Системы СО2 от А до Я, Часть четвертая ( Пятница, 22 Июня 2018. Автор: kvn79. Просмотров: 3003. )

Насколько кислород важен для людей и рыб, настолько двуокись водорода (CO₂) важна для аквариумных растений. Не секрет, что основным строительным материалом для растений является сахар – он получается из света, воды и, главное, из углекислого газа. В качестве побочного продукта Фотосинтез – это процесс создания растениями углеводов из неорганических веществ при помощи световой энергии. Играет важную роль в установлении биологического равновесия в аквариуме.»>фотосинтеза выступает кислород, который так важен живым существам для дыхания. На основе этого процесса и построена жизнь на планете.

image
CO₂ для аквариума

Важно! Для аквариумных растений нужен углекислый газ, растворенный в воде. Его постоянную подачу осуществляет слой ила, покрывающий дно рек, прудов и озер. Но если говорить об Аквариум – это прозрачная емкость для содержания водных животных и растений в искусственных условиях.»>аквариумах, то здесь он вырабатывается в ходе бактериального разложения. В зависимости от них растения могут расти здоровыми и сильными. Поэтому CO₂ для аквариума очень важен, ведь здоровье рыб зависит от состояния растений. Подробнее о добавлении углекислоты в аквариум и пойдет речь в данной статье.

image

Для чего СО2 в аквариуме?

Рыбам нужен кислород для жизни, а владельцы аквариумов тратят деньги на углекислый газ. На первый взгляд, эта затея кажется нелогичной. Но не стоит забывать, что помимо рыб в аквариуме присутствуют Маргинальные растения – это растения, растущие вдоль края воды. Обычно их корни находятся в воде, а большая часть листьев – над ее поверхностью.»>растения, который дополняют картину водного царства. К тому же многие аквариумисты предпочитают аквариум и вовсе без рыб, а только с растениями.

Как раз для растений в аквариум и нужно подавать углекислоту

Как раз для растений в аквариум и нужно подавать углекислоту, которая выступает в качестве главного строительного материала для них. Содержание CO₂ в водоемах колеблется в диапазоне от 5 до 14 мг/литр. Такая концентрация подходит и для аквариумных растений. Важно, чтобы эти значения не колебались слишком сильно.

Способы подачи углекислоты

Для поддержания оптимальной концентрации CO₂ в воде используется несколько видов систем, имеющих свои плюсы и минусы. Речь идет о баллонной установке, генераторах CO₂ и применении газированной воды. Теперь подробнее об особенностях каждого типа.

Есть разные способы подачи CO₂

Баллонная установка

Для содержания больших резервуаров лучше всего подойдет баллонная подача углекислого газа. Такая система состоит из панели управления и непосредственно баллона. Впрочем, ее можно собрать и собственноручно. Но намного проще купить готовое изделие в магазине. Разумеется, это сильно ударит по карману, но зато можно сэкономить много времени и сил.

Баллонная установка для подачи CO₂
  • надежность и экономичность конструкции;
  • большой резервуар с углекислотой;
  • наличие контроля подачи CO₂;
  • стабильность и непрерывность работы изделия;
  • возможность полностью автоматизировать процесс, если подключить специальный контроллер.
  • высокая стоимость конструкции;
  • сложность монтажа.

Обратите внимание! При выборе баллонной установки необходимо будет иметь дело с баллонном высокого давления. А это уже риск для здоровья.

Система CO₂ своими руками

ТОП-11 неприхотливых аквариумных рыбок ТОП-10 самых больших аквариумных рыбок ТОП-20 красивых аквариумных рыбок ТОП-12 самых дорогих аквариумных рыбок

Видео – Баллонная система СО2 для аквариума

Газированная вода

Есть старый, но вполне эффективный способ подачи углекислого газа в Аквариум – это прозрачная емкость для содержания водных животных и растений в искусственных условиях.»>аквариум – при помощи обычной газировки. Это концентрат CO₂, поэтому с помощью газированной воды можно повысить количество углекислого газа в аквариуме до нужной отметки. На 100 литров аквариумной воды нужно 200 мл свежей газированной воды. Рекомендуется добавлять газировку по утрам вместе с Бодяжить удо – это делать удобрения в домашних условиях.»>удобрением. Но если вода после открытия постоит немного, то углекислота начнет выветриваться, поэтому дозировку необходимо будет увеличиваться.

Также можно использовать газированную воду

На заметку! Согласно подсчетам, литровой бутылки газировки должно хватить для небольшого аквариума почти на месяц. Используется любая вода, за исключением соленой.

Несомненно, применение газировки для обогащения аквариумной воды углекислым газом имеет целый ряд преимуществ.

  • не нужно дополнительное оборудование (счетчик Пузырять – термин применяется в отношении растений, которые активно выделяют в воду кислород; («у меня растения пузыряют» – видно невооруженным глазом, как растения выделяют пузырьки кислорода).»>пузырьков или реактор для растворения углекислоты);
  • простота применения способа;
  • экономичность (газировка стоит недорого);
  • эффективность для разных по размерах аквариумов;
  • удобство при эксплуатации Нано-аквариум — это маркетинговое название определённого сегмента на рынке готовых пресноводных или морских аквариумов, имеющих малый объём от 10 до 60 литров (цифры условные, точных пределов нет), но при этом полностью укомплектованные всем необходимым оборудованием, встроенным, как правило, в заднюю стенку, иногда поставляются вместе с оформлением.»>нано-аквариума.
  • высокая стоимость 1 грамма углекислого газа при сравнивании с другими методами;
  • нестабильная концентрация углекислого газа в резервуаре;
  • низкая интенсивность подачи CO₂.

Данный метод считается неэкономичным, если рассматривать его в долгосрочной перспективе. Также он не подходит для владельцев больших аквариумов. Но без учета этих недостатков такой метод имеет право на существование.

Использовать газировку для аквариума не очень выгодно

Генераторы СО2

Еще один способ подачи CO₂ в аквариум – при помощи специального генератора. Есть два типа генераторов углекислоты: брага и химический генератор с использованием соды и лимонной кислоты. Оба метода подходят для средних по размеру аквариумов объемов до 100 литров. Для более крупных резервуаров интенсивности таких генераторов может не хватить. Теперь подробнее о каждом из них.

Брага

Состоит генератор из небольшой трубки и сосуда с брагой, который обязательно должен быть герметично закрытым. Его функции может выполнять обычная пластиковая бутылка от лимонада. Также при создании конструкции может использоваться вторая бутылка, которая будет играть роль ловушки для пены. Такая ловушка будет защищать аквариум от попадания пены из браги.

Базовая схема самодельной CO₂ бродилки

Для создания браги необходима двухлитровая бутылка воды, наполнена наполовину, сухие дрожжи (о,3 грамма будет достаточно), 300 грамм сахара. Играть брага должна не более 14 дней. Разумеется, изменение ингредиентов может продлить период брожения, но, как показывает практика, более 3 недель работать генератор на браге не будет.

  • простота монтажа конструкции;
  • легкость использования;
  • низкая себестоимость генератора;
  • безопасность конструкции.
  • нет регулировки подачи углекислого газа;
  • недолговечность (ресурс системы достаточно низкий);
  • отсутствие стабильности подачи углекислоты.

Обратите внимание! Генератор CO₂ на основе браги – это не более чем временное решение, так как для продолжительного периода он не подходит.

Генератор CO₂ на основе браги

Сода и лимонная кислота

Более стабильное устройство для выработки CO₂, чем генератор на браге. Дело в том, что выделение углекислого газа контролировать путем добавление раствора из соды и лимонной кислоты проще. Следовательно, аквариумисты предпочитают раствор лимонной кислоты и соды для выделения углекислого газа, чем брага.

Сода и лимонная кислота
  • низкая себестоимость генератора;
  • простота сборки и эксплуатации;
  • безопасность конструкции;
  • стабильность подачи углекислого газа;
  • возможность контроля интенсивности подачи CO₂.
  • низкая интенсивность подачи углекислоты;
  • слабый ресурс системы;
  • необходимость постоянного контроля.

Все перечисленные выше системы для выделения CO₂ должны включать в свою конструкцию специальный реактор для распыления пузырьков газа в аквариуме. Такие реакторы также дают возможность контролировать количество углекислого газа. Можно найти большое количество реакторов, которые функционируют по разным принципам. Но наиболее простым вариантом считается подача углекислоты на Внутренний фильтр целиком расположен внутри аквариума. Фильтры данного типа одни из самых дешевых на рынке аквариумного оборудования как по цене приобретения, так и по стоимости обслуживания. Имеет ряд существенных недостатков: занимает место в аквариуме, требует регулярной чистки, относительно шумный и т. д.»>аквариумный фильтр, а точнее на его вход.

Схема генератора CO₂ из соды и лимонной кислоты

Последствия нехватки CO₂

С важностью подачи углекислого газа в аквариум разобрались. Но какими могут быть последствия нехватки этого соединения в аквариумной воде? На самом деле, последствия могут быть разными:

  • ослабление аквариумных растений;
  • внезапная гибель флоры;
  • скапливание кальция на поверхности листьев;
  • повышение уровня pH, что в свою очередь приведет к ослаблению защитных функций у рыб;
  • дефицит железа и других полезных элементов;
  • появление Водоросли – это низшие растения, размножаются спорами, бывают одноклеточными и многоклеточными. Появление водорослей в аквариуме – негативное событие, которое является признаком нарушения биологического равновесия и неправильных условий содержания.»>водорослей и поражение ими аквариумных растений.
Нехватка углекислого газа негативно повлияет на аквариумную растительность

Если водные растения растут в Аквариум – это прозрачная емкость для содержания водных животных и растений в искусственных условиях.»>аквариуме достаточно хорошо, то в большинстве случаев водоросли в таком месте не развиваются. Все питательные вещества, которые нужны водорослям для развития (Нитрат (NO3) – это побочный продукт, выделяемый обитающими в аквариуме бактериями при разложении отходов жизнедеятельности рыб. Он ускоряет рост водорослей и может быть токсичен для некоторых видов рыб и беспозвоночных.»>нитраты и фосфаты), будут сразу поглощаться растениями. Но низкий уровень CO₂ существенно снизит активность этих растений, что в свою очередь повышает шансы водорослям. Вот почему так важно обеспечить стабильную подачу углекислого газа в аквариум.

Тетра Дженерал Тоник Tetra Contralck Сайдекс Тетра Бактозим Тетра Витал Тетра НитратМинус Тетра АкваСейф Перекись водорода

Видео – Нужна ли дополнительная подача CO2 в аквариум

Какое земноводное нравится вам больше всего? Шпорцевая лягушка Гребенчатый тритон Красноухая черепаха Огненнобрюхий тритон Аксолотль белый Аксолотль золотой Лягушка карликовая Тритон испанский Другой вариант

Произведения растворимости (константы растворимости) веществ. Большая справочная таблица с удобным поиском.

ПР — произведение растворимости вещества = Ks  — константа растворимости вещества.

Хотя все соединения обладают определённой растворимостью в воде при данной температуре, некоторые классы соединений более растворимы, чем другие, и полезно знать некоторые общие правила растворимости. Вещество считается нерастворимым, если его растворимость составляем менее 0.01 моль/л. Если растворимость составляет более 0.1 моль/л, то мы считаем его растворимым. Если его растворимость составляет от 0.01 до 0,1 моль/л, мы считаем, что оно малорастворимо. Следующие правила растворимости могут использоваться для определения растворимости в воде с оговоркой, что они не всегда соблюдаются, и они не подразумевают собой абсолютно все ионы, однако в большинстве случаев они будут полезны:

  1. Все соли натрия, калия и аммония растворимы.
  2. Все нитраты, ацетаты и перхлораты растворимы.
  3. Все соли серебра, свинца и ртути (I) нерастворимы.
  4. Все хлориды, бромиды и йодиды растворимы.
  5. Все карбонаты, сульфиды, оксиды и гидроксиды нерастворимы.
  6. Все сульфаты растворимы, кроме сульфата стронция и сульфата бария.
Название Формула ПР (Ks)
Азид свинца Pb(N3)2 2.6 × 10-9
Азид серебра AgN3 2.9 × 10-9
Арсенат висмута BiAsO4 4.43 × 10-10
Арсенат кобальта (II) Co3(AsO4)2 6.80 × 10-29
Арсенат меди (II) Cu3(AsO4)2 7.95 × 10-36
Арсенат серебра Ag3AsO4 1.03 × 10-22
Арсенат стронция Sr3(AsO4)2 4.29 × 10-19
Арсенат цинка Zn3(AsO4)2 2.8 × 10-28
Ацетат серебра CH3COOAg 4.4 × 10-3
Бромат бария Ba(BrO3)2 2.43 × 10-4
Бромат свинца (II) Pb(BrO3)2 1.6 × 10-4
Бромат серебра AgBrO3 5.5 × 10-5
Бромат таллия (I) TlBrO3 1.10 × 10-4
Бромид меди (I) CuBr 6.6 × 10-9
Бромид ртути (I) Hg2Br2 7.9 × 10-23
Бромид ртути (II) HgBr2 6.2 × 10-20
Бромид свинца (II) PbBr2 5 × 10-5
Бромид серебра AgBr 5.3 × 10-13
Бромид таллия (I) TlBr 4.3 × 10-6
Вольфрамат бария BaWO4 5 × 10-9
Вольфрамат кальция CaWO4 1.6 × 10-9
Гексафторосиликат натрия Na2[SiF6] 2.8 × 10-4
Гексахлороплатинат (IV) калия K2[PtCl6] 7.48 × 10-6
Гексацианоферрат (II) бария Ba2[Fe(CN)6] 3 × 10-8
Гидроксид алюминия Al(OH)3 (Al3+, 3 OH) Al(OH)3 (AlOH2+, 2 OH) Al(OH)3 (H+, AlO2) 5.7 × 10-32 1 × 10-23 1.6 × 10-13
Гидроксид бериллия Be(OH)2 8 × 10-22
Гидроксид висмута Bi(OH)3 3 × 10-36
Гидроксид галлия (III) Ga(OH)3 7.28 × 10-36
Гидроксид европия (III) Eu(OH)3 9.38 × 10-27
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 7.9 × 10-16
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3 6.3 × 10-38
Гидроксид иттрия (III) Y(OH)3 1.00 × 10-22
Гидроксид кадмия Cd(OH)2 4.3 × 10-15
Гидроксид кальция Ca(OH)2 6.3 × 10-6
Гидроксид кобальта (II) Co(OH)2 1.6 × 10-15
Гидроксид магния Mg(OH)2 6.8 × 10-12
Гидроксид марганца (II) Mn(OH)2 2.3 × 10-13
Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 5.6 × 10-20
Гидроксид никеля (II) Ni(OH)2 1.6 × 10-14
Гидроксид олова (II) Sn(OH)2 5.5 × 10-27
Гидроксид празеодима (III) Pr(OH)3 3.39 × 10-24
Гидроксид свинца (II) Pb(OH)2 5.5 × 10-16
Гидроксид скандия Sc(OH)3 2.22 × 10-31
Гидроксид стронция Sr(OH)2 3.2 × 10-4
Гидроксид таллия (III) Tl(OH)3 1.68 × 10-44
Гидроксид хрома (II) Cr(OH)2 1 × 10-17
Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3 1.1 × 10-30
Гидроксид цинка Zn(OH)2 3 × 10-16
Гидроксокарбонат меди (II) (малахит) (CuOH)2CO3 1.7 × 10-34
Дисульфид железа (пирит) FeS2 5.4 × 10-27
Дихромат серебра Ag2Cr2O7 1 × 10-10
Йодат бария Ba(IO3)2 4.01 × 10-9
Йодат иттрия (III) Y(IO3)3 1.12 × 10-10
Йодат кадмия Cd(IO3)2 2.5 × 10-8
Йодат кальция Ca(IO3)2 1.9 × 10-6
Йодат лантана (III) La(IO3)3 7.50 × 10-12
Йодат марганца Mn(IO3)2 4.37 × 10-7
Йодат никеля (II) Ni(IO3)2 4.71 × 10-5
Йодат свинца (II) Pb(IO3)2 3.69 × 10-13
Йодат серебра AgIO3 3.2 × 10-8
Йодат стронция Sr(IO3)2 1.14 × 10-7
Йодат таллия (I) TlIO3 3.12 × 10-6
Йодат цезия CsIO4 5.16 × 10-6
Йодид висмута BiI3 8.1 × 10-19
Йодид меди (I) CuI 1.1 × 10-12
Йодид олова (II) SnI2 8.3 × 10-6
Йодид ртути (I) Hg2I2 5.4 × 10-29
Йодид ртути (II) HgI2 2.9 × 10-29
Йодид свинца (II) PbI2 8.7 × 10-9
Йодид серебра AgI 2.3 × 10-16
Йодид таллия (I) TlI 6.6 × 10-8
Карбонат бария BaCO3 4.9 × 10-9
Карбонат железа (II) FeCO3 2.9 × 10-11
Карбонат иттрия (III) Y2(CO3)3 1.03 × 10-31
Карбонат кадмия CdCO3 2.5 × 10-14
Карбонат кальция CaCO3 4.4 × 10-9
Карбонат кобальта (II) CoCO3 1.5 × 10-10
Карбонат лития Li2CO3 1.9 × 10-3
Карбонат магния MgCO3 4.9 × 10-11
Карбонат марганца MnCO3 2.24 × 10-11
Карбонат неодима (III) Nd2(CO3)3 1.08 × 10-33
Карбонат никеля (II) NiCO3 1.3 × 10-7
Карбонат ртути (I) Hg2CO3 3.6 × 10-17
Карбонат свинца (II) PbCO3 3.6 × 10-14
Карбонат серебра Ag2CO3 1.2 × 10-12
Карбонат стронция SrCO3 5.3 × 10-10
Карбонат таллия Tl2CO3 4 × 10-3
Карбонат цинка ZnCO3 5.3 × 10-11
Метагидроксид железа (III) (оксид-гидроксид железа (III)) FeO(OH) + H2O = Fe3+ + 3 OH 2.2 × 10-42
Нитрат бария Ba(NO3)2 4.64 × 10-3
Нитрит серебра AgNO2 3.1 × 10-10
Оксалат бария BaC2O4 1.1 × 10-7
Оксалат железа (II) FeC2O4 2.1 × 10-7
Оксалат кальция CaC2O4 2.3 × 10-9
Оксалат магния MgC2O4 8.6 × 10-5
Оксалат меди (II) CuC2O4 4.43 × 10-10
Оксалат ртути (I) Hg2C2O4 1.75 × 10-13
Оксалат свинца (II) PbC2O4 7.3 × 10-11
Оксалат серебра Ag2C2O4 3.5 × 10-11
Оксалат стронция SrC2O4 5.6 × 10-8
Перйодат калия KIO4 8.3 × 10-4
Перйодат натрия NaIO4 3 × 10-3
Перйодат рубидия RbIO4 5.5 × 10-4
Перйодат цезия CsIO4 4.4 × 10-3
Перхлорат калия KClO4 1 × 10-2
Перхлорат рубидия RbClO4 2.5 × 10-3
Перхлорат цезия CsClO4 4 × 10-3
Селенат свинца (II) PbSeO4 1.37 × 10-7
Селенид серебра Ag2Se 2.5 × 10-59
Селенид цинка ZnSe 3.6 × 10-26
Сульфат бария BaSO4 1.8 × 10-10
Сульфат кальция CaSO4 3.7 × 10-5
Сульфат радия (II) RaSO4 4.3 × 10-11
Сульфат ртути (I) Hg2SO4 6.2 × 10-7
Сульфат свинца (II) PbSO4 1.7 × 10-8
Сульфат серебра Ag2SO4 1.2 × 10-5
Сульфат стронция SrSO4 2.1 × 10-7
Сульфат таллия Tl2SO4 1.5 × 10-4
Сульфид висмута Bi2S3 8.9 × 10-105
Сульфид железа (II) FeS 3.4 × 10-17
Сульфид кадмия CdS 6.5 × 10-28
Сульфид кобальта (II) CoS 1.8 × 10-20
Сульфид марганца (II) MnS 1.1 × 10-13
Сульфид меди (I) Cu2S 2.3 × 10-48
Сульфид меди (II) CuS 1.4 × 10-36
Сульфид никеля NiS 9.3 × 10-22
Сульфид олова (II) SnS 3 × 10-38
Сульфид ртути (II) HgS 1.4 × 10-45
Сульфид ртути (II) (красный) HgS (красный) 4 × 10-53
Сульфид ртути (II) (чёрный) HgS (чёрный) 1.6 × 10-52
Сульфид свинца (II) PbS 8.7 × 10-29
Сульфид серебра Ag2S 7.2 × 10-50
Сульфид сурьмы (III) Sb2S3 2.2 × 10-90
Сульфид таллия Tl2S 3 × 10-9
Сульфид цинка ZnS 1.2 × 10-25
Сульфид цинка (вюрцит) ZnS (вюрцит) 1.6 × 10-24
Сульфид цинка (сфалерит) ZnS (сфалерит) 2.5 × 10-22
Сульфит бария BaSO3 8 × 10-7
Сульфит кальция CaSO3 3.2 × 10-7
Сульфит магния MgSO3 3 × 10-3
Сульфит серебра Ag2SO3 1.50 × 10-14
Теллурид серебра Ag2Te 4.7 × 10-52
Тетрафенилборат калия K[B(C6H5)4] 2.3 × 10-8
Тиоцианат меди (I) CuSCN 1.77 × 10-13
Тиоцианат палладия (II) Pd(SCN)2 4.39 × 10-23
Тиоцианат ртути (I) Hg2(SCN)2 3.2 × 10-20
Тиоцианат серебра AgSCN 1.03 × 10-12
Тиоцианат таллия (I) TlSCN 1.57 × 10-4
Фосфат алюминия AlPO4 1.7 × 10-19
Фосфат бария Ba3(PO4)2 6 × 10-39
Фосфат железа (III) FePO4 1.1 × 10-26
Фосфат кадмия Cd3(PO4)2 2.53 × 10-33
Фосфат кальция Ca3(PO4)2 1 × 10-25
Фосфат кобальта (II) Co3(PO4)2 2.05 × 10-35
Фосфат лития Li3PO4 3.2 × 10-9
Фосфат магния Mg3(PO4)2 3.9 × 10-26
Фосфат меди (II) Cu3(PO4)2 1.40 × 10-37
Фосфат никеля (II) Ni3(PO4)2 4.74 × 10-32
Фосфат серебра Ag3PO4 1.8 × 10-18
Фосфат цинка Zn3(PO4)2 9.1 × 10-33
Фторид бария BaF2 1.7 × 10-6
Фторид железа (II) FeF2 2.36 × 10-6
Фторид иттрия (III) YF3 8.62 × 10-21
Фторид кадмия CdF2 6.44 × 10-3
Фторид кальция CaF2 4 × 10-11
Фторид лития LiF 1.5 × 10-3
Фторид магния MgF2 6.4 × 10-9
Фторид ртути (I) Hg2F2 3.10 × 10-6
Фторид свинца (II) PbF2 2.7 × 10-8
Фторид скандия ScF3 5.81 × 10-24
Фторид стронция SrF2 2.5 × 10-9
Фторид цинка ZnF2 3.04 × 10-2
Хлорид меди (I) CuCl 2.2 × 10-7
Хлорид ртути (I) Hg2Cl2 1.5 × 10-18
Хлорид свинца (II) PbCl2 1.7 × 10-5
Хлорид серебра AgCl 1.78 × 10-10
Хлорид таллия (I) TlCl 1.9 × 10-4
Хромат бария BaCrO4 1.1 × 10-10
Хромат олова (II) SnCrO4 2.7 × 10-5
Хромат свинца (II) PbCrO4 2.8 × 10-13
Хромат серебра Ag2CrO4 1.1 × 10-12
Хромат таллия (I) Tl2CrO4 1 × 10-12
Цианид меди (I) CuCN 3.2 × 10-20
Цианид серебра AgCN 1.4 × 10-16



О том, является ли вода кислой или щелочной говорит водородный показатель – pH. Он обозначает концентрацию ионов водорода в воде и представляет собой её отрицательный десятичный логарифм — -log[H+]. Вода считается кислой, если pH ниже 7 единиц, и щелочной – если более 7. Значения pH, как правило, колеблются от 0 до 14 единиц. В аквакультуре диапазон кислотности составляет – 6.5-9.0.

Рыбы и другие позвоночные имеют кровь со значением pH 7.4. Кровь рыб находится в тесном контакте с водой (граница раздела – 1-2 клеточных слоя). В пруду рекомендуется поддерживать диапазон, близкий к pH крови рыб – 7.0-8.0. Если водородный показатель упадет ниже 5 единиц или поднимется выше 10 (т.е. низкая щелочность, вместе с активным фотосинтезом водорослей), рыба почувствует себя плохо и погибнет.

Значения pH в пруду варьируют в течение дня. Ночью концентрация растворенного кислорода снижается, потому что останавливается фотосинтез, растения и животные дышат и расходуют кислород. При плотной посадке концентрация углекислого газа становится высокой в результате дыхания. Свободный CO2 реагирует с водой, приводя к возникновению угольной кислоты (H2CO3), и pH снижается:

H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3

В таблице обобщены относительные изменения концентрации растворенного кислорода, CO2 и pH в течение 24 часов

Время Растворенный кислород Растворенный углекислый газ pH
День Возрастает Снижается Возрастает
Ночь Снижается Возрастает Снижается

Углекислый газ редко напрямую оказывает токсическое влияние на рыб. Однако его высокие концентрации снижают pH и, вследствие снижения pH в крови жабр, ограничивают возможность крови рыб переносить кислород. При заданной концентрации кислорода (например, 2 мг/л) рыба может задохнуться, когда уровень CO2 высокий, либо остаться невредимой, когда уровень CO2 низкий. Сом толерантен к концентрации CO2 20-30 мг/л, если газ накапливается постепенно и уровень кислорода 5 мг/л. В водохранилище или естественном пруду концентрация CO2 редко превышает 5-10 мг/л.

Высокие значения концентрации углекислого газа практически всегда обусловлены низкими концентрациями растворенного кислорода (высокая дыхательная активность). Для повышения низких значений кислорода проводится аэрация воды. Она же помогает снизить высокий уровень CO2, вследствие обратной диффузии газа в атмосферу. Хронически высокая концентрация CO2 снижается внесением гидратной извести Ca(OH)2. Примерно 1 мг/л извести удаляет 1 мг/л углекислого газа. Однако такую обработку нельзя производить в воде с плохими буферными свойствами (низкая щелочность), потому что pH поднимется до смертельного для рыб уровня. Кроме того, возникает опасность для рыб, если известь вносится в воду с избытком уровнем аммония. Высокий pH усугубляет токсическое влияние аммония.

Общая щелочность характеризует количество оснований, присутствующих в воде. Как правило, в пруду присутствуют карбонаты, бикарбонаты, гидроксиды, фосфаты и бораты. Карбонаты и бикарбонаты самые распространенные и наиболее важные компоненты щелочности. Этот показатель измеряется по количеству кислоты (H+) в воде, которое может абсорбироваться (буферизация) перед достижением назначенного уровня pH. Общая щелочность выражается в мг/л или млн-1 карбоната кальция CaCO3. Щелочности 20 мг/л более чем достаточно для хорошей продуктивности пруда. Желателен диапазон общей щелочности 75-200 мг/л CaCO3.

Карбонатная-бикарбонатная щелочность (и жесткость) поверхностных и колодезных вод создается преимущественно в ходе взаимодействия растворенного в воде CO2 и извести грунта. Дождевая вода имеет естественную кислую реакцию, потому что насыщена атмосферным углекислым газом. Как только она проходит сквозь почву, каждая капля насыщается CO2, и pH снижается. Колодезная вода выкачивается из крупных, естественных подземных резервуаров (водоносный слой) или маленьких, локальных участков грунтовых вод (подземные воды). Обычно, грунтовая вода имеет высокую концентрацию CO2, низкие pH и концентрацию кислорода. Накопление CO2 в них обусловлено протеканием бактериальных процессов в почве и минеральных образованиях. Как только дождевая, подземная вода проходит пласт, содержащий кальциевый известняк CaCO3 или доломитизированный известняк CaMg(CO3)2, происходит растворение минералов с образованием кальциевых и магниевых бикарбонатных солей:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca+2 + 2HCO3 CaMg(CO3)2 + 2H2O + 2CO2 = Ca+2 + Mg+2 + 4HCO3

В результате, возрастают щелочность, кислотность и жесткость воды.

В воде с умеренной или высокой щелочностью (хорошая буферная емкость) и схожим уровнем жесткости, pH был нейтральным или слегка основным (7.0 – 8.3) и не колебался в широких пределах. Более высокие концентрации CO2 (т.е. угольная кислота) или другие кислоты требуют для снижения pH больше оснований, которые могли бы нейтрализовать или буферизировать кислоту.

В таблице можно видеть взаимосвязь между щелочностью, pH и концентрацией CO2

Изменения pH в течение 24 часов в воде с высокой и низкой щелочностью
Значения фактора для расчета концентрации углекислого газа в воде с известным pH, температурой и щелочностью (Tucker (1984). При pH выше 8.4 концентрация CO2 незначительна

Число (фактор), отмеченный в таблице и соответствующий определенным значениям pH и температуры, умножается на значение щелочности (мг/л CaCO3). Результат этого уравнения позволяет оценить концентрацию CO2 (мг/л).

Например, в пруду с сомами pH = 7.2, температура = 25°C, и общая щелочность = 103 мг/л. Значение фактора = 0.124. Концентрация углекислого газа равна = 0.124 x 103 мг/л щелочности = 12.8 мг/л CO2.

Для минимизации ошибки этих расчетов необходимо в течение 30 минут регистрировать pH. Вследствие нескольких источников погрешности предпочтительно прямое измерение концентрации углекислого газа при помощи химических тестов.

Основания, обуславливающие щелочность, влияют и нейтрализую кислоты. Карбонаты и бикарбонаты могут реагировать с кислотами и щелочами, и буферизировать (минимизировать) изменения pH среды. Кислотность воды с высокими буферными свойствами колеблется в пределах 6.9-9 единиц. В воде с низкими буферными свойствами pH может достигать угрожающе низких (углекислый газ и угольная кислота образуются вследствие дыхания) или угрожающе высоких значений (высокая активность фотосинтеза).

Фитопланктон представляет собой микроскопические или около микроскопические водные растения, ответственные за продукцию значительной части кислорода в пруду и реализацию фотосинтеза. При стабильном значении pH около 6.5 или выше, щелочность улучшает продуктивность фитопланктона, потому что повышает доступность нутриентов (растворимые фосфаты). Щелочность выше 20 мг/л захватывает CO2 и увеличивает его концентрацию, доступную для фотосинтеза.

Так как фитопланктон использует CO2 в фотосинтезе, pH в воде возрастает со снижением концентрации углекислого газа и угольной кислоты. Кроме того, фитопланктон и другие растения переводят бикарбонаты (HCO3) в углекислый газ для фотосинтеза и высвобождает карбонаты:

2HCO3 + фитопланктон = CO2 (фотосинтез) + CO3-2 + H2O CO3-2 + H2O = HCO3 + OH (сильное основание)

Высокие значения pH также могут обуславливать снижение концентрации H+: CO3-2 + H+ = HCO3 или HCO3 + H+ = H2O + CO2

Высвободившийся при посредничестве растительной биомассы карбонат из бикарбоната, может вызывать значительное возрастание pH (выше 9) в периоды активного фотосинтеза фитопланктона. Этот подъем pH наблюдается при низкой щелочности воды (20-50 мг/л) или в воде с умеренной и высокой карбонатной щелочностью (75-200 мг/л) и жесткостью менее 25 мг/л. Высокая бикарбонатная щелочность в мягкой воде обусловлена карбонатами натрия и калия, более водорастворимыми, чем карбонаты кальция и магния, влияющими на жесткость. Если присутствуют кальций, магний и образующийся фотосинтетический карбонат, когда pH выше 8.3, формируется известняк. Пруды с щелочностью ниже 20 мг/л обычно не имеют вспышек роста водорослей и, соответственно, вызванного фотосинтезом, резкого подъема pH.

Жесткость является важным показателем воды при культивировании рыб. В гидрохимическом анализе он обычно присутствует. Жесткость определяется по концентрации двухвалентных ионов — кальцием, магнием и/или железом. Она может включать смесь двухвалентных солей, но кальций и магний всегда преобладают.

Традиционно, жесткость измеряется в ходе химического титрования. Жесткость образцов воды выражается в миллиграммах на литр в эквиваленте карбоната кальция (мг/л CaCO3). Кальциевая карбонатная жесткость основной индикатор количества двухвалентных солей, который не проводит различий между кальцием, магнием и солями других двухвалентных элементов.

Часто жесткость путают с щелочностью (общая концентрация оснований). Путаница возникает из-за того, что оба параметра измеряются в мг/л эквивалента CaCO3. Если известняк ответственен за оба параметра, жесткость и щелочность, их концентрация будет схожей. Однако, если в растворе, где на щелочность влияет NaHCO3, жесткость будет низкой, а щелочность, напротив, высокой. Кислые, подземные и колодезные воды могут иметь низкую или высокую жесткость и очень низкую щелочность (либо вообще не иметь её).

Кальций и магний важны для протекания ряда биологических процессов в организме рыб (формирование костей и чешуи, свертывании крови и других метаболических реакциях). Рыбы способны абсорбировать кальций и магний непосредственно из воды или с кормом.

Кальций наиболее важный двухвалентный элемент в культуральной воде. Присутствие свободного (ион) кальция в воде помогает снизить потери других солей (т.е. натрия и калия) из внутренних жидкостей рыб (крови). Натрий и калий входят в состав крови рыб. Они участвуют в реализации ряда процессов, в том числе, деятельности сердца, иннервации и мышечной деятельности. Исследования показали, что кальций окружающей среды также требуется для ре-абсорбции потерянных солей натрия и калия. В воде с низкой концентрацией кальция моет наблюдаться утечка значительных количеств натрия и калия в воду. Для вторичного впитывания этих элементов затрачивается энергия тела. Для некоторых видов рыб (Sciaenops ocellatus, Morone saxatilis) для выживания важно высокое значение кальциевой жесткости.

Рекомендуемый диапазон свободного кальция в культуральной воде составляет 25-100 мг/л (65-250 мг/л CaCO3). Канальный сом толерантен к низкой концентрации кальция до тех пор, пока его корм содержит минимальный уровень кальция, однако скорость его роста низкая. Аналогично, радужная форель переносит низкие концентрации кальция (10 мг/л), если pH выше 6.5. Для выращивания Sciaenops ocellatus, Morone saxatilis или раков желательна концентрация свободного кальция 40-100 мг/л (100-250 мг/л CaCO3), что соответствует концентрации кальция в крови рыб (100 мг/л Ca или 250 мг/л CaCO3). Жесткость источников воды для этих видов должна быть проверена.

Низкая карбонатная жесткость надежный индикатор низкого содержания кальция. Однако высокая жесткость необязательно отражают высокую концентрацию этого элемента.

Карбонатная жесткость 100 мг/л включает 40 мг/л свободного кальция (делим CaCO3 на 2.5), в случае, если она обусловлена лишь присутствием кальция. Аналогично, если значение карбонатной жесткости 100 мг/л и представлена свободным магнием, концентрация магния составляет 24 мг/л (делим CaCO3 на 4.12). Эти факторы (2.5 и 4.12) связаны с молекулярной массой CaCO3 и различиями массы атомов магния и кальция. Там, где жесткость обусловлена присутствием известняка, значение CaCO3 обычно отражает смесь свободного кальция и магния. Но магния все равно преобладает в смеси.

Известняк может использоваться в сельском хозяйстве для повышения концентрации кальция (и карбонатной-бикарбонатной жесткости) в областях с кислой водой или почвой. Однако при pH 8.3 или выше известняк не растворяется. Мягкую, щелочную воду можно обогатить кальцием с помощью гипса (CaSO4) или CaCl2. Большие объемы обработки могут привести к серьезным расходам, и более практичным будет поиск другого источника воды.

Аммоний становится более токсичным при возрастании pH. Высокие концентрации токсичной неионизированной формы аммония (NH3) формируются в основной воде, тогда как NH4+ преобладает в кислой воде. Так как щелочность повышается с ростом pH, аммоний становится более ядовитым в воде с высокой общей щелочностью. Жесткость обычно не связана с токсичностью аммония.

Металлы, такие как медь и цинк, более распространены в быту (в бассейнах, сантехнике и CuSO4). Они становятся лучше растворяются в кислой воде. Растворимость или свободная ионизированная форма этих металлов токсична для рыб. Высокая общая щелочность повышает pH и доступность оснований, которые способствуют образованию менее токсичных нерастворимых форм меди и цинка. Высокие концентрации кальция и магния (жесткость) блокируют эффекты меди и цинка в местах их токсического влияния. Поэтому, эти металлы более ядовиты для рыб в мягкой, кислой воде с низкой общей щелочностью.

В идеале, пруд с аквакультурой должен иметь pH 6.5-9.0, умеренную или высокую щелочность (75-200 мг/л, но не менее 20 мг/л) и кальциевую карбонатную жесткость 100-200 мг/л CaCO3. Многие принципы химизма абстрактны (буферизация, карбонатный-бикарбонатный) и их сложно понять. Но фундаментальное понимание взаимосвязи pH, CO2, щелочности и жесткости необходимо для эффективного управления аквакультурой. —— www2.ca.uky.edu/wkrec/interactionsphetc.pdf William A. Wurts and Robert M. Durborow. Interactions of pH, Carbon Dioxide, Alkalinity and Hardness in Fish Ponds. Southern Regional Aquaculture Center. SRAC Publication No. 464. 2012.

Раздел: Водоподготовка Не секрет, что концентрация углекислого газа в атмосфере Земли постоянно увеличивается, а это приводит к повышению температуры и изменению климата.

Все методы утилизации двуокиси углерода, применяемые до сих пор, не очень-то эффективны.

Дело в том, что в газе очень прочны молекулярные связи, для их разрыва нужно нагреть СО2 до температуры свыше 2700 градусов по Цельсию. Но при таком нагреве образуется все тот же углекислый газ.

читайте также—> —> Нижегородские ученые изобрели прибор для диагностики отита

Сотрудники Института прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Дмитрий Мансфельд, Александр Водопьянов, Сергей Синцов и Никита Чекмарев придумали и реализовали новый способ утилизации этого газа. Они облучили его плазмой разряда гиротрона (своего рода «пушка», стреляющая мощным электромагнитным излучением. — Прим. ред.), и газ разложился. Степень разложения в экспериментах составила более 30 процентов при энергоэффективности процесса на уровне 10 процентов. В перспективе показатели можно улучшить.

— Газ при этом не нужно нагревать до сверхвысоких температур и не требуется создавать, как раньше, пониженное давление с помощью вакуумного оборудования, — рассказывает старший научный сотрудник ИПФ РАН, кандидат физико-математических наук Дмитрий Мансфельд. — До нас никто не пытался решать задачу разложения СО2 в плазменном разряде, создаваемом на сверхвысокой частоте. В основном использовали излучение на частоте, сравнимой с той, на которой работает микроволновая печь. Наш выбор обусловлен отчасти тем, что в нашем распоряжении есть гиротрон. Поэтому и возникла идея реализовать такой эксперимент.

После разложения образуются монооксид углерода (СО), кислород (О2), аргон. На этапе исследований все это уходит в атмосферу, но впоследствии ученые планируют разделять эти газы и добавлять к ним другие. Если добавить, например, водород, то смесь СО + Н2 можно использовать для синтеза спиртов и пластмасс.

В регионах Общество Наука Филиалы РГ Приволжье ПФО Нижегородская область Нижний Новгород

Содержание

Что такое диффузия CO2?

Диффузия – это химический процесс перемешивания двух веществ в единый раствор в общем резервуаре. Диффузия возможна между газообразными и жидкими веществами, благодаря кинетической энергии молекул. Диффузия СО2 применяется в питании аквариумных растений, что необычайно важно для их насыщения, а, значит, выживания в емкости. Ниже рассмотрим более подробно способы диффузии углекислого газа в резервуаре с водой.

image

Для распыления углекислого газа (СО2) в резервуаре с водой может использоваться самое разнообразные диффузоры и реакторы. Наиболее популярными методами являются три, приведенные ниже:

  • Распылитель погружной – самый простой способ, который может быть максимально эффективным при грамотном использовании; создается туман из пузырьков, и чем они мельче – тем лучше; в емкость с водой помещается специальное устройство, которое заметно невооруженным глазом; прибор необходимо периодически чистить от засоров.
  • Встроенный распылитель – устройство, создающее дымообразный туман в толще воды; требуется очистка, но не такая частая, как в первом случае; приспособление легко устанавливается и настраивается.
  • Встроенный реактор – в сравнении с двумя предыдущими обладает максимальной эффективностью, однако могут возникнуть сложности с калибровкой (особенно с большими резервуарами).

Простой способ, который будет эффективным при грамотном применении устройства. Благодаря этому, создается мельчайший туман в толще воды. Требуется дополнительное обслуживание, чтобы достичь оптимальных результатов. На функционирование устройства могут повлиять некоторые нюансы, поэтому нужно обратить внимание на следующее:

  • imageРазмещение – расположение прибора в аквариуме крайне важно (см. изображение). Прибор должен быть размещен именно таким способом, чтобы пузырьки падали вертикально вниз и двигались по периметру резервуара. Если схема движения пузырьков будет другой, то это указывает на неэффективность диффузора (или объем потока слабый, или пузыри имеют большие размеры).
  • Чистота – эффективность напрямую зависит и от чистоты устройства, поэтому необходимо следить за загрязненностью фильтров и последовательностью потока пузырьков в резервуаре с водой. Кроме того, диффузор может быть закрыт растущими растениями.

Приспособление, с помощью которого представляется возможным создавать мелкий дымообразный туман СО2. Такие диффузоры нуждаются в более редком обслуживании, а также они выдают более стабильный поток распыленного углекислого газа. Туман в данном случае более видим, поток с встроенного распылителя позволяет визуально наблюдать – доходит ли СО2 до всех растений.

  • Вопрос качества – производители предлагают разные устройства, которые разнятся своими техническими характеристиками. Некоторые диффузоры выдают меньше видимых пузырьков, а другие – больше. Поэтому при покупке распылителя нужно обращать внимание на качество тумана.
  • Увеличенные объемы (мощность прибора) – встроенные распылители могут обрабатывать большее количество СО2 за единицу времени. Одного мощного устройства достаточно для насыщения углекислым газом резервуара в 5 тысячи литров.
  • Простота обслуживания – диффузоры легко чистятся с помощью раствора Н2О2. Такие приборы находятся вне аквариума, что упрощает обслуживание (достаточно одной прочистки в три месяца). Кроме того, некоторые распылители, благодаря конструкции, могут легко и быстро демонтироваться.

Реакторы обладают максимальной эффективностью (стремятся к 100% растворению) по сравнению с двумя предыдущими диффузорами. Это идеальный выбор для тех, кто не желает лицезреть туман СО2 в аквариуме. Однако, скорость и эффективность растворения (насыщения) зависит от конкретного типа устройства и мощности насоса. Поэтому при покупке важно обращать внимание на данный параметр. То есть, мощность реактора должна соответствовать объему резервуара с водой.

Если объем резервуара превышает 250 литров, то могут возникнуть сложности с поиском коммерческого реактора. В таком случае придется заказывать самодельные устройства или заняться изготовлением самостоятельно.

Единственный минус такого реактора – они не производят туман СО2, которым растения могут питаться напрямую. Однако многие виды растений превосходно выращиваются и без применения тумана.

Как было отмечено ранее, главный и единственный недостаток – это густое облако из мелких пузырьков, которые могут закрывать обзор аквариума с его обитателями. Это незначительный минус, по сравнении с преимуществами, которые получают растения – использование тумана СО2 для фотосинтеза. Растения прекрасно насыщаются углекислым газом.

Наличие тумана также играет важную роль для чувствительной живности аквариума, когда есть потребность в низком уровне растворенного СО2. Туман СО2 снижает уровень растворенного СО2 при одновременном поступлении углекислого газа в растения.

Приведем несколько факторов, которые свидетельствуют о неэффективности или неправильности доставки СО2:

  • неравномерный рост растений – если даже растения получают достаточное количество света и удобрений, но некоторых зонах они все равно плохо произрастают, значит, необходимо отрегулировать доставку углекислого газа;
  • замкнутость тумана – если пузырьки поднимаются вертикально вверх или их распространение ограничено, нужно откалибровать размещение диффузора или произвести его чистку;
  • размещение конкретных водорослей в определенных зонах – это может указывать на наличие областей со слишком турбулентным потоком тумана СО2;

К примеру, Cladophora и волосяные водоросли могут накапливаться в местах с детритом из-за особенностей потока пузырьков. Может помочь посадка более жизнеспособных растений в проблемных зонах и проведение большей очистки, чтобы убрать накопление детрита. То есть, посадка более жизнеспособных водорослей в зонах с плохим течением (где требовательные растения тоже не растут) является одним из эффективных способов обойти проблемы с потоком.

  • использование фильтров Hang-On-Back – выход фильтра должен проходить горизонтально, а не вниз, чтобы перемещаться по длине аквариума; мощность должна быть достаточной, чтобы позволять туману СО2 перемещаться по всей длине резервуара, и обратно доходить в зону притока фильтра.

image

В общем, наличие качественной системы подачи СО2, размещение, а также тип диффузора (распылителя) – это крайне важно для создания комфортного микроклимата в резервуаре. Позаботьтесь об обитателях своего аквариума.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий