CO2 | Waterkwaliteit | Alle belangrijke waterwaardes en afhankelijkheden op een rijtje

Waterkwaliteit

noodzaak voor ontwikkeling

Koolstofdioxide (CO2)

Koolstofdioxide (CO2)


Koolstofdioxide, ook kooldioxide of koolzuurgas genoemd (CO2), is een gas dat in onze vijvers is opgelost. CO2 is een gas dat per definitie in de atmosfeer aanwezig is. De belangrijkste gassen die we terugvinden in de atmosfeer zijn:

  • Argon
  • Koolstofdioxide
  • Stikstof
  • Zuurstof

Doordat water in staat is om gassen op te lossen vinden we CO2 en andere gassen ook in ons vijverwater. Toch is de verhouding tussen de gassen in water en lucht anders, wat voornamelijk is toe te wijzen aan de slechte oplosbaarheid van stikstof in water. Dat geeft de andere gassen de mogelijkheid om in grotere verhoudingen aanwezig te zijn. In ons vijverwater zijn de verhoudingen dan ook structureel anders. In onderstaande afbeeldingen zijn deze verhoudingen weergegeven, waarbij opgemerkt moet worden dat de hoeveelheid CO2 in water beduidend hoger is dan in de lucht:

Hoeveelheid CO2 in water in verhouding met andere gassen Hoeveelheid CO2 in de lucht in verhouding met andere gassen

Van de eigenschap dat stikstof in water minder goed oplost maken wij dankbaar gebruik. Wanneer we de vijver beluchten, en daarmee dus lucht uit de atmosfeer in het water brengen vergroten we, door de turbulentie die aan de oppervlakte van het water ontstaat, het oppervlakte van onze vijver. Omdat zuurstof aan de oppervlakte wordt opgenomen verhogen we direct de hoeveelheid opgeloste zuurstof (en CO2) in onze vijvers! Zuurstofopname vindt dus praktisch niet onder water plaats maar aan de oppervlakte van uw vijverwater, het is de waterverplaatsing naar de oppervlakte (via de opstijgende luchtkolom) dat dit mogelijk maakt: door de stijgende luchtbellen brengt u water naar de oppervlakte alwaar de diffusie kan plaatsvinden en het water het zuurstof kan opnemen. Wanneer u overigens gebruikt maakt van pure zuurstof of een concentratie waarin de concentratie zuurstof hoger is dan de concentratie in uw vijverwater kan zuurstofopname onder water gerealiseerd worden, maar met een conventionele luchtpomp is dit niet mogelijk. Aangezien zuurstof een zeer belangrijke rol speelt in de vijverhuishouding is de opname van zuurstof wenselijk dus maak er goed gebruik van en controleer uw beluchting regelmatig!

De CO2-waarden in uw vijverwater in relatie tot diffusie met lucht uit de atmosfeer is relatief wanneer u ook daadwerkelijk koi in uw vijver hebt… koi beïnvloeden namelijk (ook) deze verhoudingen vanwege extra CO2-produktie! In de cellen van koi wordt bijvoorbeeld glucose verbrand dat als resultaat van onze voeding aanwezig is (suikers). Om deze omzetting te kunnen doen is zuurstof benodigd (O2) en komt kooldioxide (CO2) vrij. Het hemoglobine speelt hierbij een belangrijke rol en kan gezien worden als een transporteur van zuurstof naar weefsel en spieren, en neemt op de retour het CO2 weer mee terug. Dit CO2 wordt dan ook via de bloedbaan door de koi naar het water afgevoerd (middels een diffusie bij de kieuwen), en de koi zal weer zuurstof op moeten nemen voor een volgende omzetting. Dit is een permanent proces. De opname van zuurstof en de afgifte van koolstofdioxide veroorzaakt dus veranderende CO2-waardes in de vijver. Een andere bron van CO2 in de vijver zijn de bacteriën die zorg dragen voor het omzetten van organische verbindingen zoals afval van uw koi. En daarnaast produceren planten (waaronder ook draad- en zweefalgen) CO2. Uw gehele vijver is dus een complete CO2-fabriek! De concentratie van CO2 in uw vijver kan dus hoger zijn dan in de atmosfeer waardoor u middels beluchting CO2 uit het water drijft.

Cellen produceren dus koolstofdioxide als afvalproduct van de stofwisseling. Wanneer uw koi inspanning moet leveren, bijvoorbeeld voor de vertering van voer of zwembewegingen, dan levert dit extra koolstofdioxide op dat via het bloed wordt afgevoerd. De intern ontstane koolstofdioxide verlaagt de interne pH van de koi die doorgaans door de koi tussen de 7.35 en 7.45 wordt gehouden. Inderdaad, ook de koi hanteert intern een pH-waarde die meetbaar (van het bloed). De interne omzetting van zuurstof naar kooldioxide levert een aantal effecten op die zichtbaar zijn aan de koi:

  • Wanneer er veel zuurstof is en weinig koolstofdioxide dan ademt de vis erg langzaam. Het interne CO2 kan dan middels diffusie eenvoudig naar buiten treden via de kieuwen vanwege de eigenschap dat een gas stroomt van een hogere naar een lagere concentratie. In dit geval is de concentratie in de vis hoger dan van het water. In deze situatie is de interne pH van de koi wat verhoogd boven de normale waarden. Deze situatie lijkt heel erg goed maar door de verhoogde intern pH-waarde minder wenselijk.
  • Wanneer er erg veel zuurstof en erg veel koolstofdioxide is ademt de vis ook erg langzaam. Door het hoge CO2 gehalte in het water zal de intern aanwezige hoeveelheid CO2 ook per definitie hoog zijn. In deze situatie zal de vis op langere termijn gezondheidsproblemen oplopen vanwege het constant bij moeten sturen van de interne pH van het bloed.
  • Wanneer er weinig zuurstof en veel kooldioxide in het water is dan ademt de vis erg snel. Het CO2-gehalte in het bloed zal snel stijgen wat deels wordt gecompenseerd door de verhoogde ademhaling, maar de interne pH van het bloed zal dalen. De vis zal in deze situatie een vorm van lusteloosheid vertonen, omdat deze zijn/haar activiteit terugschroeft om energie, en daarmee zuurstof, te kunnen besparen.
  • Wanneer er weinig zuurstof en weinig koolstofdioxide is zal de vis snel ademen. Koolstofdioxide zal snel afgevoerd worden uit het bloed maar de pH van de vis zal snel stijgen. Juist bij lage zuurstofgehaltes en erg weinig koolstofdioxide zal de interne pH snel stijgen waardoor de vis ernstig in de problemen komt.

De aanwezigheid van kooldioxide EN de mate waarin kan tot vervelende situaties leiden. Met name in de aquariumwereld wordt veelal gestuurd met CO2 om daarmee de pH van het water te beïnvloeden alsook de plantengroei te bevorderen. Voor een vijver wordt echter geadviseerd hier niet mee te experimenteren, en middels reguliere beluchting te zorgen van een goede ontgassing waarmee de aanwezigheid van zuurstof en kooldioxide in het bijzonder binnen toelaatbare grenzen blijft.

De relatie tussen pH en CO2

De relatie tussen pH en CO2


In het artikel over koolstofdioxide is reeds aangegeven, dat gassen uit de lucht ook opgelost kunnen worden in water maar dat de verhoudingen tussen de gassen wel verschillen. Dit komt door de slechte oplosbaarheid van stikstof, maar belangrijk te onthouden is dat door beluchten we meer zuurstof en CO2 in ons vijverwater brengen. Tevens is aangegeven, dat er een relatie is tussen de hoeveelheid gas in de lucht en in het water, dat voortkomt ui de eigenschap dat gassen van een lage naar een hoge concentratie willen "overspringen": wanneer de hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer toeneemt, dan zal ook ook de hoeveelheid CO2 in het water gaan toenemen. Omdat in onze vijvers CO2 ontstaat (bijvoorbeeld door de opname van zuurstof door planten en de daarmee gepaard gaande uitstoot van CO2 door dezelfde plant, of door de omzetting van opgenomen zuurstof in kooldioxide bij bewegingen van de koi) zal de hoeveelheid opgeloste CO2 fluctueren.

In het artikel over koolstofdioxide is reeds aangegeven dat een stijging van de hoeveelheid CO2 in het water leidt tot een daling van de interne pH-waarde van de koi. In het vijverwater is dit echter niet anders, CO2 en pH leven dan ook op gespannen voet met elkaar:

  • Wanneer de hoeveelheid CO2 in het water stijgt, dan daalt de pH
  • Wanneer de hoeveelheid CO2 in het water daalt, dan stijgt de pH

Voordat hierop verder wordt ingezoomd kan de conclusie getrokken worden dat een pH-waarde per definitie in onze vijvers niet stabiel is. Immers, allerlei chemische processen in de vijver en in onze koi zorgen voor de omzetting van zuurstof in CO2 waardoor de totale bioloog direct de pH beïnvloedt. Wanneer men tevens in aanmerking neemt dat de gasuitwisseling tussen de lucht en water ook leidt tot een verandering van de verhouding tussen opgeloste gassen dan kan niet anders dan de conclusie getrokken worden dat de pH-waarde flink kan fluctueren, en door CO2 in het bijzonder.

Meet uw pH regelmatig


Om het gedrag van uw vijver te doorgronden is het dan ook raadzaam om uw pH regelmatig te meten. Wanneer u bovenstaand in het achterhoofd houdt en begrijpt dat de totale bioloog door verschillende "triggers" CO2 produceert, dan begrijpt u dat een pH-waarde over de dag en nacht gezien steeds van waarde zal verschillen. Steekproefsgewijs meten is een mogelijkheid wanneer u zichzelf realiseert dat men dan niet weet wat de minimale en maximale waarde is gedurende de dag!

In veel gevallen levert de aanschaf van een meter waarop u permanent de pH-waarde kunt lezen veel inzicht in wat er in uw vijver gebeurt. Er zijn nogal wat processen die in relatie tussen CO2 en pH een rol spelen:

- doordat plantjes overdag zuurstof produceren door CO2 op te nemen, zal de pH daardoor stijgen. De hoogste pH vindt u dan ook op het einde van de dag
- doordat diezelfde plantjes in de nacht juist weer zuurstof opnemen en CO2 afgeven vindt u de laagste pH bij het krieken van de dag in de vroege ochtenduren
- doordat vijvers doorgaans belucht worden, en gassen de eigenschap hebben om van een hoge naar een lage concentratie te willen ontsnappen, zal CO2 door beluchting uit uw water ontsnappen om opgenomen te worden in de atmosfeer. Hierdoor zal de pH-waarde door het uitdrijven van CO2 gaan stijgen

U heeft een hoge pH-waarde?


Vaak maken hobbyisten zich zorgen als men hoge pH-waardes meet in de vijver. Op zich zijn deze zorgen ongegrond, het wordt pas een serieuze zaak wanneer de schommelingen van deze pH-waardes grote vormen gaan aannemen. Onze koi houden van stabiliteit, en de pH is wat dat betreft een waterwaarde die grote invloed heeft op het welzijn van de koi als deze sterk fluctueert. Veel hobbyisten zoeken daarom naar mogelijkheden om de pH-waarde te optimaliseren, al was het alleen maar omdat de giftigheid van ammonium gaat toenemen bij hogere pH-waardes. Toch blijkt in een aanzienlijk aantal gevallen de hobbyist zelf de oorzaak te zijn van de hoge pH-waardes!

Wanneer u uw vijver zwaar belucht in verhouding tot de hoeveelheid water, dan werkt u actief mee aan de uitdrijving van CO2 en daarmee aan de stijging van de pH. Pas de beluchting daarom altijd aan aan de omstandigheden van uw vijver. En nu u weet wat de relatie is tussen de pH en CO2: denk er dan ook eens aan dat beluchting noodzakelijk is voor de inbreng van zuurstof, maar daarbij ook mede-verantwoordelijk is voor de uitdrijving van CO2. Wanneer u dus de pH een beetje wilt helpen, belucht u dan uw vijver dus 's nachts! Immers, in de nacht wordt door aanwezige planten en algen zuurstof verbruikt en CO2 aan het water afgegeven.Het effect hiervan is een dalende pH. Door juist niet overdag uw vijver te beluchten en alleen de nacht hiervoor te gebruiken kunt u het maximale verschil tussen de hoogst en laagst gemeten pH-waarde positief beïnvloeden( natuurlijk belucht u uw filters wel 24 uur per dag!).

Afleiden van hoeveelheid CO2 uit KH en pH-meting


Om het niet te complex te maken is de KH-waarde, het bufferend vermogen van de pH, even buiten beeld gebleven. Wat onthouden kan worden is dat de pH het totale resultaat is van de tijdelijke hardheid (de KH, oftewel het zuurbindend vermogen) en de concentratie CO2. Dit betekent dat de hoeveelheid CO2 is te berekenen door het meten van de KH en de pH. Bij de meeste vijvers is de KH-waarde stabiel waardoor de pH-waarde primair fluctueert door verschillende CO2-niveaus. Als de CO2-niveaus stijgen (zie een willekeurige rij van rechts naar links!) dan gaat de pH-waarde naar beneden. In onderstaande tabel zijn de meest ideale CO2-niveaus weergegeven (in het groen):

Optimale CO2-waardes bij een gegeven pH- en KH-waarde

En als laatste: dimensioneer uw beluchting op een wijze die past bij de grootte van uw vijver en bezetting. Daarmee zal uw CO2 waarde vanzelf rond het optimum blijven zitten. Overdaad schaadt altijd, ook in het geval van beluchting…. uw koi zullen u dankbaar zijn!