Karbonathärte & Kohlenstoffdioxid
Das ist der 5. Teil, rund um das Thema Wasser und Wasserwerte, jeden Mittwoch erscheint hier ein neuer Blogbeitrag. Um nichts zu verpassen, kannst du den Blog kostenlos abonnieren. Heute alles über die Karbonathärte und Kohlenstoffdioxid
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Worum geht es eigentlich?
Die Karbonathärte ist ein Teil der Gesamthärte, wie du schon am Namen erkennen kannst, umfasst diese Härte nur gelöste Karbonate (CO3-2) bzw. Hydrogenkarbonate (HCO3 –). Aber wo kommen diese Stoffe her? Wasser an sich hat keine Härte, auch z.B. Regenwasser ist weiches Wasser, also hat keine Härte. Das Wasser nimmt diese Stoffe erst auf, wenn es durch die verschiedenen Gesteinsschichten sickert oder als Fluss über kalkhaltigem Gestein fließt. Früher war es üblich die Härte in „Grad deutscher Härte“ (°dH) anzugeben, heute müssen die molaren Einheiten verwendet werden. D.h. für uns, in vielen Fällen werden wir bei den Analysen der Wasserwerke, die Karbonathärte nicht in °dH wiederfinden. Das ist erstmal schlecht, denn wir messen und dokumentieren die Karbonathärte weiterhin in „Grad deutscher Härte“.
Die Karbonathärte puffert deinen pH-Wert, je höher die Härte ist, desto stabiler ist auch dein pH-Wert. Es gibt also einen direkten Zusammenhang zwischen der Karbonathärte und die Säuren, die durch ihr gepuffert wird. Aus dieser Erkenntnis ist ein Messverfahren entstanden, das diese Kapazität bestimmt, „Säurekapazität pH 4,3“. Was kompliziert klingt ist im Grunde nichts anderes, als das Zugeben von Säure, bis sich ein pH-Wert von 4,3 einstellt, daraus lassen sich dann Rückschlüsse auf die Karbonathärte ziehen.
Im pH-Bereich zwischen 4,3 und 8,2 liegen Karbonate hauptsächlich als Hydrogenkarbonate vor. Die Säurekapazität bis pH 4,3 ist daher ein unmittelbares Maß für den Gehalt der Probe an Hydrogenkarbonat (Kölle, 2010).
Karbonathärte-Rechner
Wenn wir die Härte nicht in °dH vorliegen haben, ist dies aber eigentlich gar kein Problem für uns, denn wir können die Karbonathärte ganz einfach umrechnen.
Für den Fall, du hast die Karbonathärte in mmol/l:
Karbonathärte in mmol/l / 0,1783 mmol/l = Karbonathärte in °dH
Für den Fall, du hast die Säurekapazität pH 4,3:
Säurekapazität x 2,8 = Karbonathärte in °dH
Im Analysebericht meines Wasserwerkes stehen beispielsweise folgende Werte:
- Karbonathärte: 1,25 mmol/l
- Säurekapazität pH 4,3: 2,50 mmol/l
Die Umrechnung sieht hier wie folgt aus:
- 1,25 mmol/l / 0,1783 mmol/l = 7,01 °dH
- 2,50 mmol/l x 2,8 = 7 °dH
Eigentlich alles ganz einfach oder?
Wie hoch sollte deine Karbonathärte sein?
Dein Messwert sollte sich irgendwo zwischen 5 bis 14 °dH befinden. Bei einer Karbonathärte die unter 5 °dH liegt, sinkt der pH-Wert zu stark ab. Bei einer Karbonathärte von über 14°dH verkalken deine Teichpumpen, Filter und andere Gegenstände, die du bei dir hast. Auch fällt deutlich mehr Kalk bei der Biogenen Entkalkung aus. Hierbei entziehen die Pflanzen dem Hydrogenkarbonat das CO2 und es legt sich ein weißer Belag über die Pflanzen (Calciumcarbonat).
Verhältnis von Karbonathärte und Kohlenstoffdioxid
Die Karbonathärte und der Kohlenstoff stehen im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Die Folgende Tabelle zeigt dieses Gleichgewicht. Auch wenn es für uns Goldfischhalter wohl keine Relevanz hat, so gibt es einen CO2-Wertebereich, bei dem die Pflanzen optimal mit CO2 versorgt werden. Dieser Bereich erstreckt sich von 15mg/l bis 35mg/l. Vollständigkeitshalber habe ich sie erstellt, mit dem Wissen, dass unsere Goldfische wohl fast keine Pflanzen übriglassen und dies wohl eher für AquaScaper interessant ist. Zusätzlich habe ich noch einen Kohlenstoffdioxid-Rechner erstellt, der alle Werte berechnet, auch die die nicht in der Tabelle enthalten sind.
Kohlenstoffdioxid-Rechner
Wie kannst du deine Karbonathärte erhöhen?
Um deinen pH-Wert zu stabilisieren, benötigst du eine ausreichende Karbonathärte. Aber diese wird ständig verbraucht, sei es durch die Filterbakterien oder bei der Pufferung von Säuren. In den meisten Fällen sinkt die Karbonathärte. Hier musst du also gegensteuern.
In Japan, dem Land der Goldfische und Koi, hat das Ausgangswasser durch das vulkanische Gestein nur eine Karbonathärte von zirka 1 bis 2 °dH. Die Japaner geben deshalb große Mengen an Austernschalen in ihre Filtersysteme. Ab einen pH-Wert von 6,9 lösen sich die Austernschalen auf und stabilisieren somit den KH- und pH-Wert. Diese Lösung funktioniert natürlich auch bei uns zuhause.
Im Handel gibt es spezielle Mittel, die den KH-Wert erhöhen, diese basieren oft auf Natriumhydrogenkarbonat. Dadurch steigt nicht nur der KH-Wert sondert auch schlagartig der pH-Wert. Das könnte zur Folge haben, dass Aufgrund der fehlenden Karbonathärte, dass nicht abgebaute Ammonium, in giftiges Ammoniak umgewandelt wird. Hier solltest du also vorab dein Ammoniumgesamtwert messen, um Folgeschäden an deinen Fischen zu vermeiden.
Auch über Calciumcarbonat kannst du dein KH- und pH-Wert stabilisieren. Diese löst sich aber deutlich langsamer auf und es kann dein Wasser anfangs trüben. Es hat aber den Vorteil, dass der pH-Wert nicht schlagartig ansteigt und auch nicht über 7.
Wir können den KH-Wert auch stabilisieren, in dem wir anfallendes CO2 schnellstmöglich aus dem System entfernen. Durch den Einsatz von Belüftungen oder Rieselfilter kann das CO2 aus dem Wasser entfernt werden, es entweicht dann einfach in die Atmosphäre.
Wie kannst du deine Karbonathärte senken?
Sollte dein Messwert tatsächlich einmal zu hoch sein, gibt es verschiedene Möglichkeiten diese zu senken. Wie oben erwähnt steht die Karbonathärte im direkten Verhältnis zum CO2. Eine Zugabe von CO2 führt also dazu, dass deine Karbonathärte sinkt. Auch das Mischen mit weichem Regenwasser, die Zugabe von Torf oder Säure würde dazu führen, dass der Wert sinkt. Auf dieser Basis gibt es im Handel angebotene pH- und KH-Senker. Diese lassen sich gut dosieren und es stellt sich der gewünschte Effekt ein.
Wie kannst du deine Karbonathärte messen?
Teststreifen
Die günstigste aber auch die ungenauste Methode ist das Messen über Teststreifen, die es günstig zu erwerben gibt. Hier musst du nur den Teststreifen ins Wasserhalten und danach die Farbe vergleichen. Genaue Messergebnisse sind damit nicht zu erzielen, die Abstufung ist zu grob, auch sieht jeder Mensch Farben anders und so kann es hier zu falschen Werten führen.
Tröpfchentest
Eine einfache und präzise Messmethode ist der Tröpfchentest. Hierzu muss du nur eine definierte Menge an Wasser abfüllen, meistens 5ml. Danach gibst du Tropfen für Tropfen in dein Messwasser. Dieser Test arbeitet auf Basis eines Farbumschlages. Wie oben im Bild wird dein Messwasser zuerst gelb und dann blau. Sobald dein Wasser die Farbe geändert hat, ist der Test beendet. Die Anzahl der Tropfen ergib die Karbonathärte in °dH. Ein Tipp von mir, möchtest du genauere Messergebnisse, dann benutze einfach die doppelte Menge an Wasser. Jetzt zählt jeder Tropfen genau 0,5 °dH.
Bis zum nächsten Mal.
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