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LotharGehlhaar - Teichbauforum

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 Betreff des Beitrags: Chemie des (Koiteich-) Wassers
BeitragVerfasst: Di 14.Mär 2006 8:14 
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Gliederung zum Themenbereich Chemie des (Koiteich-) Wassers:

1. [url=#Vorwort]Vorwort[/url]
2. [url=#Begriffe]Begriffe geklärt[/url]
3. [url=#Sollwerte]Für den Koiteich empfehlenswerte Werte[/url]
4. [url=#Zusammenhang]Zusammenhänge[/url]
5. [url=#Einflussnahme]Möglichkeiten der Einflussnahme[/url]
6. [url=#NKreis]Der Stickstoffkreislauf im Teich, oder wie war das noch?[/url]
7. Eingefügt am 22.11.2006 Der Faktor Nitrit von Jürgen

Vorwort:[anker:Vorwort]
Ich wurde gebeten, für ein Thema, die Patenschaft zu übernehmen von dem ich glaube lediglich oberflächliches Fachwissen zu besitzen.
Ich habe also "gegoogelt", Fachbücher gelesen und die Suchfunktionen der Foren nochmal glühen lassen.
Herausgekommen sind hoffentlich ein paar Zeilen zum Thema Wasserchemie vom Hobbyisten für den Hobbyisten und eine Grundlage für den Profi anschließend in eine interessante Diskussion einzusteigen.
Eric J.


Chemie des (Koiteich-) Wassers[anker:Chemie]
Im Teich vorhandenes tierisches und pflanzliches Leben ist umgeben vom Element Wasser.
Ähnlich wie die Atmosphäre (Zusammensetzung der Umgebungsluft) für das Leben an Land, ist es unbedingt notwendig, dass sich die chemische Zusammensetzung dieses Elementes innerhalb bestimmter Grenzen bewegt, damit dieses Leben existieren und in Gesundheit bestehen kann.


Begriffe[anker:Begriffe]
Wasser H²O ist ein nicht ersetzbarer Naturstoff und Urquell allen Lebens auf der Erde.
Bestehend aus zwei Teilen Wasserstoff (H für Hydrogenium) und einem Teil Sauerstoff (O für Oxigenium).
Der gesamte Wasserschatz der Erde beträgt rund 28Millionen mal den Inhalt des Bodensees !

Süßwasser ist im allgemeinen für den Menschen trinkbares Niederschlags-, Oberflächen-, oder Grundwasser mit weniger als 500mg/Liter gelösten Salzen.


Der pH-Wert (potentia Hydrogenii = Wasserstoffstärke) ist die Maßzahl für die in wässrige Lösungen enthaltene Wasserstoffionenkonzentration und damit das Maß für die saure, neutrale oder basische Reaktion einer Lösung.
Die pH-Wert Skala reicht von 0 bis 14. Säuren haben einen pH-Wert kleiner als 7, Basen von mehr als 7.
Nach geltender Wasserverordnung darf Trinkwasser einen pH-Wert von nicht weniger als 6,5 und nicht mehr als 9,5 aufweisen.

(Quelle: www.wasser-lexikon.de)

Wasser in ursprünglicher Form hat einen pH-Wert von 7 (neutral)
In natürlich vorkommendem Wasser hingegen sind CO² (Kohlenstoffdioxid-in Wasser gelöst=Kohlensäure), Salze und (Humin-) Säuren gelöst, die den pH-Wert mehr oder weniger verändern und somit vom Neutralwert abweichen lassen.

Die Karbonathärte/KH wird aus Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen (Kalk) gebildet und stabilisiert eventuell auftretende Schwankungen des pH-Wertes.

Die Gesamthärte/GH ist die Summe aller im Wasser gelösten Erdalkali-Ionen (Calcium-Magnesium-Ionen ect.)
In der Regel ist sie immer höher als der KH-Wert. Eine Ausnahme bildet der Malawi-See in Ostafrika bei dem das nicht so ist.
Das das auf die Fischgesundheit keinen negativen Einfluss hat, sieht man daran, dass der Malawi-See ein Eldorado für Taucher und Aquarianer ist.
(Googeln lohnt sich, hinfahren wahrscheinlich noch mehr).

pH, CO² und KH stehen in direktem Verhältnis zueinander und sind somit auch nur zusammen beeinflussbar.


Empfohlene Sollwerte:[anker:Sollwerte]

pH 6,8 bis 8,4
KH über 5,0
CO² 5 bis 15mg
GH 8,0 bis 15

Im letzten Sommer hatte ich bei mir im Teich häufig pH-Werte deutlich über 8,2, stets bei KH-Werten um 6 bis 7.
Werte die für sich genommen noch nicht besorgniserregend sind.
Da sich der pH-Wert aber aus CO² und KH errechnet, kann man jetzt umgekehrt auch den CO²-Wert zurückrechnen.
Hierfür gibt es Tabellen oder diesen Rechner:
www.zahlengenie.de/koi/CO2Rechner/
Mein CO²-Wert lag bei entsprechender Konstellation immer erheblich unter 3mg teilweise gar unter 1mg/Liter.


Inwieweit ist der CO²-Gehalt von Bedeutung:
Grundsätzlich tolerieren Fische auch Werte ober- bzw. unterhalb der Normgrenzen für sich genommen noch relativ gut.
Auch hier muß man Unter- oder Überschreitungen in Verbindung mit einem anderen Wert sehen.
Wir sprechen wieder vom "ach so wichtigen" Sauerstoff (O²).
Solange der O²-Wert sich am oberen Level bewegt, werden geringe CO²-Werte gut toleriert.
Bekanntlich fallen aber in vielen Koiteichen gerade in den frühen Morgenstunden diese Werte bedrohlich ab.
Jetzt kann es im ungünstigsten Fall zu einer respiratorischen (atembedingten) Alkalose (Verschiebung des Säure-Basen-Haushaltes "zugunsten der Base" durch übermäßige Abatmung von CO², bewirkt durch die hohe Atemfrequenz und den nierigen Umgebungs-CO²-Gehalt) kommen.
Das Krankheitsbild einer respiratorischen Alkalose gibt es im übrigen auch beim Menschen in Form einer Hyperventilation. Die Patienten glauben sie hätten bei ihrer subjektiv (psychische Ursache) empfundenen Atemnot akuten Sauerstoffmangel, in Wirklichkeit durch das tiefe, schnelle Atmen aber einen CO²-Mangel, der bis zur Bewustlosigkeit führen kann. Dieses lässt sich durch Rückatmung in eine Plastiktüte, so das der Patient seine Ausatemluft mehrmals wieder einatmet, leicht beheben. (Geht beim Fisch leider nicht)

Umgekehrt kommt es bei sehr hohen CO² Werten bei gleichzeitig hohem O² zu einer Azidose (Geringe Abatmung von CO² an das Umgebungswasser und damit Übersäuerung des Fischkörpers)

Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass bei niedrigen O²-Werten es vorteilhafter ist einen etwas höheren CO² anzustreben, bei hohen O²-Werten aber ein niedrigerer CO² durchaus vorteilhaft sein kann.

Verschiedene Algenarten, insbesondere die von uns so ungeliebten Fadenalgen, bevorzugen pH-Werte über 8,0.
Ein weiterer Grund für den Koiteich-Besitzer pH-Werte unter 8 idealerweise um pH 7 anzustreben ist der Ammonium/Ammoniak-Haushalt eines Teiches (A/A)
Ammoniak als starkes Fischgift kann ab pH 7 (bei schlechter Filterung) linear mit dem Ph stark ansteigen.


Zusammenhänge[anker:Zusammenhang]
Wie beschrieben, kann man die Werte nur im Zusammenhang sehen und beurteilen.
Eine einzige pH-Messung, wie sie vom Zoohändler oftmals durchgeführt wird, und dem unwissendem Anfänger dann bei normwertigem Ergebniss gesagt wird, das "Wasser sei in Ordnung" ist also mehr als unseriös!
Ebenso kann man einzelne Werte nicht verändern, ohne auf die Anderen Einfluß zu nehmen.

Was an der folgenden schönen Waage von pfiffikus deutlich sichtbar wird:


Bild


Möglichkeiten der Einflussnahme[anker:Einflussnahme]
Eine (ungewollte) Einflussnahme und der dadurch in vielen Koiteichen zu niedrige CO²-Wert resultiert aus der (eigentlich gut gemeinten) Verwirbelung des Wassers zwecks Sauerstoffeintrag (durch Umgebungsluft)
Durch verschiedene Methoden wie Sprudelsteine oder Wasserfälle wird versucht O² ins Wasser zu mischen. Ungewollt wird dabei das CO² ausgetrieben und der pH schnellt in die Höhe.
Gleiches passiert bei der Durchlüftung von Kaldness zwecks Bewegung.

Abhilfe schafft hier nur auf Verwirbelung zu verzichten indem man zum Beispiel Sauersoff direkt einbringt und auch die Bewegung des Kaldness anders gewährleistet (etwa durch Strömung oder ein Rührwerk).

Den pH aktiv senken kann man etwa durch Einbringen verschiedener Säuren, was aber sehr dosiert und äußerst überwacht geschehen sollte.
Sanfter geht es mit Torf oder Torfextrakten (Huminsäure), was aber nicht ganz so wirkungsvoll ist und eine braunfärbung des Wassers bewirkt

Den KH anheben kann man durch Einbringen von Kalk auf verschiedene Weise.
Lothar hat hier zum Beispiel das herstellen von Kalk-Gips-Platten beschrieben, was besonders in Gegenden mit sehr weichem Ausgangswasser empfehlenswert ist um von Anfang an pH-Schwankungen abzupuffern.
Es geht auch einfach durch das Einhängen von Säcken mit Muschelkalk (Raiffeisenmarkt) in den Filter.


Der Stickstoffkreislauf im Teich:
oder: wie war das noch?[anker:NKreis]

Zeichnung aus dem Werbeprospekt eines Filterherstellers:
Bild

1. Durch Fischbesatz, Fütterung, Eintrag von Außen wie Blüten und abgestorbene Pflanzenreste gelangt organisches Material in den Teich.

2.Dieses organische Material zersetzt sich durch Mikroorganismen unter Verbrauch von Sauerstoff (O²). Dabei entsteht Ammonium (NH4) bzw. das sehr giftige Ammoniak (NH3).
Bis zu einem pH-Wert von 7 entsteht fast nur das harmlosere Ammonium, ab 7 steigt der Anteil des Ammoniaks mit dem pH.

3. Bakterien der Gattung Nitrosomonas wandeln das entstandene Ammonium/Ammoniak unter Verbrauch von Sauerstoff in das ebenfalls sehr fischgiftige Nitrit (N02) um.
Diesen Vorgang nennt man Nitritation.

4. Bakterien der Gattung Nitrobacter wandeln das Nitrit, wieder unter Verbrauch von Sauerstoff in Nitrat (NO3) um.
Dieser Vorgang heißt Nitratation.

5. Nitrat als Endprodukt des Eiweißabbaus ist ein unentbehrlicher Nährstoff für alle Pflanzen. Für Fische ungefährlich. Durch das Absterben der Pflanzen beginnt der Kreislauf wieder von vorne.

Wenn ihr jetzt hier klickt könnt ihr berichten, wie ihr die Chemie Eures Teichwassers regelt, wie Eure Werte sind, oder welche technischen Einrichtungen ihr für sinnvoll, absolut notwendig, oder gar überflussig haltet um die Wasserqualität zu erhalten.


Eingefügt am 22.11.2006:
Anmerkungen zum Thema Nitrit von unserem Forenmitglied Jürgen:


Nitrit [NO2]

Nitrit ist, neben dem bereits erwähnten Ammonium/Ammoniak, ein weiterer Vertreter der im Teich vorkommenden Stickstoffverbindungen. Allerdings ist dessen Ursprung und Entstehung etwas einfacher zu erklären, als dies beim Ammoniak/Ammonium der Fall war. Das Vorhandensein von Nitrit [NO2] setzt zu aller erst einmal auch das Vorhandensein von Ammonium [NH4] und/oder Nitrat[NO3] voraus. Ohne auf diese beiden Stickstoffverbindungen zurück greifen zu können, existiert kein Nitrit.

Die Entstehung des NO2 im Teichsystem ist ausschließlich auf die beiden biologischen Prozesse der Nitrifikation und der Denitrifiaktion zurückzuführen. Hierbei wandeln darauf spezialisierte Bakterienstämme entweder das Ammonium zu Nitrit um (erste Stufe der Nitrifikation), oder aber Nitrat wird zu Nitrit reduziert.(Zwischenschritt der Denitrifikation bei der bakteriellen Umsetzung von Nitrat zu Di-Stickstoff N2).

Es wird zwar auch immer mal wieder davon gewarnt, dass hohe Nitrat-Gehalte gepaart mit leistungsstarken UV-C-Vorklärgeräten eine Nitratreduktion zu Nitrit hin bewirken. Ohne nun im Dateil drauf einzugehen, kann man dies getrost in das Reich der Teichmärchen verbannen. Nitrat ist zwar, wie viele andere Verbindungen auch, für eine bestimmte und individuelle Wellenlänge des UV-Lichts empfänglich, jedoch trifft das in diesem Fall und für Nitrat nicht auf die Wellenlänge die UVC-Geräte ausstrahlen zu.

Beginnen wir also mit der Entstehung von Nitrit aufgrund der Nitrifikation. Diese läuft vereinfacht dargestellt folgendermaßen ab. In einem aeroben Milieu und bei Vorhandensein von NH4, bilden sich Baktierenstämme, die Nitrifikanten, die Ammonium unter Zuhilfenahme von Sauerstoff zu Nitrat oxidieren. Dies geschieht in zwei Schritten. Im ersten Schritt wandeln die sogenannten Ammoniumoxidierer (Bakterien der Gattung Nitrosomonas und Nitrosococcus) Ammonium zu Nitrit um. Das so entstandene Nitrit wird im zweiten Schritt von den Nitritoxidierern (Bakterien der Gattung Nitrobacter) zu Nitrat oxidiert. Es ist also festzustellen, dass beide Schritte in einem unmittelbaren Zusammenhang zueinander stehen.

NH4 --> NO2 --> NO3

Bei der Denitrifikation, die im übrigen in jedem einigermaßen naturbelassenen Teichsystem mit Bodengrund und/oder etwas Schlamm stattfindet, wird das so entstandene Nitrat ebenfalls Bakterien, den anaerobenden Denitrifikanten (Bakterien der Gattung Pseudomonas) in diversen Teilschritten zu molekularem Stickstoff N2 (gasförmig), CO2 und Wasser reduziert. Der Ablauf der Denitrifikation sieht folgendermaßen aus:

NO3 --> NO2 --> NO --> N2O --> N2 (+CO2, +H2O)


Wenn die Abläufe der Nitrifikation und der Denitrifikation ideal verlaufen, stellt Nitrit kein Problem dar, da es kaum nachweisbar vorhanden sein sollte. Nun existieren allerdings Faktoren die beide Prozesse in ihrem Ablauf nachhaltig stören können. Ein hoher Gehalt an Ammoniak z.B. stört den zweiten Schritt der Nitrifikation, was auch unter dem Begriff des "Nitritpeaks" bekannt ist. Übersteigt der Nitritgehalt hierbei gewisse Grenzen, kann es schon mal dazu führen, dass die gesamte Nitrifikation dauerhaft gestört bleibt und nur durch einen Wasserwechsel mit paralleler gründlicher Reinigung der Filtermedien beseitigt werden kann. Auch medikamentöse Behandlungen im Teich können dieses empfindliche Gleichgewicht einseitig beeinflussen, so dass ebenfalls nur eine Stufe der Nitrifkation davon betroffen ist, während die andere weiterhin ihren Dienst verrichtet. Letzteres dürfte das bei weitem am häufigsten vorkommende Problem im Teich darstellen.

Ungünstige Umstände können aber auch dazu führen, dass eine gestörte/unvollständige Denitrifikation vorliegt, bei der lediglich Nitrat zu Nitrit reduziert wird, alle weiteren Teilschritte aber weitesgehend ausbleiben. Dies kann als Ursache z.B. eine plötzliche pH-Senkung oder ein künstlicher jedoch ungewollter Eingriff in die komplexen enzymatischen Vorgänge der betroffenen Baktieren durch Zugabe diverser Chemikalien in das System haben.

Das übermäßige und dauerhafte Vorhandensein von Nitrit im System Teich ist also immer auf eine Störung einer der beiden Prozesse zurückzuführen. Die Gründe hierfür sind jedoch vielfältig. Auch eine ungenügend dimonsionierte Ansiedlungsfläche für Baktieren (z.B. im Teichfilter) kann ein Grund dafür sein. Dies zu bestimmen ist recht einfach, da man hierbei auch immer hohe Ammoniumwerte messen kann. Wenn man nun die möglichen negativen Einflüsse eventuell verwendeter Chemikalien ausschließen kann, ist dies ein deutliches Indiz für eine quantitativ ungenügende Nitrifikation.

Folgende Faktoren verursachen also das Vorhandensein von Nitrit:

- zu geringe Nitrifikationsleistung (zu wenig Ansiedlungsfläche)
- gewolltes oder ungewolltes Einbringen von diversen Chemikalien (auch Medikamente)
- ein geringer O2-Gehalt deutlich unter 4mg/l (dürfte eher selten anzutreffen sein)
- eine an der max. möglichen Nitrifikationsleistung gemessene zu starke Fütterung und somit Überbesatz
- kurzfristig erhöhte Schwankung beim pH-Wert
- Eintrag von Stickoxiden durch starke Regenfälle (bedingt einen temporären Anstieg des NO2-Gehaltes)

Was nun im Gegenzug an Maßnahmen zur Vermeidung oder Reduzierung des Nitritwertes möglich ist, erklärt sich daraus von selbst. Wie so oft, ist selbstverständlich auch hier der Wasserwechsel ein probates Mittel den Nitritwert zu senken. Meiner Ansicht nach ist dies aber kein dauerhafter Lösungsansatz. Man sollte vielmehr versuchen das eigentliche Problem zu bestimmen und es beseitigen.



Bislang wurde lediglich der Begriff Nitrit verwendet, was im Hinblick auf die tatsächliche Toxizität jedoch nun nicht mehr ausreicht. Ähnlich wie beim Ammoniak/Ammonium verhält es sich beim Nitrit auch. Je nach pH-Wert liegt nämlich immer auch ein entsprechener Anteil der Salpetrigen Säure [HNO2] vor. Und genau dieser Anteil ist es, der für eine toxische Bewertung des Nitrit-Gehaltes in Abhängigkeit vom pH-Wert von Bedeutung ist. Verglichen mit der NH3/NH4-Abhängigkeit, kann man hierbei jedoch den Temperaturfaktor außen vor lassen.


Bereichswerte für die Salpetrige Säure [HNO2] für Habitate von karpfenartigen Fischen lassen sich nach Schreckenbach folgendermaßen einteilen:

- optimaler Bereich <0,0004mg/l
- eingeschränkter oberer Bereich 0,0004 - 0,001mg/l
- kritischer oberer Bereich bis 0,004mg/l


Hierbei sollte man wissen, dass die Verträglichkeit von Fischen gegenüber Nitrit und der Salpetrigen Säure mit steigendem Salgehalt des Wassers zunimmt. Dies erklärt auch, warum das Aufsalzen des Wassers bei einer möglichen Nitritvergiftung der Fische als erste Notfallmaßnahme wirksam ist.


Und so läßt sich der Anteil der Salpetrigen Säure (nach Deufel) anhand des ermittelten pH-Wertes und des Nitrit-Gehaltes bestimmen:

pH-Wert --> Anteil HNO2 [%]

6,5 -------------> 0,08

7,0 -------------> 0,02

7,5 -------------> 0,01

8,0 -------------> 0,002

8,5 -------------> 0,001

Es ist zu erkennen, dass sich im Hinblick auf die Toxizität, im Gegensatz zum Ammoniak/Ammonium, ein höherer pH-Wert positiv auswirkt, d.h. die Gefährdung mit steigendem pH abnimmt. Eine künstliche Anhebung des pH-Wertes sollte aber niemals als Mittel zur Bekämpfung hoher Nitritwerte eingesetzt werden, da dies nur die Gefährdung durch die meist parallel vorhandenen und ebenfalls erhöhten Ammonium/Ammomiak-Werte begünstigt.

Man kann nun erkennen, dass die vielfach propagierten Ansätze der Koi-Szene im Hinblick auf Nitrit und dessen Gefährdungspotential, nämlich die Einhaltung von Nitritgehalten in Bereichen von nicht nachweisbar und max. 0,05mg/l, eigentlich kaum nachvollziehbar sind, da bei den üblichen pH-Werten um 8 herum selbst bei einem Nitritgehalt von 1mg/l der Anteil der Salpetrigen Säure lediglich etwa 0,00002mg/l beträgt und somit nach Schreckenbach eine ansatzweise und unmittelbare Gefährdung der z.B. Koi nicht existent ist.

Selbstverständlich soll das nun nicht dazu führen, dass man dem Nitrigehalt überhaupt keine Aufmerksamkeit mehr schenkt, denn Nitrit ist nachwievor fischtoxisch und sollte daher immer im Auge behalten werden. Jedoch kann mit dem Wissen um die Zusammenhänge Nitrit/Salpetrige Säure das Hobby Koi etwas entspannter angehen, wenn man weiß, dass ein Nitritgehalt <1mg/l kein so großes akutes Gefährdungspotential aufweist wie vielerorts beschrieben steht. Gehalte um 0,5mg/l sind durchaus tolerierbar und werden nicht selten über viele Jahre hinweg täglich nach den Fütterungen erreicht. Lediglich aufgrund des fortwährenden Nitrifikationsprozesses "erwischt" der Teichbesitzer" diesen Wert mit seinen Testmethoden nie oder nur sehr selten.

MfG...Jürgen

Jürgen hat dem kopieren seines Beitrages in meiner Ausarbeitung freundlich zugestimmt.
Den gesamten Thread könnt ihr hier lesen:
http://www.koihilfe.de/koi/forum/viewto ... highlight=
Dafür besten Dank
Eric


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