otwór w bocznej części butelki i wkładamy tam wąż łączący wylot filtra z wylotem pompy. Dobrze jest tak skierować wylot filtra, żeby strumień wody był skierowany w okolice nakrętki. Oczywiście można skierować wylot pompy od dołu butelki, o ile jest na to miejsce w zbiorniku. Nie trzeba wtedy wykonywać otworu w ścianie butelki.
6. Mocujemy końcówkę wężyka od nakrętki na odpowiednim poziomie. Pozwoli to ustawić poziom gazu w reaktorze. Z doświadczenia wiadomo, że nawet gaz spożywczy zawiera pewne ilości zanieczyszczeń. Przylepiec mocujący cały reaktor może nie wytrzymać siły wyporu przepełnionego reaktora. Stanowi to ponadto swoiste zabezpieczenie przed przedawkowaniem CO2, albowiem nadmiar CO2 dostarczony do reaktora wydostanie się na zewnątrz.
7. Wężyk z butli CO2 umieszczamy w widocznym miejscu wewnątrz butelki - będzie on stanowił licznik bąbelków.

Zasada działania

Gazowy CO2 dostarczany za pomocą wężyka do wnętrza reaktora gromadzi się w okolicach nakrętki. Poziom gazu można regulować za pomocą wężyka połączonego z nakrętką. Strumień wody generowany przez pompę rozpryskuje się na ściankach, w takich warunkach CO2 bardzo szybko się rozpuszcza. Po pewnym czasie w reaktorze będą zgromadzone głównie słabo rozpuszczalne gazy (zanieczyszczenia). Reaktor więc będzie się powoli napełniał, aż do poziomu wyznaczonego przez wężyk połączony z nakrętką, po czym ulegnie częściowemu opróżnieniu. Reaktor taki ma bardzo dużą wydajność i pozwala na rozpuszczenie kilkunastu bąbelków CO2 na sekundę, co powinno wystarczyć nawet w przypadku bardzo dużych zbiorników.

Wydajność dodatkowo można zwiększyć:

  1. łącząc koniec wężyka CO2 z rurką Venturiego pompy ale potrzebny jest wtedy dodatkowy licznik bąbelków CO2,
  2. łącząc wężyk służący do regulacji poziomu CO2 z rurką Venturiego ale wtedy należy wykonać dodatkowy mechanizm regulacji poziomu gazu w reaktorze.

Niebezpieczeństwa:

Dyfuzor przestanie działać w przypadku awarii pompy zasilającej lub gdy siła wyporu wypchnie go z wody. Należy pamiętać, iż ze względu na dużą wydajność tego typu urządzenia awaria regulatora ciśnienia spowoduje gwałtowny wzrost stężenia CO2 w wodzie ze skutkami następczymi w postaci obniżenia pH.

Podsumowanie

Dozowanie dwutlenku węgla, choć wiąże się z pewnymi niebezpieczeństwami i pociąga za sobą pewne koszty, pozwala przyspieszyć lub w ogóle umożliwić wzrost niektórych roślin. Efekty są często bardzo spektakularne i podwodna pustynia może w krótkim okresie czasu stać się żyjącym ogrodem. Gatunki, które były uważane za trudne w hodowli rozwijają się w błyskawicznym tempie i wyglądają bardzo okazale.


[Góra] [Ramki] [Menu / Opis zawartości] [Start]
by Triamond