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

Waterkwaliteit

noodzaak voor ontwikkeling

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!

Praktisch watermanagement

Praktisch watermanagement


Het beheren en beheersen van waterwaardes is één van de belangrijkste activiteiten als het gaat om het optimaliseren van de waterkwaliteit. In principe zijn alle waterwaardes die meetbaar zijn van belang, maar toch is de ene wat belangrijker dan de ander. Dit komt omdat waterwaardes soms afhankelijkheden met elkaar hebben, waardoor een meting van de één direct een indicatie is van een andere parameter.

Iedere hobbyist is ooit, of nog steeds, in de weer (geweest) met complete koffers met test-setjes, digitale meters en meetstrippen. Daar is op zich niets mis mee want dat hoort er allemaal bij. Toch hebben velen onaangeroerde potjes in die dure meetkoffers zitten, en ontdekt een ieder dat de meeste metingen steeds stabiel zijn. Een oorzaak hiervoor kan gelegen zijn in de constante waterkwaliteit die ons wordt geboden door de waterleidingmaatschappijen.

Stap 1: Analyseer uw bronwater

Uw bronwater, zijnde de waterleiding of opgepompte grondwater, kan u al veel vertellen over de basiswaarden die uw vijver bezit. Immers, door verversing met water van stabiele kwaliteit voegt u steeds hetzelfde toe waardoor u er vanuit kan gaan dat de basiswaardes van uw vijver daar heel kort bijliggen. Door deze waterwaardes op te schrijven creëert u voor uzelf een soort van "0-meting" dat kan dienen als referentiepunt in de toekomst. U kunt op basis van deze nul-meting dus bepalen of er bij een gemeten waarde in uw vijver een afwijking is, en hoeveel deze afwijking dan bedraagt. Dit kan u veel inzicht bieden in de wijze waarop u dit eventueel wilt aanpakken!

U kunt bij uw waterleidingmaatschappij via hun website vaak online een basisrapport opvragen. U kunt daarbij uw woonplaats opgeven en het betreffende rapport downloaden. Iedere regio (in Nederland) is immers opgedeeld per watermaatschappij en aangezien zij geen water uit kunnen wisselen geeft een dergelijk rapport u een vliegende start.

Stap 2: Bepaal de belangrijkste waterwaardes

De set aan waterwaardes die directe invloed hebben op de leefomgeving van onze koi lijkt haast onuitputtend. Op deze schap van de bibliotheek zijn de belangrijkste parameters beschreven, maar niet iedere paramater is even belangrijk. Volgt u voor de specifieke details van iedere parameter gewoon de link, maar het volgende kan gesteld worden:

  • De aanwezigheid van Ammoniak (NH3) en Nitriet (NO2-) moet ALTIJD vermeden worden. In het nitrificatie-proces worden beiden gevormd, met als eindresultaat het onschuldige nitraat (NO3-). Een te hoog Nitraatgehalte zal uiteindelijk leiden tot een beperkende groei, maar is niet giftig.
  • De KH en de pH hebben een directe relatie met elkaar. De KH, oftewel het zuurbindend vermogen (ZBV), is in staat om grote schommelingen in de pH te beteugelen. Tijdens het nitrificatieproces wordt gesnoept van deze waarde, zodat een dalende KH-waarde en een goed werkende bioloog 1-op-1 met elkaar zijn verbonden.
  • De GH-waarde is niet primair van belang, alleen wanneer men een lage TDS-waarde nastreeft is het zinvol te kijken naar verlaging van deze waarde bijvoorbeeld middels excessieve beplanting of technische hulpmiddelen voor omgekeerde osmose.
  • Het Redoxpotentiaal vertelt u iets over de issolved Oxygen (DO, opgeloste zuurstof)">DO-waarde (opgeloste zuurstof), namelijk de mate waarin uw vijver middels zuurstof oxiderend is. Naarmate deze waarde daalt zal ook de DO-waarde meedalen.

In de praktijk is het zeker niet verkeerd om alle waterwaardes frequent te meten. Ook uw vissen geven u signalen wanneer zij niet lekker in hun vel zitten, door middel van schuren, flitsen, "vin-knijpen" of soms zelf door op de bodem te gaan liggen. Dit is een eerste indicatie dat er in de leefomgeving een afwijking is opgetreden.

In de praktijk is het meten van de nitrietwaarde en de KH vaak al voldoende omdat:

  • de bacteriën die ammoniak naar nitriet omzetten zichzelf snel vermenigvuldigen, maar de bacteriën die nitriet om moeten zetten naar nitraat een factor 3 a 4 langer nodig hebben om zichzelf te vermenigvuldigen. Dit betekent dat een ammoniak-piekje in uw water al snel is opgelost, maar dat een nitrietpiek enkele dagen aan kan houden! De kans dat u een nitrietpiek detecteert middels een meting is dus ook vele malen groter, daarnaast is deze ook erg schadelijk voor uw koi. In een gerijpte vijver is het meten van nitriet dan ook voldoende, ammoniak-metingen zouden wel uitgevoerd moeten worden bij een nieuwe, opstartende vijver. Overbodig om te zeggen, maar wanneer u één of beide aantreft dan verhoogt u de meetfrequentie tot 2x per dag totdat de waarde 0 wordt gemeten!
  • De nitraatwaarde meten heeft niet zoveel zin bij een normaal verversingsregime. Nitraat is het eindproduct van het nitrificatieproces dat middels verversen effectief onder controle gehouden kan worden. Waar ammoniak en nitriet liever niet gezien worden is (een stijgende waarde van) nitraat dus een waarde die indicatief is voor de correcte werking van uw filter. Meet u dus geen nitriet (of ammoniak) dan weet u zeker dat u een stijgende concentratie aan nitraten zult aantreffen

Veel hobbyisten meten hun pH omdat men weet dat pH-schommelingen niet zo goed worden verdragen door de koi. Van nature zal de pH altijd een beetje schommelen, met name wanneer men kijkt gedurende de dag en de nacht. Dit wordt (onder andere) veroorzaakt door het CO2-gehalte in uw vijver. Het is weliswaar belangrijk om een zo stabiel mogelijke pH-waarde na te streven, maar echt hele grote schommelingen treft men aan als het zuurbindend vermogen van de vijver is verdwenen. Een echte en vaak dodelijke pH-crash is het gevolg. Het meten van uw KH behoort dan ook tot de elementaire metingen. Indien men een KH-waarde meet (idealiter tussen de 2 en de 6), kan men stellen dat het zuurbindend vermogen voldoende is. Immers, de KH zorgt ervoor dat de pH niet zoveel kan gaan schommelen dat het de gezondheid van de koi in gevaar brengt.

Omdat er geen leven is zonder zuurstof kan het zinvol zijn om deze te meten. Een waarde die direct iets vertelt over de aanwezige zuurstof en tevens ook nog iets vertelt over de impliciete vervuiling in uw vijver is de potentie (redox). Het permanent meten van de redox geeft inzicht in de verhouding tussen vervuiling en opgeloste zuurstof.

Samenvattend:

In de basis, bij een al langer draaiende vijver, is het meten van de KH-waarde en de Nitiriet-waarde een snelle indicatie met betrekking tot de leefomgeving van uw koi. Deze parameters bieden de u inzicht in de noodzakelijkheid voor verdere metingen van andere waterwaardes. Het bemeten van de KH en Nitriet-waarde zou idealiter twee maal per week moeten plaatsvinden. Voor opstartende vijvers is het toevoegen van een ammoniak-meting aan te raden en de frequentie van meten op te voeren tot het moment dat u geen ammoniak en nitriet meer meet.


Uiteraard is bovenstaande methode geen garantie, maar in combinatie met het observeren van het gedrag van uw koi zeer zeker een prima controle! En zegt u nou zelf, geniet u meer van het kijken naar uw koi of bent u liever in de weer met potjes en flesjes?

Stap 3: Let op de seizoenen

Winter
Wat wel even van belang is om te melden, is dat seizoenen op de bovenstaande parameters directe invloed hebben. In de winter, wanneer er weinig tot geen organische belasting is vanwege een voederstop of -beperking, zullen de waardes in uw vijver praktisch niet wijzigen. Er is immers geen biologische activiteit en ook de stofwisseling van onze koi staat op een zeer laag pitje. Wat dat betreft heeft de natuur het prima voor ons uitgemikt door de koi te scheppen conform het koudbloedigheidsmodel, het is allemaal netjes afgestemd zo. In de winter wordt er normaliter niet veel gemeten, maar doet u het toch om het ritme voor het volgende seizoen alvast te pakken te krijgen Winking. Wel moet u in de winter rekening houden met een hogere pH-waarde dan u in de zomer aantreft (vaak wel een half punt hoger), als verklaring wordt gesteld dat het metabolisme een verzuring van uw water veroorzaakt waardoor u in de zomer lagere pH-waardes zult meten in vergelijking met de in de winter.

Lente
Wanneer de lente aantreedt en de biologische wereld weer opstart worden vaak, na de herstart van het voederen, de eerste nitiriet-piekjes gemeten. Uw koi starten als het ware wat eerder op dan een bacteriecultuur in uw filter, dus wordt het aanbod even groter dan wat er verwerkt kan worden. Meet u dus in de lente regelmatig uw waterwaardes als u de voederfrequentie opvoert! Algen in de vijver zijn zeer nuttig in deze fase daar zij in staat zijn ammoniak op te nemen, past u dus op als u zomaar opeens besluit om de vijver middels een UV-lamp in enkele dagen "schoon" te branden van zweefalgen, een betere methode is om de UV-lamp middels een opvoerend schema met een tijdklok in te brengen zodat uw filter mee kan groeien en de functie van de algen kan overnemen!

Zomer
In de zomer draaien de filters optimaal, en voederen we onze koi eiwitrijk voer wat ook de ammoniak-produktie tot een maximum brengt. In de zomer is het regelmatig meten van uw KH-waarde een goed idee, het nitrificatieproces dat nu op volle toeren draait snoept hiervan en een tekort aan zuurbindend vermogen is fataal. Ook kunt u regelmatig even de nitraat-waarde meten, loopt deze langzaam op tot (ver) boven uw referentie-waarde uit stap 1, ververs dan wat vaker wat meer water! Beluchting staat nu vol aan en is gemaximaliseerd.

Herfst
In de herfst dalen de temperaturen en neemt de biologische activiteit sterk af. Meet in deze periode de KH-waarde nog even wat vaker, zodat u met een waarde kort bij uw referentiepunt (of in ieder geval boven de 2) de winter in kunt gaan. Blijft u ook in deze periode goed verversen, de koi zijn bezig zich klaar te maken voor de overwintering en hun stofwisseling maakt overuren om voldoende energie op te slaan voor de winter (in vetten). Het is vaak in de periode september/oktober dat uw koi maar blijven vragen om voedsel. U kunt dit gerust aanbieden, maar denk eraan dat elk korreltje invloed heeft op de uiteindelijke leefomgeving dus meet met beleid!

pH

Wat is pH



De afkorting pH is afgeleid van het Latijnse "Potentia Hydrogenii" en zegt iets over de concentratie van waterstof-ionen. De pH-waarde varieert van 0 tot 14, waarbij 0 de sterkste zuurgraad en 14 de hoogste alkalische reactie vertegenwoordigt. pH wordt aangegeven op basis van een schaal:



Een pH van 6,0 geeft aan dat er 10^-6 ionen aanwezig zijn. Een pH van 8,5 geeft aan dat er 10^-8,5 H+ ionen aanwezig zijn. Dus hoe lager de pH des te groter het aantal H+ ionen. Omdat getallen als 10^-6 zo lastig zijn om mee te werken wordt de negatieve logaritme genomen. De negatieve logaritme van 10^-6 is 6 en zo krijgen we dus de bekende pH waarden. Dit betekent dus ook dat bij berekeningen pH waarden niet zomaar opgeteld, gedeeld of van elkaar afgetrokken kunnen worden.
De pH schaal loopt van 0 tot en met 14. bij een pH van 0 zijn er alleen maar H+ (dus eigenlijk H3O+) ionen (1 mol/ltr) bij een pH van 7 zijn er evenveel OH- als H+ ionen (daarom wordt een pH van 7,0 neutraal genoemd) Bij een pH van 14 zijn er 10^-14 mol/ltr da's zo'n klein getal, gewoon dus eigenlijk 0 mol/ltr H+ ionen en 1 mol/ltr OH- ionen.



In de bovenstaande tabel is te zien dat hoe lager de pH des te meer H+ ionen, des te zuurder het water. Hoe lager de pOH des te meer OH- ionen en des te basischer het water. Er geldt:   pH + pOH = 14 Bij pH=7 zijn er evenveel H+ als OH-ionen en wordt het water neutraal genoemd. Bij een pH van 7 hebben we dus 10x zoveel H+ ionen als bij een pH van 8. Bij een pH van 6 hebben we dus 100x zoveel H+ ionen als bij een pH van 8

Invloed van pH

De pH heeft invloed op zeer veel processen. Een paar voorbeelden zijn:
  • De pH heeft invloed op de wijze hoe ammoniak voorkomt. Bij lage pH als NH4+ bij hogere als het giftige NH3.
  • De pH heeft invloed op de wijze hoe kooldioxide in het water oplost. Bij lage pH als CO2, bij gemiddelde pH als bicarbonaat (HCO3-) en bij hoge pH als carbonaat (CO32-). De pH heeft invloed op de wijze hoe fosfaat in het water voorkomt. Bij lage pH's blijft fosfaat beter in oplossing. Bij hoge pH's slaat fosfaat eerder neer, vooral met calcium.
  • De pH heeft invloed op de wijze hoe calcium in het water voorkomt. Bij hogere pH's lost calcium slechter op dan bij lagere pH's (zuur water lost kalk goed op)
  • De pH heeft invloed op de wijze hoe sporenelementen (o.a. ijzer) in het water voorkomen.
  • De pH heeft invloed op het voorkomen van nitriet. Bij lage pH waarden komt nitriet voor als het bijzonder giftige HNO2!
  • De pH heeft invloed op de stofwisseling van vissen en planten. Elke vis en plantensoort is ingesteld op een bepaald pH gebied waarin ze optimaal kunnen functioneren.
  • De pH heeft invloed op de stofwisseling van bacteriën. Bijvoorbeeld nitrificerende bacteriën doen het het beste in een pH gebied zo rond de 7,5-8,5.

Het meten van de pH-waarde is dus belangrijk bij het houden van koi.

Meer informatie is ook te vinden op Wikipedia via http://nl.wikipedia.org/wiki/PH

Bron: Chemie in het aquarium