Gázok hatása az akvárium biológiai egyensúlyára

ImageSzita Tanár Úr cikkéből megtudhatjuk, milyen gázok vannak jelen akváriumainkban és hogy azok milyen hatással vannak halainkra. Olvasáshoz kattints a cikkre!

 

Az akvárium vizében különböző gázok vannak jelen, melyek részben a levegőből származnak, részben pedig a víz biológiai rendszerének működése során keletkeznek. Közülük az oxigén jelentősége a légzésben közismert.  Az egyik leggyakoribb gáz Földünkön a nitrogén (N2) a levegőnek mintegy 78 %-át adja. A nitrogén vízben közönséges nyomáson gyakorlatilag nem oldódik. A vezetékes vízhálózatban uralkodó túlnyomás hatására azonban egyéb gázokkal együtt kis mértékben oldott állapotba kerül. Ha tehát a vezetékes vizet akváriumba engedjük, majd azonnal betelepítjük a halakat, súlyos hibát követünk el. A nyomás alól felszabadult vízből ugyanis az addig oldott gázok buborékok formájában kiválnak és ez a halak érrendszerét elzárhatja, más szóval légembóliát okoz. Az embólia a kisebb testű halak gyors pusztulását is előidézheti. Hasonló folyamat megy végbe, ha a magas nyomású levegőt tartalmazó munkatérben hirtelen csökkentik a nyomást, ilyenkor szintén nitrogénkiválás következik be az ott dolgozók vérében. Ugyanez játszódik le a búvároknál, ha túl mélyre merülnek, majd hirtelen emelkednek a felszínre. Az ok itt is a vérplazmából a nyomás csökkenésekor kiváló gázokban keresendő. A vérplazmában oldott nitrogén ezen kívül bizonyos határérték felett kábult állapotot, ún. mélységi mámort is előidézhet a búvároknál. Ez ellen olyan gázkeverék készítésével védekeznek, melyben a nitrogént a vízben egyáltalán nem oldódó hélium nemesgázzal helyettesítik.
Image A szerves anyagok -szénhidrátok, zsírok, fehérjék- baktériumok által történő lebontásakor kénhidrogén (H2S), ammónia (NH3), metán (CH4) és széndioxid (CO2) gáz keletkezik. Közülük a kénhidrogén és az ammónia erősen mérgező a vízi élőlényekre, a metán viszont oldhatatlan, ezért nem toxikus. Metángáz keletkezik mocsarakban is elhalt növényi részek bomlásakor, amely öngyulladást követően sokáig ég. Ezt nevezte el a népi megfigyelés lidércfénynek. Sok adat van arra, hogy a tengerek vizéből is gyakran szabadul fel nagy mennyiségű metángáz bizonyos szakaszokon. Ilyen terület a híres, hírhedt Bermuda "háromszög környéke. A gázkitörések alkalmával a metán nagyon apró buborékok formájában keveredik a tengervízhez, melynek ez által látszólag csökken a fajsúlya. Arkhimedés törvénye alapján könnyű belátni, hogy ilyenkor a hajóknak mélyebbre kell a vízbe merülni ahhoz, hogy sajátjukkal azonos súlyú vizet szorítsanak ki. Szélsőséges esetben a hajók el is süllyedhetnek. A vízből eltávozó metán felhőt elérő repülőgépek hajtóműve begyújtja az éghető gázt, mely bizonyos arányban levegővel keveredve fel is robbanhat. Sokan ezzel magyarázzák a környéken olyan gyakran előforduló repülőgép és hajó szerencsétlenségeket.
Különleges jelentőségű az akváriumra a széndioxid (CO2), amely szerves anyagok széntartalmú alkotórészeinek mikróbák általi lebontásakor képződik és egy része szénsav formájában oldódik a vízben, más része viszont folyamatosan eltávozik onnan. Desztillált víz esetén a széndioxid vízzel szénsavat alkot: CO2 + H2O = H2CO3. Mivel a csapvízben nátrium-, kalcium- és magnézium-ionok vannak jelen, ezért a szénsav ezekkel hidrogén-karbonátot (HCO3-) alkot. A széndioxid nagy mennyiségben mérgező hatású az állatokra, kis mértékű jelenléte viszont nélkülözhetetlen a vízinövények számára, mert nélküle nincs fotoszintézis, tehát nem fejlődnek és nem termelnek oxigént vízinövényeink.
Lényeges kérdés, hogy milyenek az alapvető mennyiségi viszonyok az akvárium széndioxid egyensúlyát illetően. Először is 1 g tömegű hal 24 óra alatt mintegy 7-13 mg-ot termel anyagcseréje során. A szénhidrátok lebontása során különösen sok széndioxid jön létre. 1 Mól (molekulasúly) mennyiségű szaharózból (répacukor) 12 Mól CO2 keletkezik, ami megfelel 270 liter gáznak. Más megközelítésben 1 kg szaharózból tehát mintegy 1000 liter széndioxid keletkezik.
Ami a széndioxid felhasználását illeti a növényi asszimiláció során 1 g széndioxidból 0,73 g oxigén keletkezik. A vízinövények a vízben oldott széndioxidot hasznosítják. A természetes vizekben, melyek enyhén lúgos vegyhatásúak, a széndioxid mintegy 2 %-a van szabad formában, a többi hidrogén karbonát-ionokban kötött. Az ilyen vizek széndioxid-tartalma egyensúlyban van a környező levegővel, melyben 0,03 térfogatszázalékban van jelen. Az akváriumvíz optimálisan 5-15 mg/liter széndioxidot tartalmaz. Az úszónövények víz helyett a levegőből jutnak széndioxidhoz, mely ellentétben az akváriumvízzel, gyakorlatilag kimeríthetetlen forrás számukra.
Gyakran felmerül a kérdés, vajon miért nem kell cserélni a vizet egy természetes tóban, és miért szorul rendszeres vízpótlásra az akvárium. Első megközelítésben ezt az eltérő halsűrűséggel magyarázzák. Az akváriumban sok halat zsúfolunk össze a természetes vizekhez képest, ahol a képződő nagy mennyiségű szerves anyag lebomlásánál ammónia, szulfát-ionok és széndioxid gáz keletkezik. Ezek az anyagok viszont a vízinövények fejlődéséhez nitrogén-, kén-, illetve szénforrást jelentenek. Ha a növényzet fejlődése optimális lenne, akkor ezeket az anyagokat maradéktalanul beépítenék szervezetükbe, ezáltal tökéletessé válna a víz öntisztulása.
Akkor mégis miért érnek el nagy koncentrációt az akváriumvízben a nitrogén- és kéntartalmú bomlástermékek? A magyarázat kulcsát a széndioxid adja, amely illékony tulajdonságú, ezért jó része keletkezés után folyamatosan eltávozik a vízből, így relatíve hiány lesz belőle. Ennek következtében leáll a növények fotoszintézise. A megoldás kulcsa tehát nem más, mint a széndioxid folyamatos utánpótlása.
A szabad széndioxid mennyisége egyidejűleg függ a víz keménység és pH-értékétől, amint az a táblázatban látható.

  pH 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 
nk°                        
0,5   15 9,3  5,9 3,7 2,4  1,5  0,93  0,59  0,37  0,24  0,15 
1,0   30 18,6 11,8 7,4 4,7 3,0 1,86 1,18 0,74 0,47 0,30
1,5   44 28,0 17,6 11,1 7,0 4,4 2,80 1,76 1,11 0,70 0,44
2,0   59 37,0 24,0 14,8 9,4 5,9 3,70 2,40 1,48 0,94 0,59
2,5   73 46,0 30,0 18,5 11,8 7,3 4,60 3,00 1,85 1,18 0,73
3,0   87 56,0 35,0 22,0 14,0 8,7 5,60 3,50 2,20 1,40 0,87
3,5   103 65,0 41,0 26,0 16,4 10,3 6,50 4,10 2,60 1,64 1,03 
4,0   118 75,0 47,0 30,0 18,7 11,8 7,50 4,70 3,00 1,87 1,18
5,0   147 93,0 59,0 37,0 23,0 14,7 9,30 5,90 3,70 2,30 1,47
6,0   177 112 71,0 45,0 28,0 17,7 11,2 7,10 4,50 2,80 1,77
8,0   240 149 94,0 59,0 37,0 24,0 14,9 9,40 5,90 3,70 2,40
10,0   300 186 118 74,0 47,0 30,0 18,6 11,8 7,40 4,70 3,00
15,0   440 280 176 111 70,0 44,0 28,0 17,6 11,1 7,00 4,40
20,0   590 370 240 148 94,0 59,0 37,0 24,0 14,8 9,40 5,90

Táblázat: A víz szabad CO2 tartalma (mg/liter) a keménység és a pH-érték függvényében.

A széndioxid mennyisége nem állandó, mert adott pH-érték felett részben hidrogén-karbonát ionná (HCO3-) alakul, pH 8,2 felett pedig már nincs is jelen szabad széndioxidgáz a vízben. Erősebben lúgos vegyhatású vízben pedig a hidrogén-karbonát karbonáttá (CO3--) alakul át. A hidrogén-karbonát-ion okozza egyébként a víz változó keménységét. Fordított esetben a víz savanyításakor a hidrogén-karbonátból széndioxid szabadul fel, ezáltal csökken a változó keménység. A szabad széndioxid mennyisége a pH-értéken túlmenően az akváriumvíz keménységétől is függ. Ha megvizsgáljuk a táblázat adatait, láthatjuk, hogy egészen lágy vízben pH 8,0 körül már alig van jelen szabad széndioxid a vízben, melynek mennyisége viszont enyhe savanyítás hatására növekszik. Mintegy pH 6 körül mennyisége már százszoros lesz. 20 német keménységi fokú, pH 8,0 értékű vízben 5,9 mg/liter a szabad szénsav mennyisége, míg pH 6,0-nál ez szintén százszorosára emelkedik. A leggyakoribb 15 nk° körüli enyhén lúgos víz mintegy 50 mg/liter széndioxidot tartalmaz. Megállapítható tehát, hogy a keményebb vizek több széndioxidot képesek "tárolni", ezért kedvezőbbek a növényi szervezetek szaporodásához, tehát a halak életfeltételei is jobbak az ilyen élőhelyeken.
ImageVégül nézzük meg, mi történik, ha széndioxidot adunk az akvárium vizéhez? Először is csökken a pH-érték, ezáltal csökken a változó keménység is, és azonnal megindul a növények fotoszintézise. Több mérésem egybevágó eredménye alapján kis mennyiségű ammónia már néhány órán belül beépült a növények szervezetébe és így a víz gyorsan mentes lett ettől a veszélyes bomlásterméktől. De addig is a pH csökkenése miatt kisebb lesz az ammónia toxicitása. Ezzel egyidőben csökkent a széndioxid és nőtt az oxigén mennyisége. Az oxigén hatására az akvárium mikroorganizmusai újult erővel bontják tovább a felhalmozódott szerves anyagokat. Ezekből megint széndioxid keletkezik, növelve az asszimilációt és az oxigén-termelést így a folyamat láncreakció-szerűen zajlik tovább.
A széndioxid pótlása különbözőképpen oldható meg. Egyik esetben a szűrőberendezésekhez palackból adagolják, másik megoldásnál búvárharang-szerű szájával lefelé fordított műanyag pohárba vezetik a széndioxid gázt, ahonnan lassan oldódik az akvárium vizébe. Ma már kaphatóak nálunk is olyan automata berendezések, melyek széndioxid-palackból doziroznak a vízhez, a túladagolást elektromos pH-mérő érzékeli és egy elektronikusan működtetett szeleppel elzárja a gáz útját. A legegyszerűbb házi módszer a szódavizes üvegből történő adagolás. Ilyenkor nem lehet minden esetre érvényes adagolási receptet adni, mert a táblázatból is látható, hogy a szabad széndioxid mennyisége függ a pH-tól és a keménységtől is. Közepesen kemény vízhez 100 literre számítva maximum 2-3 deciliter szódavíz adása célszerű 2-3 naponként. Nagyobb dózisok adagolása nem célszerű, mert a felesleg úgyis gyorsan eltávozik a vízből. Különösen vigyázni kell a széndioxid pótlásával lágy víz esetén. Ha kis túladagolás következett be, akkor először a szemmel nem is észrevehető beteg halak kezdenek "pipálni", mert ezek rosszabbul tűrik a megnövekedett széndioxid koncentrációt. Az adagolást legcélszerűbb este végezni, mivel a vízinövények az asszimiláció ún. sötét fázisában kötik meg a széndioxidot. Ha nem akarunk széndioxidot adagolni, akkor telepítsünk a víz felszínére úszónövényeket (Ceratopteris). Ezek kiemelkedő leveleikkel a környező levegőből, mint kiapadhatatlan forrásból veszik a széndioxidot, vízbe lógó gyökereikkel pedig folyamatosan kivonják az akváriumvízben lévő mérgező bomlástermékeket (ammónia, nitrit, nitrát). Ilyen módon a víz igen sokáig kiváló minőségű marad és csak nagyon ritkán kell cserélni. Ebben az esetben azonban a növények elmaradó oxigéntermelését szellőztetéssel kell pótolni.
Image A hagyományos részleges vízcserénél a bomlástermékek szintje valamivel csökken, de jó része mégis visszamarad és az a következő vízpótlásra még az előzőnél is szennyezettebb lesz. Előbb-utóbb tehát teljes vízcserére szorulunk, ami az akvárium újratelepítésének fáradtságos munkájával jár. Széndioxid adagolás esetében viszont folyamatos az öntisztulás.

 A széndioxid pótlás előnyei összefoglalva:
 1. Vízinövényeink gyorsabban és dúsabban fejlődnek.
 2. Nagyobb széndioxid koncentráció esetén a növények kevesebb fénnyel is beérik.
 3. Széndioxid jelenlétében megkötik a vízben lévő bomlási termékeket (ammónia-, nitrit-, nitrát- és szulfát-ionok).
 4. Kisebb lesz a víz változó keménysége (hidrogén-karbonát koncentráció csökkenése).
 5. Csökken a pH-érték is.

 Végül nem szabad elfelejtenünk, hogy a halakkal agyonzsúfolt akvárium vizét még széndioxid adagolással sem lehet teljesen tisztává "varázsolni".

Szöveg: Dr. Szita Géza
Fotó: Akvárium Magazin

A cikk megjelent az Akvárium Magazin 1997/11-12. számában.

Bejelentkezés a hozzászóláshoz