Het CO2 evenwicht in het water

We hebben kunnen lezen op de vorige pagina dat 85% van zo’n 1835 onderzochte wateren oververzadigd waren met CO2. Dus dat er meer dan 0,5 mg/ltr CO2 in zit.

Waardoor komt het dan dat 85% van de onderzochte wateren oververzadigd waren? Het antwoord hierop is simpel.

Biologische activiteit!!

Vissen produceren bijvoorbeeld CO2 bij het ademhalen, net als wij mensen. Maar toch zijn het vooral de bacterien die zorgdragen voor de grootste produktie van CO2 bij het omzetten van organische verbindingen. Ook planten produceren CO2 en dat doen ze dag en nacht, dus niet alleen ’s nachts zoals wel eens gedacht wordt. Maar overdag nemen ze netto meer CO2 op dan ze produceren. ’s Nachts echter nemen planten geen CO2 op (een enkele uitzondering daargelaten, bijv. Isoetes) en produceren ze ook CO2. Door deze processen zal er dus ook in een aquarium meestal aanzienlijk meer CO2 aanwezig zijn dan die 0,5 mg/ltr.

In het bovenstaande schema zijn dus duidelijk de faktoren te zien die bepalen hoeveel CO2 er in het water zit.

In de bovengenoemde tabel staan de belangrijkste factoren die bepalen hoeveel CO2 er in het water zit nog eens opgenoemd. Let wel, de KH ontbreekt dus!! De KH heeft geen invloed hoeveel CO2 er in het water is opgelost. Het is namelijk zo dat de KH en de CO2 onafhankelijk van elkaar zijn (niet helemaal waar, maar dat effect is niet te meten door ons aquarianen.) De KH en de CO2 zijn dus onafhankelijk en uit die twee resulteert de pH. De pH is dus niet zelf direct te beïnvloeden maar dit wordt gedaan door beinvloeden van de KH of het CO2.

CO2 kan worden ingezet om de volgende redenen:

• Opheffen van CO2 tekorten van de planten, cq stimulering plantengroei
• verlagen van de pH

CO2 en stimuleren plantengroei

Om goed te kunnen groeien hebben planten licht en voedingstoffen nodig waaronder dus ook CO2. Hierbij geldt de minimumwet van Liebig. Die zegt dat de groei wordt bepaald door de meest beperkende factor. Voldoende CO2 maar te weinig licht zal geen optimale groei geven. In een goed beplant aquarium met een goede bodem en sterke verlichting zal CO2 al snel een beperkende faktor zijn.

Als er minder dan 0,5 mg/ltr CO2 in het water zit dan is het voor de planten moeilijk aan CO2 te komen. Planten gaan dan een andere bron voor koolstof zoeken dan CO2. Helaas kunnen niet alle planten andere koolstofbronnen gebruiken en die zullen dan ook in groei stoppen. Voor meer over dit proces komt er nog een artikel over biogene ontkalking, even geduld dus….

Een hoge pH is, behalve bij speciaalaquaria als Malawi en Tanganjika, niet al te wenselijk, niet voor de planten en zeker niet voor het visbestand. Het toedienen van CO2 kan dan een goed hulpmiddel zijn om de plantengroei van voldoende CO2 te voorzien en sterke pH stijgingen door assimilatie van de planten te voorkomen.

Onder het motto meer is beter ontstaat dan al snel de neiging nog wat extra CO2 toe te voegen. Toch is dit niet zonder problemen. ( “CO2 en het effekt op de vissen”.).

Verlagen van de pH

Veel planten en vissen hebben het liefst een neutrale tot licht zure waterkwaliteit. Het water uit de kraan is vaak wat alkalisch (pH boven de 7). Door het toedienen van CO2 kan de pH geforceerd van het alkalische naar het lichtzure gebied worden getrokken zonder filtering over turf, toedienen van pH min e.d.

Vaak wordt CO2dan ook toegepast om de pH naar een lagere waarde te brengen. Dit is eigenlijk verkeerd gebruik van CO2 Da’s tenminste mijn mening, zolang het CO2 gehalte maar niet te hoog gekozen wordt mag iedereen uiteraard doen wat ie wil. Meer over de achtergronden hiervan kun je lezen op de pagina over “CO2 en het effekt op de vissen”.

CO2 gehalte in het natuurlijk milieu

In de natuur staan natuurlijk geen CO2 flessen of flessen met suiker en gist te pruttelen om de CO2 toe te dienen. De CO2 in het water wordt natuurlijk gereguleerd. Wanneer het CO2 gehalte in het water lager is dan dat in de atmosfeer zal CO2 diffunderen vanuit de atmosfeer in het water. Is het CO2 gehalte in het water hoger dan de atmosfeer dan zal kooldioxide uit het water ontwijken. Hoe groter het wateroppervlak of de waterbeweging des te gemakkelijker zal kooldioxide ontwijken of diffunderen. Door deze gasuitwisseling tussen water en atmosfeer zal zich in elk water een natuurlijk evenwicht in stellen. Waar dit natuurlijk evenwicht ligt is afhankelijk van de natuurlijke omstandigheden. Een paar voorbeelden:

• Snelstromende beek, rotsachtige bodem, geen plantengroei, CO2 gehalte 0,5-1,5 mg/ltr
  door de sterke stroming wordt het aanwezige CO2 in het water snel uitgedreven. Er zijn geen of weinig bacteriën die het CO2 gehalte weer aanvullen. Er zal zich een laag CO2 gehalte instellen waarbij de ondergrens bepaald wordt door het in de atmosfeer aanwezige CO2 gehalte.
• Langzaamstromende zwartwater rivier, veel humusachtige substanties in de bodem, weinig plantengroei (te weinig licht), CO2 gehalte 10-25 mg/ltr
  CO2 zal beperkt naar de atmosfeer ontsnappen door de langzame stroming. Er is een grote CO2 produktie door bacteriën die vrijwel niet door planten wordt gebruikt. Er zal zich een hoog CO2 gehalte instellen.

Stilstaand water met zeer veel plantengroei en een humusrijke bodem. CO2 gehalte vroeg in de morgen 15 mg/ltr, laat op de middag 2 mg/ltr.

Het CO2 gehalte schommelt sterk en dus ook de pH. s’Nachts gaan de bacteriën door met CO2 produktie. Er wordt geen CO2 verbruikt door de planten maar produceren zelfs iets CO2 en nemen zelfs iets zuurstof op. ’s Morgens zal er dus een hoog CO2 gehalte zijn. Overdag benutten de planten de CO2 voor hun assimilatie. Het CO2 gehalte zal dalen tot er een evenwicht ontstaat tussen CO2 productie en CO2 opname.

Zoals we zien kan afhankelijk van het biotoop het CO2 gehalte in het water behoorlijk verschillen. De natuurlijke ondergrens is ca. 0,5 mg/ltr door het diffunderen van atmosferische CO2 in het water. Dit wil niet zeggen dat er geen waarden lager dan 0,5 mg/ltr kunnen optreden! Wanneer planten meer CO2 opnemen dan dat er wordt toegevoerd zullen waarden lager dan 0,5 mg/ltr gemakkelijk kunnen optreden. Meer daarover is ook te vinden op de pagina over de KH en GH.

Voor CO2 waarden boven de 0,5 mg/ltr zijn bacterien en vissen benodigd die bij hun stofwisseling CO2 produceren. En ’s nachts leveren de planten zelf ook een bescheiden bijdrage aan de CO2 produktie.

Schommelingen in het CO2 gehalte, de amazone als voorbeeld.

Wanneer we vissen in een zo natuurlijk mogelijk nagemaakt biotoop willen houden is het van belang te weten hoe het CO2 gedrag in hun natuurlijke omgeving is.

Vaak zal het kooldioxide gehalte door de enorme watermassa in de rivieren niet aan grote dagelijkse schommelingen onderhevig zijn. Maar de natuur is onvoorspelbaar. Zo kan bijvoorbeeld het CO2 gehalte van een rivier in het Amazone gebied sterk stijgen wanneer deze buiten z’n oevers treedt waarbij grote stukken onder water staan en de humusrijke laag volop bijdraagt aan de CO2 produktie. Laten we het effekt daarvan eens bekijken.

Sol = Solimoes Jt = Jutai Jr = Jurua Pr = Purus Md = Madeira Tp = Tapajos Ng = Negro Jp = Japura Ic = Ica Man = Manaus

In het figuur hierboven zien we een kaartje van het Amazone gebied. De letters op de kaart geven de meetplaatsen weer waarop gedurende een jaar de CO2 concentratie in de rivier is gemeten. Het verloop is dan weergegeven in het figuur hieronder.

We zien dat in rivierdelen waar het net uit de bergen komt (Solimoes uit de Peruaanse bergen bijvoorbeeld) dat die rivieren een laag gemiddeld CO2 gehalte hebben. De biologische activiteit van deze stromen is nog relatief laag.

Anders ligt het bij waterstromen als bijvoorbeeld de Jutai (Jt) en de Purus (Pr). Vooral tijdens de regenperiode treden de rivieren buiten hun oever en levert de rottende vegetatie een grote bijdrage aan de CO2 produktie. In die periode zien we dan ook het CO2 gehalte duidelijk stijgen tot zo’n 16 mg/ltr voor de Jutai. Die 16 mg/ltr is dus duidelijk een maximum waarde, die niet continue voorkomt. Ook in andere rivieren in andere werelddelen als Afrika en Azie zijn waarden boven de 20 mg/ltr uiterst zeldzaam.

Het zal duidelijk zijn dat zowel planten, als vissen zich moeten kunnen instellen op deze schommelende CO2 waarden. Het meeste voedsel voor de vissen is te vinden in de regenperiode als de rivieren buiten hun oevers treden. Dan is het dus ook mooi de tijd om eens aan nageslacht te gaan denken.

Tot voor een aantal jaren geleden werd nog algemeen gedacht dat tropische oerwouden, zoals die in het Amazone gebied voorkomen, voor een groot deel bijdragen aan het binden van CO2. Moderne onderzoeken naar het uitgassen van CO2 uit de Amazone rivieren brengen aan het licht dat van die opslag van CO2 in de biomassa van de oerwouden weinig overblijft.