Zbierałem się, zbierałem i w końcu zebrałem....
Mierzenie poziomu CO2 za pomocą testu permanentnego niestety nie jest lekiem na całe zło Świata. Po prostu najczęściej też pokazuje nie to co jest w akwarium. Jakość pomiarów nie jest wcale większa od tabelki zależności kH, pH od zawartości CO2 mimo, że w opisie wszystkim się wydaje, że jest super-hiper.
Otóż chemia jest chemią a fizyka fizyką. Nasze "chęci" nie wystarczą aby proces biegł niezgodnie z ich prawami.
Na rysunku przedstawiam dyfuzorek kształt, a'la ADA, ale narysowany tak sobie. Widzimy banieczkę szklaną w której jest wskaźnik pH oraz dyszę doprowadzającą wodę w formie klosza. Pomiędzy dyszą, która jest zalana wodą z akwarium a bąbelkiem zawierającym wskaźnik pH jest uwięzione powietrze. To powietrze jest przekaźnikiem ilości CO2, który został rozpuszczony w wodzie.
Aby zrozumieć zasadę działania indykatora CO2 musimy odwołać się do fizykochemii. Rozpuszczalność CO2 w wodzie jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego tego gazu w doprowadzanym powietrzu. Jest to tożsame z jego stężeniem w powietrzu. Każdy gaz inaczej się rozpuszcza w wodzie i tę charakterystykę opisuje tzw. stała Henry'ego. Jako, że jest to stała to dla konkretnego gazu (tutaj CO2) możemy przyjąć, że nie zmienia swojej wartości i to nas tu nie interesuje.
Nasze powietrze zawiera określoną ilość CO2. Tłocząc to powietrze możemy osiągnąć stopień nasycenia wody w granicach 0,4 ppm-ów CO2. Powyżej tej wartości CO2 ma naturalną tendencję do opuszczania wody. Niektórzy mówią tu o "wytrącaniu CO2" z wody co jest oczywiście bezsensowne. Użyjmy raczej słowa "ulatnianiu".
Skoro wiemy, że ilość rozpuszczonego CO2 w wodzie zależy od jego stężenia w dopływającym powietrzu to dając czysty CO2 jesteśmy w stanie gwałtownie zwiększyć ilość rozpuszczonego CO2 w wodzie (do ok. 1840 ppm-ów). Oczywiście woda w zetknięciu z powietrzem szybko pozbywa się nadmiaru CO2 i się on ulatnia.
A więc zasada działania tych wskaźników CO2 jest taka:
- woda nasycona CO2 ponad stan znajduje się w rurce dopływowej wskaźnika (w kloszu),
- powyżej znajduje się czyste powietrze a więc zawierające mniej CO2 (powiedzmy, że te 0,4 ppm-y).
- z wody ulatnia się CO2 i wnika w powietrze. Powietrze ma teraz więcej CO2.
- powietrze styka się z czystą wodą w banieczce (i wskaźnikiem pH).
- większe stężenie CO2 w powietrzu to i lepsza rozpuszczalność - mniejsze pH w wodzie w banieczce co wyłapie test pH.
Pokazałem to na rysunku pierwszym. Czerwonymi strzałkami zaznaczyłem przepływ CO2 na początku nasycania wody w akwarium w CO2. Indykator zaznacza się na "super".
Perturbacje
Niestety w życiu nie jest tak prosto jak w teorii. Kształt indykatora powoduje, że dochodzą zakłócenia. Wynikają one z tego, że zwykle w akwarium mamy do czynienia z bąbelkami gazów unoszonymi przez ciecz. Są to:
- bąbelki CO2, często w postaci lekkiej mgiełki, którą pompa roznosi po całym akwarium,
- bąbelki O2, które powstają w wyniku bąblowania roślin.
- bąbelki z podłoża.
- a może i rybki pierdzą
Co one powodują?
Aby zrozumieć spójrzcie teraz na rysunek 2. Te bąbelki zaznaczyłem jako białe plamki w wodzie (bez zachowania skali). Bąbelki, które trafią do klosza "siłami natury" znajdą się w rurce łączącej klosz z banieczką. Narysowałem tam, kropeczki, które to symbolizują, chociaż w rzeczywistości, żadnych kropek nie zaobserwujemy. No i co z tego?
1. Gdy bąbelkami będzie CO2 to zwiększa on zawartość CO2 w powietrzu --> większa zawartość CO2 w "bąbelku" - wskaźnik pH wskazuje niższe pH a więc i wyższą zawartość CO2 niż jest w rzeczywistości. Nadmiarowy CO2 z tego powietrza wydostaje się z indykatora również poprzez rozpuszczanie w wodzie z akwarium, która zalewa klosz. Zaznaczyłem więc niebieską strzałką wsteczny przepływ CO2.
Innymi słowy mamy zawyżony wynik pomiaru CO2.
2. Gdy pęcherzykami jest tlen. Okazuje się, że rośliny nie tylko produkują tlen, ale i oddychają wydzielając CO2. W bąbelkach nie będzie więc czysty tlen tylko jego mieszanka z CO2. Tak na prawdę to tego CO2 jest tam całkiem sporo. Jest więcej niż w powietrzu a więc znowu destabilizuje to pomiar kwasowości roztworu dokładnie tak jak w przypadku 1 "jako zasada" (ale mniej intensywnie).
Do czego to doprowadza? Ano do fałszywego przekonania akwarysty, że ma super dozowanie i dystrybucję CO2 w akwarium. A niestety nie jest to prawdą. oczywiście praktycznie wszystkie testy permanentne mają taką samą zasadę działania i wynikające z tego błędy pomiarowe. Omawiany test JBL-a ma taką samą przypadłość. Źle ukształtowany jest wlot wody do indykatora. Opisywany gdzieś tam indykator DIY (z obciętej rurki do wina) jest jeszcze gorszy. Wskutek małej średnicy rurki wlotowej w rurce tej zamknięta jest spora ilość cieczy, która nie miesza się z wodą w akwarium. A ilość CO2 przenoszona metodami dyfuzyjnymi w cieczy jest minimalna. Tak więc prawdopodobnie test ten nie mierzy niczego.
Czasem nawet test na zawartości CO2 na podstawie kH i pH jest więc dokładniejszy. Dokładność tego ostatniego zależy od zawartości innych substancji niż węglany w wodzie.
Jestem na etapie "wypalony". Niestety nie rozwijam kalkulatora, nie udzielam porad, nie angażuję się (poza wyjątkami).