CO2, Kohlenstoffdioxid im Aquarium

25.10.2011 19:50 | C

CO2, Kohlenstoffdioxid im Aquarium.

Auch zu CO2 kursieren im Internet viele Aussagen die nicht immer ganz richtig sind.
Eines der größten Märchen ist, dass Sauerstoff CO2 austreiben würde und wegen diesen irreführenden Aussagen sind schon viele Fische einen qualvollen Tod gestorben.

Darum, weil Sauerstoff, der ja CO2 austreiben könnte, geradezu verpönt ist und man danach trachtet ja kein CO2 aus zu treiben.

Der nächste Irrglaube, dass Pflanzen ja genügend Sauerstoff abgeben ist dann das Tüpfelchen auf dem" i " weil Pflanzen unter ungünstigen Bedingungen noch mehr Sauerstoff verbrauchen als sie abgeben können.
Der Sauerstoffbedarf für Fische, Mikroorganismen und Pflanzen ist im Aquarium immens hoch.

Noch vor Jahrzehnten machte man übrigens das CO2 für Aquarienprobleme verantwortlich und versuchte dieses Gift mit allen Mitteln aus zu treiben. 

Sauerstoff, CO2 und Stickstoff gehören zusammen und man kann diese Gase nicht trennen, sondern man muss diese in der richtigen Konstellation halten.
Fische brauchen sowohl Sauerstoff als auch CO2 und nicht nur Sauerstoff zum ein und CO2 zum ausatmen. CO2 ist wichtig zur pH Regulierung des Blutes und hat nicht unbedingt mit dem pH-Wert des Wassers zu tun.
Aus diesem Grund sprechen wir uns gegen die Nachtabschaltung von CO2 Anlagen aus und nicht nur wir sehen diese als aquaristischen Unsinn an, sondern auch jeder der etwas von der Physiologie der Fische, respektive der Fischatmung versteht.
Die "Elite der Aquaristik" bei der sich besonders unser Freund D. F. und seine Mitschreier in Foren über unsere Ausführungen zu CO2 Nachtabschaltung belustigen, aber nichts wirklich wissen und verstehen, sollten sich besser mit diesem Thema vertraut machen.
Tagsüber CO2 und nachts Sauerstoff in das Aquarium pumpen überlassen wir der "Spezies der "Allwissenden" von denen sich gewissenhafte Aquarianer einfach nur distanzieren sollten.

Bilden Sie sich Ihr Urteil selbst indem Sie diesen tollen Artikel über Fischatmung lesen.

Auch in der Natur ist es so geregelt, dass nachts eine leichte CO2 Erhöhung stattfindet weil Pflanzen keinen Sauerstoff produzieren sondern diesen brauchen und durch Zellatmung CO2, wie Fische und Mikroorganismen abgeben.
Bekannt ist, dass Pflanzen die Photosynthese schon vor der Morgendämmerung vor bereiten und mit Beginn dieser auch ausreichend CO2 zur Verfügung haben sollten. Dadurch finden tagsüber wichtige und natürliche pH Schwankungen statt.

CO2 ist also nicht nur wichtig zur Nährung der Pflanzen, sondern auch für viele weitere physiologische Vorgänge.

Keiner spricht übrigens von den Mikroorganismen, denn diese leben von Kohlenstoff welchen sie zur Oxidation als Hauptnahrung benötigen. CO2 ist also auch Bakterienfutter und ohne dieses könnten sie sowenig wie ohne Sauerstoff existieren. Ein ausgeglichenes CO2 Verhältnis, besonders im Boden und Filter fördert also auch den Abbau der Stoffe von Ammonium bis Nitrat.

CO2, Kohlenstoffdioxid besteht, wie die chemische Bezeichnung schon sagt aus einem Kohlenstoff und zwei Sauerstoffatomen.
Es ist ein saures, geruch und farbloses Gas welches sich besonders gut im Wasser löst.
CO2 ist ein wichtiger Bestandteil der Carbonate oder Hydrogencarbonate.

Das Kohlenstoff-Atom sitzt in der Mitte und je ein Sauerstoff-Atom rechts und links von diesem.
Im Gegensatz zu den meisten Gasen, wie z. B. Sauerstoff oder Stickstoff die unpolar sind, also nicht nebeneinander sitzen, ist CO2 polar, wobei die beiden Dipole sich kompensieren.
Darauf ist die gute Wasserlöslichkeit des CO2 zurück zu führen, sowie auf eine besondere Hydrathülle um das CO2-Molekül.

Wasserpflanzen brechen die Verbindung CO2 in C für Kohlenstoff  und O2 für 2 Teile Sauerstoff auf, da Pflanzen, wie alle Organismen in erster Linie Kohlenstoff zum Aufbau der körpereigenen Biomasse benötigen.

CO2 wird für viele Anwendungen des täglichen Lebens verwendet, so zum Beispiel für prickelnde Getränke wie Mineralwasser, Sekt und vielen mehr.
CO2 wird als Kältemittel in Klimaanlagen eingesetzt, in Feuerlöschern als Löschmittel, zur Herstellung von Trockeneis, in der Medizin und vielen weiteren Bereichen.

Im Aquarium gelöstes CO2 reagiert teils zu Kohlensäure die dann auch für die Senkung des pH-Wertes verantwortlich ist.
Allerdings nur ein kleiner Teil des zugeführten CO2, nämlich ca. 0,8% reagiert zu Kohlensäure die sich mit den Bikarbonaten verbindet und als Karbonathärte des Wassers gemessen wird.

Die Kohlensäure zerfällt in ein in ein Hydrogenkarbonat und H+ Ion und ist laut chemischer Literatur bei 25 Grad mit 100 g pro Liter besonders gut in Wasser löslich, sodass es gravierend pH senkend wirkt.
Auch Ammoniak und Schwefelwasserstoff sind übrigens polar, von noch wesentlich besserer Wasserlöslichkeit und gerade darum so gefährlich im Aquarium.

Auch die verbleibenden 99,2% des sauren CO2 .nehmen Einfluss auf die Karbonathärte, sowie den pH Wert. und halten die Karbonate und Hydrogenkarbonate in Lösung.
Damit diese aber nicht in Salze zerfallen ist ein ständiger CO2 Gehalt des Wassers notwendig und je höher die Karbonathärte, desto höher sollte der CO2 Gehalt sein damit Pflanzen überschüssiges, freies CO2 zur Verfügung steht.

Für Pflanzen ist CO2 das wichtigste Element und Landpflanzen beziehen dieses aus der Luft, während Wasserpflanzen pH-Wert abhängig auf eine Zugabe des CO2 angewiesen sind.
Je höher der pH/KH-Wert, desto mehr ist das CO2 an die Karbonate gebunden.
Frei liegt CO2, welches Fische, Mikroorganismen und Pflanzen abgeben, liegt bei pH-Werten unter 7 vor und je tiefer der pH, desto höher ist der CO2 Gehalt des Wassers.
Ein Süßwasseraquarium mit tropischen Fischen und Pflanzen sollte daher bei Karbonatwerten von 2 - 5 betrieben werden um Fischen und Pflanzen ein gutes Dasein zu ermöglichen.

Einige Pflanzen, aber auch Algen haben die Fähigkeit den Karbonaten das CO2 zur Photosynthese zu entziehen, (biogene Entkalkung) was sich dann durch Kalkausfällung mit sinkender KH und mit einem pH-Anstieg bemerkbar macht.
Besonders Algen holen sich brachial das CO2 aus den Karbonaten, denn diese sind ein CO2 Speicher für diese.
Sprechen wir von einem Säuresturz, dann basiert dieser auf der biogenen Entkalkung mit pH Anstieg der durchaus bis pH 12 reichen kann.
Ein Wasser mit pH über 8 ist in einem bepflanzten Aquarium ohne CO2 Zugabe schon ein großes Risiko.
Den Säuresturz  in Weichwasser, selbst mit KH <1 und pH <5,5 als Zuchtwasser für Neons (mit Aufzucht der Brut in diesem) haben wir noch nie erlebt und wohl auch kein anderer Aquarianer, es sei denn, dass diese Werte mittels Druckgas CO2  erreicht oder gehalten werden sollten.

Ebenfalls ein Märchen also, dass Weichwasser stark säuresturzgefährdet sein soll.
Dies wäre es mit übermäßiger CO2 Zugabe, die aber oft bei derart niedrigen Werten in gut besetzten Aquarien mit normalem Pflanzenbestand gar nicht mehr nötig ist

Sauerstoff treibt CO2 aus ist ebenfalls falsch, denn CO2 ist 1,5 mal schwerer als Sauerstoff, was bedeutet, dass CO2 immer unter dem Sauerstoff steht, der als das leichtere Gas nach oben strebt.

CO2 und Sauerstoff können sich aber auch sehr gut miteinander vermischen, sofern entsprechende, nicht CO2 austreibende Bewegung des Wassers gegeben ist.
Der besondere Hydrationskomplex des CO2 besteht aus einem 12er-Kaeder mit 18 Wassermolekülen. Dabei ist jedes Sauerstoffatom durch Wasserstoffbrücken mit 3 Wassermolekülen verbunden.

Die Gefahr im Aquarium ist, dass der Gasaustausch nicht richtig funktioniert, denn Wasser hat wegen seiner hohen Zusammenhangskraft eine erstaunlich hohe Oberflächenspannung. Hier liegt die Erklärung dafür, dass es Insekten gibt die auf Wasser laufen können oder warum Wassertropfen nicht zerfliessen.
Durch ihre Polarität ziehen sich Wassermoleküle gegenseitig stark an, wobei selbst Moleküle innerhalb eines Wassertropfens von jedem benachbarten Molekül angezogen werden.
Das Oberflächenwasser hat auf der Deckschicht des Wassers keine benachbarten Moleküle, sondern muss diese in der Tiefe finden. Gute Oberflächenbewegung begünstigt also nicht nur den Gastaustausch, sondern auch ein eindringen des Wassers mit Sauerstoff in tiefere Schichten.

Wird in die unteren Zonen Sauerstoff nicht nach geliefert verbrauchen Organismen den Sauerstoff unter dem CO2 und die Fische können  das bei Ihrem Stoffwechsel produzierte CO2 nicht mehr über die Kiemen abgeben.
Sie ersticken praktisch wenn der CO2 Gehalt des Wassers höher als der im Blut der Fische ist.

Wir erwähnten es schon an anderer Stelle, dass ein unzureichender Gasaustausch besonders Bodenfische stark gefährdet, nämlich dann, wenn das CO2  komprimiert im Bodenbereich vorhanden ist.
Wir haben leider immer noch sehr viele Aquarianer die statt mit vollentsalztem Wasser zu arbeiten den pH-Wert mit CO2 Zugabe mittels pH-Meter herunter drücken.

Nicht immer wenn ein Welschen an die Oberfläche schießt und dann tot zu Boden trudelt ist Schwefelwasserstoff verantwortlich, sondern dann oft auch zu viel CO2 im Bodenbereich.
Wir hatten einen Fall wo auf Grund dessen reihenweise Bodenfische eingegangen sind.
Dieses hörte sofort auf als der Kunde unseren Tipp umsetzte das Wasser des Aquariums oben, mit Powerhead Pumpe und extra langem Förderrohr direkt über dem Boden ansaugte.
Nicht verwunderlich war für uns, für den Kunden schon, dass seine Echinodorus sich erholten und sogar Blütenstengel trieben.
Sauerstoffmangel ist bei Pflanzen auch ein sehr häufiger Grund für Stagnation, besonders wenn auch zuwenig CO2 in zu hartem Wasser vorhanden ist, da nicht alle Pflanzen in der Lage sind das erforderliche CO2 den Karbonaten zu entziehen.

Ebenso falsch ist demnach, dass sich das CO2 schnell aus dem Wasser verflüchtigt, denn CO2 diffundiert in Wasser zigmal besser als Sauerstoff.
CO2 und Sauerstoff verdrängen sich gegenseitig im Wasser nicht.

Jeder kann dieses einfach testen, indem er ob mit Druckgas oder Bio CO2 mittels des Schlauches das CO2 einfach unten in ein Gefäß einleitet.
Das CO2 setzt sich unten in dem Behälter ab und stellt man ein brennendes Teelicht in den Behälter so erlischt dieses. Wiederholen Sie den Versuch in einer Stunde noch einmal und es wird das gleiche passieren weil  der Luftsauerstoff das schwerere CO2 nicht so schnell aus dem Behälter verdrängen kann.
Dazu braucht es längere Zeit durch natürlichen Gasaustausch und auch im Aquarium ist es nicht anders.

Blubbersteine wie Ausströmer, Düsenrohre oder andere starke Wasserbewegungen treiben CO2 aus, aber kein Sauerstoff selbst vermag dieses.

Der Kohlenstoffdioxidkreislauf der Gewässer ist durch das CO2 Bindungsvermögen der Karbonate für unsere Biosphäre von allergrößter Bedeutung, denn die Meere sind riesige CO2 Speicher. und hier sind die Algen nützlich, weil immense CO2 Verbraucher.

Dass die Menschheit noch nicht an CO2 erstickte, weil dieses tatsächlich  schwerer als Luft ist, die ja aus Sauerstoff, Stickstoff und CO2 besteht liegt daran, dass Luft keine stehende Masse ist, sondern durch Wind bewegt und durch Wärme aufwärts getrieben wird. Dabei werden CO2 Moleküle ebenfalls in die Atmosphäre befördert.
Es gibt also keine Anreicherung am Boden und auch im kleinen Aquarium findet diese mit den richtigen Maßnahmen wie guter Oberflächenbewegung des Wassers und optimalen Gasaustausch nicht statt, ohne dass gleich CO2 ausgetrieben wird.

 


 

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