Краткое резюме о CO2Растения на 40-50% состоят из углерода, поэтому для аквариума с растениями подача достаточного количества CO2 является первоочередной задачей.
Подача CO2 усиливает рост растений в несколько раз.
Основной источник углерода для растений - растворенный в воде CO2.
Интенсивность освещения должна соответствовать количеству подаваемого CO2 и наоборот.
Оптимальная концентрация CO2 в аквариуме с растениями 15-30мг/л. Предел для рыб - 30мг/л.
Усредненная подача CO2 рассчитывается так: при kHmin=4 градуса подача должна быть 1 пузырек в минуту на 10л живого объема аквариума (не всегда).
Углекислый газ не вытесняет из воды кислород.
Подача CO2 понижает pH.
Оптимальный pH=6,8-7,2.
Во избежание обвала pH, минимальный безопасный уровень kHmin.=4 (не всегда).
Если СO2 подается круглосуточно pH ночью падает, и повышается днем (от потребления растениями CO2).
Концентрацию CO2 в аквариуме определяют по формуле, измерив сначала kH и pH:
CO2=3.0 x kH(град.) x 10^(7.00 - pH), но для аквариума с растениями это неверный метод)
Подавать в аквариум CO2 можно от баллона со сжатым углекислым газом или методом брожения.
Ничто так не улучшает рост растений как подача CO2, так как углерод [C] - основной строительный материал клеток растений. Если растения погибали, росли очень медленно, или даже росли умеренными темпами, подача CO2 ускорит рост в 4-6 раз!
Подавая углекислый газ [CO2] в аквариум (при хорошем свете и внесении сбалансированных жидких удобрений) вы будете поражены темпами роста ваших растений.
Без подачи CO2 вы просто ждете, пока погибнут ваши растения!
При быстром росте растений после начала подачи CO2 очень скоро начнут проявляться признаки нехватки питательных веществ так как растения быстро использую все железо, калий, магний и прочие микроэлементы, так что подачу углекислого газа можно использовать ТОЛЬКО в сочетании с ежедневным внесением жидких удобрений.
Систем подачи CO2 в аквариум существует следующие:- баллонная с заправкой баллона сжатым CO2
- методом брожения
Зачем растениям CO2?Для хорошего роста растениям нужны четыре вещи: - свет достаточной интенсивности, подходящего спектрального состава и длительности
- постоянная подача CO2
- питательные вещества и микроэлементы
- грунт с нужными свойствами
Каждый аквариумист должен понять - растения состоят из углерода [C] на 40-50% (сухого веса), а в аквариуме без подачи CO2 его настолько мало, что им просто негде взять основной строительный материал для своих клеток!
Растения используя световую энергию, кислород, углерод и водород осуществляют фотосинтез.
Процесс фотосинтеза растений требует определенного уровня энергии света (~674,000 кал). Если свет недостаточно яркий, фотосинтез происходить не будет. При уровне освещенности близком к оптимальному, фотосинтез будет происходить все быстрее и быстрее.
Данные научных исследований (1994) фирмы Tropica , крупнейшей компании по выращиванию аквариумных растений, показали что в природе при достаточном количестве питательных веществ CO2 + свет являются главными лимитирующими факторами роста растений.
При условии насыщения воды всеми питательными веществами, в компании Tropica две недели наблюдали результаты по выращиванию риччии, и получили следующие результаты:
- нет подачи СО2 + низкая освещенность - рост растений = 0. (за две недели почти никакой прибавки массы листьев)
- при малой подаче СО2 + низкой освещенности рост увеличивается в 4 раза (по причине низкой точки компенсации, LCP у водных растений)
- малой подаче СО2 + высокой освещенности рост усиливается в 6 раз.
- при сильной освещенности + высокой подаче СО2 1 грамм риччии вырастет в 6,9 грамм, это дает ежедневный прирост массы на 9,2% !
Даже средний уровень подачи CO2 в плохо освещенном аквариуме приводит к 4-х кратному увеличению роста растений, потому что может производится больше хлорофилла без фатальных последствий для баланса энергии растения - растение тратит меньше энергии и ресурсов для извлечения CO2 из воды, и остается больше энергии для оптимизации переработки световой энергии в ткани растения. В результате, хоть и не увеличивалась интенсивность освещения, растение может более эффективно использовать уже имеющийся свет. Очевидно, что выгода от увеличения интенсивности освещения + подачи CO2 превосходит эффект от повышения только одного из них.
Из вышеизложенных фактов следует что: интенсивность освещения должна соответствовать количеству подаваемого в аквариум CO2 и наоборот.
Если освещение в аквариуме слабое, все равно стремитесь к достижению концентрации CO2 не менее 15 мг/л (это малая подача)! Еще лучше - всегда поддерживать ~30мг/л.
У подавляющего большинства любителей растений не владеющих правильной методикой недостаток света и отсутствует подача CO2, поэтому темпы роста растений низкие. И только приведя освещенность в норму и сделав подачу CO2 ускорение роста будет в несколько раз! Это заставит растения расти невиданными темпами.
Зачем это нужно? Во первых - вы не будете ждать несколько месяцев пока композиция приобретет запланированный вид - это произойдет всего за 1,5-3 месяца;
во вторых - это дает возможность часто подрезать растения и точно формировать композицию;
в третьих - только достаточно молодые листья водных растений имеют идеальное состояние и соответственно, идеальный внешний вид.
Только при очень быстром росте растений можно получить совершенный аквариум.
Какая концентрация СО2 нужна растениям? Оксид углерода CO2 хорошо растворяется в воде. Концентрация CO2 в воде и воздухе уравнивается при 0,5мг/л. К сожалению CO2 растворяется в воде в десять тысяч раз медленнее чем в воздухе. Эта проблема решается относительно толстым недвижимым слоем который окружает листья водных растений. Недвижимый слой водных растений это слой спокойной воды через которую газы и питательные вещества должны диффундировать чтобы достичь листьев растений. Его толщина около 0,5мм, что в десять раз толще чем для наземных растений.
Как следствие этого, чтобы обеспечить оптимальный фотосинтез водных растений концентрация свободного CO2 в воде должна быть порядка 15-30мг/л, при этом нельзя превышать предельно допустимую концентрацию CO2 для рыб 30мг/л.
Низкая растворимость CO2 в воде, относительно толстый недвижимый слой и высокая концентрация CO2, нужная для обеспечения фотосинтеза подсказали одному ученому утверждение: "Для пресноводных растений, естественный уровень соединений углерода в воде является главным сдерживающим фактором фотосинтеза.
Пример: ADA используя диффузор и отключение CO2 на ночь подает углекислоту до значительно больших значений, хотя из-за интенсивного потребления растениями концентрация в воде не превысит 30мг/л.
Получаемый туман из мелких пузырьков дает газообразный CO2, что значительно ускоряет рост растений.
СО2 и кислород Вопреки распространенному заблуждению, углекислый газ не вытесняет из воды кислород и не ограничивает его доступность для дыхания рыб - они успешно сосуществуют.
Наоборот - благодаря хорошему росту растений концентрация кислорода днем, когда активно происходит фотосинтез, достигает 11 мг/л, что намного выше 100% границы насыщения при температуре воды 24С, и к утру падает только до 8,0 мг/л.
Для нормальной жизнедеятельности рыб достаточна концентрация растворенного кислорода в воде 5 мг/л (насыщение 60%).
На самом деле в аквариуме с растениями качество среды настолько выше, чем в обычном аквариуме, что рыбы будут в значительно лучшей форме, и большинство видов будет размножаться без всякой стимуляции к нересту, а мальки прекрасно вырастают в общем аквариуме. При подаче CO2 и pH 7.2-7.5 даже содержание малавийских цихлид дает прекрасные результаты с регулярным размножением в общем аквариуме.
Отключение CO2 на ночь Что касается вопроса выключать подачу CO2 на ночь или нет, то здесь есть два мнения.
Одни источники утверждают что этого делать не нужно.
Считают что если в аквариуме до 1200 литров нормально буферизированная вода (с dKH=2-4), и он не перенаселен рыбами, содержание кислорода к утру остается достаточно высоким (8мг/л), а pH более-менее стабилен. Использование подачи CO2 по ADA при помощи диффузора имеет свои особенности, позволяет отключать подачу газа на ночь без опасений, и дает неожиданно хороший эффект!
Растения потребляют CO2 только во время фотосинтеза, поэтому подача газа ночью просто не нужна. Максимальный фотосинтез происходит утром, когда в воде много свободного CO2, а уровень O2 и солнечной иррадиации наиболее низкие, поэтому важно утром перед включением света насытить воду углекислотой включив подачу CO2 за 1-2 часа ДО включения света. Обычно выбор делается на основании личных предпочтений. Если подавать CO2 методом распыления на ночь ее отключают, если же методом растворения (во внешний фильтр) то нет, позволяя сэкономить на стеклянном диффузоре и убрать один прибор из аквариума, значительно сократить расход газа, и сделать обслуживание системы проще. Распыление может давать несколько лучший вид растений и очень хорошо очищает воду от взвеси. В любом случае одним из решающих факторов стабильности аквариума является стабильность подачи CO2. Оба варианта работают хорошо.
Баланс света и СО2 Интенсивность освещения и подача CO2 должны соответствовать друг другу.
Исследования фирмы Tropica подтверждают то, что говорил Takashi Amano для Aqua Journal: "Ватты света должны соответствовать количеству подаваемого CO2. Если свет слишком интенсивный и растения не получают достаточного количества CO2, сильный свет принесет больше вреда чем пользы."
При этом растения могут выделять кислород (активно фотосинтезировать) даже без поступления питательных веществ! Это не может продолжаться долго. Растения становятся все более слабыми несмотря на активный фотосинтез. При этом потребление ими фосфатов и азота из воды уменьшается, а этим сразу воспользуются водоросли.
Если много света но недостаточно CO2, растения не будут активно расти и появятся водоросли. Вносимые жидкие удобрения еще больше усугубят проблему. С другой стороны если недостаточно света, а CO2 подается много, растения не потребляют CO2 и его концентрация может превысить допустимый предел став токсичной для рыб и беспозвоночных (>30мг/л). Некоторые растения более светолюбивые чем другие, например длинностебельные с очень тонкими листьями. Требуя больше света они, соответственно, требуют и большей подачи CO2 ! Нет сложных и простых растений, просто есть светолюбивые и тенелюбивые - кроме разного необходимого количества света и CO2 они ничем не отличаются. Следует с самого начала создания NA определить мощность флуоресцентных ламп и подачу CO2, чтобы в последующем эти факторы не уменьшали рост растений - будет проще определение их потребности в других питательных веществах.
Сколько подавать СО2?Как сделать pH и насыщение воды CO2 идеальными для растений? Сделать в аквариуме KH=min.4 градуса, и отрегулировать подачу CO2 так, чтобы pH установился на уровне 6,8 утром и 7,2 вечером - в результате средняя концентрация CO2 будет ~15-30мг/л.
pH и KH это то что каждому, кто держит аквариум с растениями абсолютно необходимо понимать. Это два взаимосвязанных понятия.
pH это мера кислотности воды. Реакция воды может быть кислой (мене 7,0), нейтральной (pH=7,0) или щелочной (pH>7.0).
Карбонатная жесткость kН (т.е. карбонатная жесткость) это мера щелочности воды. KH указывает на способность удерживать pH на определенном уровне, то есть является показателем буферных свойств воды. Она постоянно изменяется, поэтому ее называют временной жесткостью.
В природе концентрация CO2 в воде редко бывает столь высока как того требует подводный сад, но в естественных водоемах соотношение поверхности воды, через которую поглощается CO2, к массе растений несоизмеримо больше чем в аквариуме, и его запасы постоянно возобновляются течением и выделением из донных отложений. Без искусственного обогащения воды CO2 весь доступный в аквариуме углекислый газ будет использован растениями за первые час-два после включения освещения и рост остановится.
Эти рекомендации дают только ориентировочные безопасные рамки подачи CO2. Наиболее эффективный способ подачи CO2 это метод распыления. Это можно сделать при помощи стеклянного диффузора, диффузора-помпы.
Растениям нужно много CO2Для хорошего роста растений нужно много CO2. Как говорилось ранее, для растений лучший источник углерода это CO2. Но в воде углерод может существовать в двух формах: углекислого газа CO2 растворенного в воде, и бикарбоната [HCO3-]. Растворенный в воде газообразный CO2 непосредственно поглощается ратениями путем диффузии через стенки клеток. Бикарбонат же содержит химически связанный CO2 - то есть НЕ доступный для непосредственного потребления растениями - они должны сначала поглотить HCO3- и уже внутри клеток извлечь CO2. Это сложный и энергоемкий процесс, и не далеко все растения могут это делать.
В мягкой и кислой воде с pH<7.0 большинство углерода (~70%) будет находится в виде CO2 прекрасно усваиваемого растениями, и только 30% в виде бикарбоната [HCO3-], то есть: чем ниже pH, тем больше углерода находится в легко доступной для растений форме - растворенном в воде газообразном CO2! Это говорит о том что при равной подаче CO2 в аквариуме с мягкой водой с KH=2-6 (dGH=4-6°) растения получают больше CO2 чем в аквариуме с более жесткой водой.
Жесткая водаДля наилучшего роста растений требуется оптимальный pH=6.8-7.2. Если водопроводная вода имеет KH выше чем 7.0dKH, вы не сможете достичь нужного уровня потому что концентрация CO2 превысит предельно допустимую для рыб - 30мг/л. Нужно умягчить воду смешав с водой полученной после фильтрации методом обратного осмоса (KH~0).
Распространенное заблуждение - думать что при подаче CO2 снижение уровня pH в жесткой воде будет намного больше чем в мягкой. Это не так. Что для мягкой, что для жесткой воды при подаче CO2 смещение pH будет почти равным, в том числе и суточные колебания при отключении подачи CO2 на ночь.
Что делать, если карбонатная жесткость воды (KH) слишком высока?Можно умягчить воду до требуемых KH=4 путем очистки жесткой водопроводной воды методом обратного осмоса и смешивая ее с водопроводной.
Если карбонатная жесткость воды dKH намного выше чем требуется (>=7.0), и нет возможности умягчить воду, подавать CO2 нужно до достижения концентрации не более 30мг/л (pH~7.0).
Понизить pH до оптимального значения подачей CO2 не получится так как для это придется превысить допустимую концентрацию CO2 для рыб 30мг/л, но это можно сделать используя субстрат подкисляющий воду вроде ADA Aqua Soil. Никогда не используйте для этого ионнобменную колонку!
Пример. В аквариуме вода ДО подачи CO2 была KH=10. Настроим подачу CO2. Затем раз в день измерять pH (в середине осветительного периода аквариума), если pH выше 7,0 понемногу увеличить подачу углекислого газа. Когда подача CO2 будет такой что pH=7,0 это и будет оптимальная подача углекислого газа в ваш аквариум. Еще раз измерить несколько понизившееся от подачи CO2 значение KH, и по таблице узнать концентрацию CO2. При kH=6,0 и pH=7,0 концентрация CO2 будет 18мг/л, причем утром pH будет 6,8 а вечером 7,2.
Влияние фотосинтеза растений на pH в течение сутокВ течение суток фотосинтез растений влияет на pH воды в аквариуме. Растения в течение дня фотосинтезируют потребляя небольшое количество угольной кислоты [H2CO3], при этом pH повышается.
Независимо от того, освещено растение или нет, оно дышит 24 часа в сутки. То есть растения постоянно потребляют кислород и производят CO2. Только днем, фотосинтезируя, растения потребляют CO2 и производят кислород как побочный продукт.
В густо засаженном растениями аквариуме, свет включается в 10-00 утром, и выключается в 21-00 вечером. Ночью, когда света нет, растения дышат 11 часов, выделяя CO2 который понижает pH, соответственно pH упадет к утру до 6,8. Когда утром свет включается, растения одновременно и фотосинтезируют и дышат, потребляя CO2 и выделяя кислород - pH начинает повышаться.
В полдень pH поднимется до 7,0, и будет продолжать расти вплоть до 21-00 вечера, до 7,2. С выключением света pH снова начнет постепенно падать, потому что растет концентрация CO2. Чем более активно растут растения, тем больше они потребляют CO2 в течение дня, и тем сильнее к вечеру повысится pH.
Т. Амано говорит: "Для определения сколько растения потребляют CO2 можно сравнить уровень pH утром и вечером. Наименьший уровень pH будет утром - перед ВКлючением света, после ночи дыхания рыб и потребления ими кислорода и выдыхания CO2, а наивысший уровень pH будет вечером, перед ВЫключением света, после дня потребления CO2 растениями и производства кислорода. Чем больше эта разница, тем больше потребление CO2 и соответственно здоровее ваши растения."
Выветривание СО2 Углекислый газ очень легко выветривается из воды в окружающий воздух, так же легко как и при взбалтывании бутылки с газированной водой, поэтому нужно полностью исключить движение поверхности воды.
Для этого:
- НИКОГДА не аэрируйте воду днем, только ночью
- всегда размещать выходной патрубок канистрового фильтра ниже уровня воды,
- не использовать разбрызгиватель на возврате воды в аквариум из фильтра,
- в случае применения помп для создания движения воды располагать их так, чтобы исключить движение поверхности воды.
Никогда не используйте открытые навесные фильтры типа биоколесо Marineland BIO-Wheel или водопадных как Hydor BRAVO - они сильно выветривают из воды углекислый газ! Некоторые акваскейперы используют и их, но тут важно как его установить. Если повесить его на аквариум с рамкой, так что вода падает с высоты, то он выветривает CO2, если аквариум без рамок и стяжек и носик погружен в воду, то нет.
Думать что pH и СО2 это одно и то же - опасноЕсли падение pH происходит от большого количества СO2 в результате дыхания бактерий в грунте, можно увеличивать подачу CO2. Но если это происходит на фоне высокого уровня нитратов, значит низкий pH вызван плохим биологическим равновесием и нужно увеличить подмену воды, понизить нитрат, и только потом увеличивать подачу CO2.
Слишком высокий pH является типичной "болезнью" аквариума на ранней стадии запуска.
T. Amano обращает внимание на это обстоятельство:"...на ранних стадиях бактерий недостаточно и pH очень высокий , понизьте pH увеличив подачу CO2." (прим.: но не ранее второй недели после запуска!) В зрелом аквариуме в грунте и фильтре много бактерий что pH, выделяется больше CO2, и как следствие pH ниже.
Сообщение отредактировал 364 - 4.1.2015, 11:45
Причина редактирования: удобочитаемость
Краткое резюме о CO2, думаю будет полезно, особенно новичкам...
AQUAFANAT - форум аквариумистов > Пресноводный аквариум, акватеррариум и аквариумное оборудование > Аквариумное оборудование и средства ухода за аквариумом > CO2 в аквариуме
3.1.2015, 21:45
Украина
