Pomiar poziomu CO2 i jego dystrybucja w zbiorniku.

Regulamin forum
Jeżeli chcesz pomocy lub rady związanej z uprawą roślin akwariowych powinieneś udzielić niezbędnych informacji o swoim akwarium i sposobie jego prowadzenia. TUTAJ jest dostępny wzór tworzenia nowych tematów.
Awatar użytkownika
spider72
Ryba
Ryba
Posty: 150
Rejestracja: 27 lipca 09, 19:53
Lokalizacja: Wick, Szkocja

Pomiar poziomu CO2 i jego dystrybucja w zbiorniku.

Postautor: spider72 » 12 września 09, 21:39

Pomiar poziomu CO2 i jego dystrybucja w zbiornikach z dużą ilością światła przy metodzie EI.

Dozowanie CO2 jest najbardziej drobiazgowym i ulotnym elementem związanym ze zbiornikiem roślinnym. W zbiorniku high-tech jest to dyskusyjnie najbardziej krytyczny składnik i powoduje u akwarystów najwięcej bólów głowy, więcej niż inne problemy. Powodem tego jest fakt, że w przeciwieństwie do ciał stałych, jak suche sole w postaci proszków, lub płynów, które typowo są stabilne, rozpuszczamy gaz, którego zachowanie jest trudne do przewidzenia. Tak samo, jak w przypadku innych składników pokarmowych roślin, jeżeli poziom CO2 będzie za niski, to rośliny zaczną cierpieć i pojawią się glony. Jednak odwrotnie niż w przypadku innych składników pokarmowych, jego wysokie poziomy powodują natychmiastową toksyczność u zwierząt, powodując duszenie.

Dlaczego jest tak trudno utrzymać właściwy poziom CO2?

Jeżeli weźmiesz pod uwagę gazowany płyn jak piwo czy cola, to zgodzisz się, że najbardziej bąblują i musują, zaraz po otwarciu butelki. Jeżeli zostawisz je w lodówce niezakapslowane, to gaz ulotni się kompletnie w ciągu kilku dni. Jeżeli zostawisz je nie zamknięte na kuchennym stole, to gaz ulotni się jeszcze szybciej. Dzieje się tak dlatego, że przy niższych temperaturach, woda może utrzymać więcej rozpuszczonego gazu w roztworze., podczas gdy wyższa temperatura, powoduje jego szybsze ulatnianie się. Ponownie możemy zauważyć, że jest to zjawisko całkiem odwrotne niż przy rozpuszczaniu substancji stałych, jak np. cukru w wodzie. Więc to, co zamierzamy zrobić w efekcie, to napój gazowany z płynu o tropikalnej temperaturze. Stopień trudności 9.5 na 10.

Co mówi nam stały test CO2?

Stały test CO2 jest niczym więcej, niż testem pH, pomimo napisów na opakowaniu typu „Długoterminowy wskaźnik poziomu CO2”. Wielu hobbystów już posiada test pH, który typowo pokazuje niebieski kolor, gdy woda jest alkaliczna (>pH7), zielony, gdy odczyn wody jest obojętny (=pH7) i żółty, gdy odczyn jest kwaśny (<pH7). Te wskazania są typowe, gdy jako reagent w teście pH, został użyty błękit bromotymolowy. Liczymy na to, że test CO2 pokaże nam pH, przy którym rozpuściliśmy wystarczająco dużo gazu, aby zaspokoić potrzeby roślin, jednak na tyle mało, aby dawka nie stała się toksyczna dla zwierząt. Większość zgodzi się, że optymalnym poziomem CO2 dla zbiorników z dużą ilością światła (>2W/galon lub 0.5W/litr) jest poziom około 30mg/l.

Związek pomiędzy CO2, pH i KH.

Gdy CO2 rozpuszcza się w wodzie, mała jego część wiąże się z wodą tworząc kwas węglowy. Im więcej CO2 rozpuszcza się w wodzie i łączy z nią, tym więcej pH się obniży.

pH jest miarą odwrotną. Wzrost pH z 6 do 7, wskazuje dziesięciokrotny spadek stężenia kwasu. Spadek pH z 6 do 5, wskazuje dziesięciokrotny wzrost stężenia kwasu.

KH jest nazywane „twardością węglanową” i jest miarą ilości węglanów i wodorowęglanów rozpuszczonych w wodzie. Są one przypadkowo, tym samym typem związków, które powstają przy rozpuszczaniu CO2 w wodzie. Jeżeli jednak woda zawiera już węglany i wodorowęglany, to w efekcie będzie neutralizować kwas. Dlatego węglany i wodorowęglany zachowują się jak „bufor” i utrzymują pH na wyższym poziomie, nawet gdy więcej CO2 rozpuści się w wodzie. Z tego powodu KH jest również nazywane miarą alkaliczności wody (alkaliczność = wyższe pH).

Relacja ta, z praktycznego punktu widzenia, ma takie znaczenie, że jeżeli hobbysta „A” ma wodę w kranie o parametrach pH 7.2 i KH 10 (wysokie poziomy węglanów), to po rozpuszczeniu w wodzie CO2 do poziomu 30mg/l, spowoduje spadek pH tylko do wartości 7.0.

Odwrotnie, hobbysta „B” ma wodę, w kranie o tym samym pH 7.2 ale KH 6. Więcej kwasu może powstać w jego wodzie (ponieważ zawiera mniej węglanów i wodorowęglanów), więc poziom 30mg/l CO2 rozpuszczonego w wodzie, spowoduje spadek pH do 6.8.

Jeżeli hobbysta „B” doda nagle wodorowęglan sodu do wody w swoim zbiorniku, to jej KH wzrośnie. Nie spowoduje to strat CO2. Ciągle w wodzie będzie rozpuszczone 30mg/l CO2, ale wodorowęglan zwiąże więcej kwasu w wodzie i w efekcie akwarysta zauważy natychmiastowy wzrost pH. Ta właściwość węglanów/wodorowęglanów, jest właśnie powodem, dla którego używamy wodorowęglanu sodu, aby zneutralizować nadmiar kwasów żołądkowych w przypadku przejedzenia.

Matematyczne równanie tej zależności [CO2[mg/l]=3xKHx10^(7-pH)] i prostą tabelkę można znaleźć na stronach Chuck’a Gadds’a http://www.csd.net/~cgadd/aqua/art_plant_co2chart.htm

Dlaczego nie powinniśmy używać wody z akwarium w teście CO2.

Jeżeli rozpuszczony w wodzie CO2 byłby jedynym źródłem kwasowości w zbiorniku, to moglibyśmy po prostu zmierzyć pH wody w zbiorniku i użyć równania lub tabelki do ustalenia poziomu CO2. Niestety, taka sytuacja prawie nigdy nie ma miejsca. W zbiorniku jest wiele źródeł kwasowości i alkaliczności, począwszy od mocznika i amoniaku po fosforany, które sami dodajemy, jako składnik pokarmowy roślin. Zatem pH mierzone bezpośrednio w wodzie zbiornika, jest dla nas niewiarygodne, ponieważ nie odzwierciedla kwasowości powodowanej tylko i wyłącznie przez rozpuszczone CO2.

Zaakceptowaną praktyką, jest wypełnienie testu wodą dejonizowaną lub z filtra RO, której „twardość węglanowa” została skorygowana do znanej wartości KH. W ten sposób, płyn w teście CO2, jest odizolowany od wody w zbiorniku i reaguje tylko w bezpośrednim kontakcie z CO2, które ulatnia się z wody w zbiorniku i dostaje do próbki w teście poprzez powietrze uwięzione w nim powietrze. Zostało obliczone, że próbka wody w teście o „twardości węglanowej” 4dKH, przy stężeniu 30mg/l CO2, będzie miała pH w przybliżeniu 6.6, która to wartość powinna spowodować pojawienie się koloru zielonego, ze względu na dodany do roztworu reagent z testu pH. Woda 4dKH stała się standardowym roztworem dla testów CO2, jednak roztwór 5dKH również może być użyty. Przy roztworze o twardości 5dKH, zielony kolor (pH 6.6) będzie oznaczał stężenie 38mg/l CO2. Roztwory te można zrobić samemu lub kupić w dedykowanych sklepach zajmujących się akwarystyką roślinną.

Jak złożyć i zamontować test CO2 – czy wszystkie są jednakowe?

Testy CO2 są produkowane w różnych rozmiarach, kształtach i z różnych materiałów, jak plastik czy dmuchane szkło. Im bardziej egzotyczny, tym droższy. Jeszcze nie widziałem, aby jakiś szczególny kształt, rozmiar lub materiał robił choćby najmniejszą różnicę w szybkości reakcji lub dokładności testu. Z drugiej strony, im bardziej egzotyczny, tym bardziej trzeba się nakombinować i zestresować, aby wymienić w nim płyn indykatora przed zamontowaniem w akwarium. Oszczędni mogą być pewni, że skromny i popularny test firmy JBL, który sprzedawany jest z reagentem pH (błękit bromotymolowy) o dość tradycyjnym wyglądzie, jest łatwy w obsłudze i zadziwiająco wytrzymały.

Poniżej test firmy JBL, zawiera z czarną podstawę, przezroczysty zbiorniczek i reagent – błękit bromotymolowy (który właściwie nie jest błękitny). Z tyłu jest butelka z wodą o twardości 4dKH, a z przodu widać tanią plastikową strzykawkę ze skalą w mililitrach (ml). Uciśnioną strzykawkę (ahem) uwolniłem z gabinetu mojego lekarza.
Obrazek

Uwaga: Objętości reagentu i wody 4dKH podane poniżej są właściwe dla testu JBL. Zestawy innych producentów będą miały podane swoje własne ilości poszczególnych składników.

1. Używając strzykawki, nabierz 1.5ml wody 4dKH z butelki i wlej ją do plastikowego, przeźroczystego zbiorniczka testu.

2. Dodaj 3 krople reagentu pH do zbiorniczka i delikatnie wstrząśnij. Roztwór zmieni kolor na zielono-niebieski, pokazując pH około 7. Jak zauważyłeś na zdjęciu, czarna podstawa ma biały plastikowy ekran, który pomaga widzieć kolor na białym tle. Pomimo, że wygląda to staroświecko, jest to dobre rozwiązanie. Kiedy test jest w akwarium, trudno jest ocenić kolor reagentu na tle roślin w zbiorniku.

3. Odwróć czarną podstawę, aby biały plastikowy koniec wszedł do plastikowego zbiorniczka i wsuń go, aby połączyć elementy. Trochę smaru silikonowego nałożonego na uszczelkę pomoże rozłączyć elementy później.

4. Teraz odwróć złożony test ostrożnie, aby nie rozlać płynu, tak aby wyglądał jak na zdjęciu (Twój test może służyć za poziomicę w razie nagłej potrzeby):
Obrazek

5. Następnie trzymając test w poziomie, zamontuj go na przedniej szybie w zbiorniku, tak aby powietrze zostało uwięzione w zbiorniczku.
Obrazek

Czy powinienem wyłączać dozowanie gazu w nocy?

Wyłączanie gazu w nocy jest opcjonalne, ale wielu woli tą metodę, ponieważ prawie dwukrotnie wydłuża czas potrzebny do ponownego nabicia butli. CO2 nie jest potrzebne w nocy, gdyż rośliny w tym czasie zużywają tlen rywalizując ze zwierzętami w zbiorniku. Jeżeli gaz jest wyłączany, daje im to chwilę wytchnienia w nocy i możemy wtedy osiągnąć wyższe stężenia gazu w czasie okresu fotosyntezy. Wadą tego rozwiązania, jest dodatkowy poziom skomplikowania. Będziesz potrzebował elektrozaworu i wyłącznika czasowego. Najgłupsza rzecz może pójść nie tak i zruinować wszystkie Twoje wysiłki – załamany wężyk, usterka elektryczna, przeciek, sam dopisz inną przyczynę. Przerwy w dostarczaniu CO2 są niewybaczalne. Pomimo tego wszystkiego, w moim odczuciu korzyści przeważają nad wadami.

Ustawianie poziomu 30mg/l

Zmiana koloru w teście w odpowiedzi na rozpuszczony w wodzie CO2 jest powolna z wielu uzasadnionych powodów. Rano po włączeniu gazu kolor testu mówi Ci tylko jakie stężenie gazu było godzinę lub dwie temu. W pewnym momencie w ciągu dnia, stężenie CO2 osiągnie zamierzone stężenie w zbiorniku i ustabilizuje się na swoim maksymalnym poziomie (prędkość podawania minus ulatnianie minus zużycie przez rośliny). Około godziny później wytworzy się równowaga stężeń w zbiorniku, w pęcherzu powietrza w teście i w reagencie. Proces ten może zabrać 4 do 5 godzin, więc musisz być cierpliwy pracując z testem i z przepływem gazu mierzonym w bąbelkach. Jeżeli stracisz cierpliwość zbyt wcześnie, bo kolor się nie zmienia wystarczająco szybko, zwiększysz przepływ gazu i po kilku godzinach zobaczysz, że ryby cierpią, a kolor testu zmienił się na jasno-żółty. Widzisz, ze ryby cierpią, więc zmniejszasz znacznie przepływ gazu i wtedy rośliny mogą ucierpieć. Wielu doświadcza takiego efektu yo-yo, który często może wywołać glony.

Musisz używać testu systematycznie i z cierpliwością. Daj sobie trochę czasu w weekend, kiedy jesteś w domu i możesz obserwować. Użyj wody 4dKH. Ustaw początkowy przepływ gazu w bąbelkach i obserwuj jak kolor zmienia się w ciągu dnia. Znajdź maksymalne, stabilne stężenie i zanotuj porę dnia kiedy to nastąpiło. Jeżeli kolor jest zbyt niebieski, zrób małą poprawkę zwiększając nieznacznie przepływ i zostaw do następnego dnia. Zanotuj znowu maksymalny poziom i zrób następną małą poprawkę, jeżeli jest to niezbędne. Pamiętaj, że większość ryb może tolerować kolor limonkowo-zielony lub nawet żółty jeżeli wyłączysz gaz. Zorientujesz się, że w zbiorniku z pokrywą, możesz wyłączyć gaz na 2-3 godziny przed wyłączenie światła. Rano, test ciągle może pokazywać zielony kolor. Nie ma problemu, włącz gaz na godzinę lub dwie przed zapaleniem się światła. Jeżeli jesteś cierpliwy i metodyczny, zorientujesz się, że zużyjesz o wiele mniej gazu, bo Twoje ustawienie jego przepływu oraz czas włączania i wyłączania będzie prawidłowe. Jest rzeczą najważniejszą, aby stężenie gazu było na optymalnym poziomie rano, kiedy zapali się światło. Po południu stężenie osiągnie maksimum i rośliny są na autopilocie. Przed końcem dnia, możesz wyłączyć gaz, ale ciągle będzie zapas gazu rozpuszczonego w wodzie, a rośliny zaczną obniżać jego zużycie.

Początkowy przepływ gazu w bąbelkach – ostrzeżenie.

Nie ma zbiorników, które byłyby jednakowe. Dlatego jest rzeczą niemożliwą zasugerować z jakąkolwiek dokładnością, jaki powinien być początkowy przepływ gazu w bąbelkach dla danego zbiornika. Różne kombinacje reduktorów/liczników bąbelków, dadzą różnej wielkości bąble. Wiele innych czynników ma wpływ na zbiornik, jak szybkość pochłaniania gazu. Poniżej zostały zaproponowane dyskusyjne przepływy początkowe i powinny być one użyte z ostrożnością, łącznie z procedurą opisaną wcześniej:

150-230 litrów – 1bąbel/sekundę
80-150 litrów – 1bąbel/2sekundy
40-80 litrów – 1bąbel/5sekund

Pamiętaj, aby nie koncentrować się na liczniku i nie zostać zahipnotyzowanym przez bąbelki wewnątrz niego – pokazane wartości są tylko przykładowe dla orientacji.

Pierwsze zdjęcie pokazuje dobry docelowy kolor testu – limonkowo-zielony. Drugie zdjęcie pokazuje przykład, jak wygląda test, gdy jest za dużo gazu.
Obrazek
Obrazek

Kiedy reagent powinien być wymieniony?

Standardową procedurą jest czyszczenie testu i wymiana płynu, za każdym razem gdy wymieniamy wodę, zazwyczaj raz w tygodniu.

Inne czynniki mające wpływ na dostępność CO2 dla roślin.

Jeżeli mógłbyś widzieć CO2 w zbiorniku, to zorientowałbyś się, że dystrybucja gazu jest niejednorodna. Rośliny będące bliżej w strumieniu przepływu gazu mają większy dostęp do CO2, niż rośliny będące za nimi. Przepływ i dystrybucja gazu są niewystarczająco dyskutowane, choć są tak samo krytyczne jak liczba bąbelków czy optymalne stężenie. Często mówi się, że zbiornik roślinny powinien być filtrowany przy przepływie wody 3-5 objętości zbiornika na godzinę. Problem jest taki, że nigdy żaden filtr nie osiąga przepływu deklarowanego przez producenta w typowej konfiguracji z włożonymi mediami filtracyjnymi. Filtry kubełkowe i pompy w sumpach muszą również przezwyciężać siłę grawitacji. Dodaj zewnętrzny reaktor CO2 na wężu wylotowym filtra i będziesz szczęściarzem, jeżeli osiągniesz 50% deklarowanego przez producenta przepływu. Zmierzyłem przepływ jednego z moich filtrów, który miał oznaczony przepływ 1700 litrów/godz. i odkryłem, że przepływ wynosił 800 litrów/godz. Było to gdy filtr był fabrycznie nowy. Moim zdaniem, gdy decydujesz o filtracji zbiornika, celuj w przepływ 3x objętość zbiornika na godzinę, załóż 50% strat przypływu i wybierz model na podstawie zmodyfikowanego wyniku. Uważam, że 200 litowy zbiornik powinien być filtrowany przy przepływie 600 litrów na godzinę, ale oznacza to filtr (lub połączone filtry) o przepływie 1200 litrów/godz. Jeżeli wydaje Ci się to za dużo, to rozważ alternatywne rozwiązanie, przez dodanie pompy cyrkulacyjnej, która dostarczy niezbędny przepływ roślinom.

Deszczownie vs. Lilly Pipes – zdecydowałem się odejść od lilly pipes na korzyść deszczowni, ponieważ zauważyłem, że lilly pipes powoduje przepływ strumienia wzdłuż środkowej, podłużnej osi zbiornika. Jest to w porządku w przypadku małego zbiornika, ale wraz ze wzrostem objętości, martwe strefy i strefy powolnego przepływu wody formują się po bokach i w narożnikach, limitując dopływ CO2 do tych stref. Przepływ w kierunku centralnym wyhamowuje gwałtownie wraz ze wzrostem odległości od wylotu. Rośliny w tych martwych strefach, wyglądają czasami, jakby cierpiały z powodu braku światła, jednak w rzeczywistości mogą cierpieć na braki CO2. W długich, dużych zbiornikach, rozważ użycie kilku deszczowni zamontowanych wzdłuż tylnej szyby, które wytworzą przepływ w kierunku przedniej szyby od której strumień się odbije do dołu i z powrotem. Da to dobry cyrkulacyjny przepływ (cos w rodzaju wiru), który zmaksymalizuje zasięg. Dobrym wskaźnikiem właściwej dystrybucji, jest gdy większość roślin „kołysze się w bryzie”.

Jeżeli ustawimy dobre dozowanie gazu, zoptymalizujemy przepływ wody i dystrybucja gazu rozłoży się równomiernie przy właściwym stężeniu CO2 w wodzie, to zminimalizujemy możliwość jego niedoboru i pojawienia się glonów.

Artykuł napisany przez członka UKAPS* - Cleve Greene, nick: ceg4048 http://www.ukaps.org/drop-checker.htm

*UKAPS (United Kingdom Aquatic Plant Society) – Stowarzyszenie Miłośników Roślin Wodnych Zjednoczonego Królestwa.

Prawa autorskie: Copyright 2008 to Cleve Greene and UKAPS www.ukaps.org

tłumaczenie: spider72
Ostatnio zmieniony 12 września 09, 22:06 przez spider72, łącznie zmieniany 2 razy.
Pozdrowienia

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Google [Bot] i 2 gości