Na een tijdje op verschillende plekken op het internet mijzelf op de hoogte te hebben gebracht over de zin en onzin van hoe CO2 te kunnen meten, dacht ik een poging te wagen dit alles kort samen te vatten. Je hebt verschillende manieren en adviezen om je CO2-gehalte te 'meten' in je aquarium. Ik zet 'meten' bewust tussen aanhalingstekens, omdat het meestal geen directe meting is, maar een inschatting, gebaseerd op de meting van iets anders. Hieronder de meestvoorkomende methodes die het internet en verschillende fora adviseren.
Bubbels tellen
Aan de meeste CO2 cilinders zit een kleiner cilindertje met wat vloeistof, waar de CO2 doorheen stroomt en bubbels genereert. Je leest soms dat 2 tot 5 bubbels per seconde een goed streven is, maar ook hele andere aantallen. Dit is vrij nietszeggend, omdat de bubbel-count afhangt van de viscositeit van de vloeistof, en de vorm van de opening waar het gas doorheen stroomt. Daarnaast is hoe vervolgens de CO2 het aquarium in komt (en blijft) in geen een aquarium hetzelfde. Factoren als bubbelgrootte, stroming, aquarium volume / oppervlakte en hoeveel dat oppervlakte beweegt speelt allemaal een rol. Het is wel prima als houvast, voor als je weet hoeveel bubbels voor jou een goede CO2 concentratie oplevert. (tip: gebruik glycerol als vloeistof, dit droogt niet op en er groeien geen algen in).
Een pH/KH tabel
Deze tabel gaat er vanuit dat CO2 de enige stof is die een rol speelt bij het veranderen van de pH. Wanneer je de pH en KH van je bak meet kun je op de tabel zien wat de bijbehorende CO2 concentratie is. Het probleem is dat er bijna altijd nog meer elementen een rol spelen bij de pH, vooral wanneer er pH verlagende dingen gebruikt wordt als aquasoil, kienhout, etc. Dit maakt het gebruik van de tabel onbetrouwbaar in de meeste gevallen.
Drop checker
Een glazen dopje met een klein reservoir wat je in je aquarium kunt hangen. In dat reservoir zit een vloeistof met een pH indicator (broomthymolblauw) en dKH=4. Deze vloeistof verandert van kleur wanneer de pH verandert en dat is handig omdat CO2 de pH verandert. De indicator is blauw onder basische omstandigheden (pH>7) en geel onder zure omstandigheden (pH<7) en groen daartussen. De hoeveelheid is zo afgestemd dat bij een CO2 concentratie van 20 ppm in het aquarium deze indicator groen is. Maar omdat het een heel spectrum is van groene tinten tussen blauw en geel, is dit niet een heel nauwkeurige manier van het bepalen van de CO2 concentratie. Hieronder bij het kopje pH drop, komt naar voren waarom.
Druppel test
Er zijn druppel tests beschikbaar specifiek voor CO2, hier is niet veel informatie over met betrekking tot betrouwbaarheid (voor zover ik kon vinden). Maar over het algemeen zijn druppeltests niet geweldig betrouwbaar omdat het vaak kleurinterpretatie is en druppelgrootte niet altijd reproduceerbaar is.
pH drop
Nu wordt het lekker technisch. CO2 verlaagt de pH in het water met 0,1 eenheid per 26% verhoging van de CO2 concentratie, dit heet de 'pH drop'. Wanneer de pH nauwkeurig wordt gemeten voor en na CO2 injectie, kun je het verschil in pH gebruiken om de CO2 concentratie te berekenen met de volgende formulie:
Gasmeter
Je kunt een dure gasmeter kopen, maar dan ben je waarschijnlijk meer kwijt dan je hele high-tech aquarium setup (>E4k). Dit is vrij nauwkeurig, maar vooral geschikt voor grotere aquascape instanties.
Headspace GC
Bij headspace GC (gaschromatografie) wordt CO2 gemeten door eerst een gesloten vial te gebruiken waarin het monster wordt verwarmd. Dit zorgt ervoor dat de vluchtige componenten, waaronder CO2, uit het monster verdampen en zich in de gasfase boven het vloeibare monster (de “headspace”) verzamelen. De gasfase wordt vervolgens via een injectiesysteem in de GC geleid, waar een specifieke detector, zoals een TCD (thermische geleidbaarheid) of FID (vlamionisatie), de concentratie van CO2 meet. De resultaten worden weergegeven als pieken op een chromatogram. Dit is het meest nauwkeurig, maar alleen geschikt voor echte laboratoria, met prijzen richting de E100k.
Bronnen:
https://www.2hraquarist.com/blogs/choosing-co2-why/co2-fine-tuning-3-techniques
https://www.tspt.nl/CO2_landing.html
google ^^
Bubbels tellen
Aan de meeste CO2 cilinders zit een kleiner cilindertje met wat vloeistof, waar de CO2 doorheen stroomt en bubbels genereert. Je leest soms dat 2 tot 5 bubbels per seconde een goed streven is, maar ook hele andere aantallen. Dit is vrij nietszeggend, omdat de bubbel-count afhangt van de viscositeit van de vloeistof, en de vorm van de opening waar het gas doorheen stroomt. Daarnaast is hoe vervolgens de CO2 het aquarium in komt (en blijft) in geen een aquarium hetzelfde. Factoren als bubbelgrootte, stroming, aquarium volume / oppervlakte en hoeveel dat oppervlakte beweegt speelt allemaal een rol. Het is wel prima als houvast, voor als je weet hoeveel bubbels voor jou een goede CO2 concentratie oplevert. (tip: gebruik glycerol als vloeistof, dit droogt niet op en er groeien geen algen in).
Een pH/KH tabel
Deze tabel gaat er vanuit dat CO2 de enige stof is die een rol speelt bij het veranderen van de pH. Wanneer je de pH en KH van je bak meet kun je op de tabel zien wat de bijbehorende CO2 concentratie is. Het probleem is dat er bijna altijd nog meer elementen een rol spelen bij de pH, vooral wanneer er pH verlagende dingen gebruikt wordt als aquasoil, kienhout, etc. Dit maakt het gebruik van de tabel onbetrouwbaar in de meeste gevallen.
Drop checker
Een glazen dopje met een klein reservoir wat je in je aquarium kunt hangen. In dat reservoir zit een vloeistof met een pH indicator (broomthymolblauw) en dKH=4. Deze vloeistof verandert van kleur wanneer de pH verandert en dat is handig omdat CO2 de pH verandert. De indicator is blauw onder basische omstandigheden (pH>7) en geel onder zure omstandigheden (pH<7) en groen daartussen. De hoeveelheid is zo afgestemd dat bij een CO2 concentratie van 20 ppm in het aquarium deze indicator groen is. Maar omdat het een heel spectrum is van groene tinten tussen blauw en geel, is dit niet een heel nauwkeurige manier van het bepalen van de CO2 concentratie. Hieronder bij het kopje pH drop, komt naar voren waarom.
Druppel test
Er zijn druppel tests beschikbaar specifiek voor CO2, hier is niet veel informatie over met betrekking tot betrouwbaarheid (voor zover ik kon vinden). Maar over het algemeen zijn druppeltests niet geweldig betrouwbaar omdat het vaak kleurinterpretatie is en druppelgrootte niet altijd reproduceerbaar is.
pH drop
Nu wordt het lekker technisch. CO2 verlaagt de pH in het water met 0,1 eenheid per 26% verhoging van de CO2 concentratie, dit heet de 'pH drop'. Wanneer de pH nauwkeurig wordt gemeten voor en na CO2 injectie, kun je het verschil in pH gebruiken om de CO2 concentratie te berekenen met de volgende formulie:
CO2_na = CO2_voor x 10,085^ΔpH. In normaal water, waar verder niets mee is gebeurd, is door gasuitwisseling met de lucht de CO2 concentratie zo'n 0,6 ppm. Wanneer je bijvoorbeeld 1 pH eenheid lager meet na CO2 injectie, dan zal in theorie de concentratie 0,6 ppm x 10,085^1 = 6 ppm zijn. Je leest vaak dat je moet mikken op een pH drop van ongeveeer 1-1,2 om tot een CO2 concentratie van 20-30 ppm te komen. Hier wordt er vanuit gegaan dat aquarium water een iets hogere basis concentratie van CO2, namelijk zo'n 2-3 ppm, in tegenstelling tot de 0,6 ppm in gewoon water. Als we met een CO2_voor van 2 ppm rekenen, komen we met een pH drop van 1 uit op 2 ppm x 10,085^1 = 20 ppm. Deze methode is exacter, maar het is wel erg belangrijk om goed te weten wat je CO2_voor is, omdat zoals in het voorbeeld hierboven het nogal uitmaakt of je van 0,6 of 2 ppm uit gaat. Daarom is de beste methode niet de pH van het water voor CO2 injectie direct te meten. Het is mogelijk dat de CO2 van de vorige injectie nog niet helemaal weg is, waardoor je de beginwaarde niet kent. Je kunt het beste wat water uit het aquarium halen wanneer de CO2 injectie al minstens een uur of 4 bezig is en meet hiervan direct de pH. Vervolgens ontgas je dit door het een paar minuten flink te schudden aan de open lucht of bijvoorbeeld te 'kloppen' met een melkschuimer. Je kunt het ook gewoon laten staan, maar dan duurt het veel langer (>24 uur). Met het schudden / kloppen zorg je dat in rap tempo het water alle CO2 kwijt raakt tot het normale equilibrium met de lucht bereikt is en kun je 0,6 ppm gebruiken als uitgangspunt. Meet dan nogmaals de pH van het ontgaste water en gebruik de pH drop in de formule om de CO2 concentratie uit te rekenen. Hieraan kan ik toevoegen dat dit het beste gedaan wordt met een gekalibreerde pH meter, niet met een druppeltest of strip. Mocht je het andersom willen uitrekenen om te zien welke pH drop je moet verwachten bij een bepaalde concentratie kun je deze formule gebruiken: ln(CO2_na/CO2_voor)/ln(10,085).Gasmeter
Je kunt een dure gasmeter kopen, maar dan ben je waarschijnlijk meer kwijt dan je hele high-tech aquarium setup (>E4k). Dit is vrij nauwkeurig, maar vooral geschikt voor grotere aquascape instanties.
Headspace GC
Bij headspace GC (gaschromatografie) wordt CO2 gemeten door eerst een gesloten vial te gebruiken waarin het monster wordt verwarmd. Dit zorgt ervoor dat de vluchtige componenten, waaronder CO2, uit het monster verdampen en zich in de gasfase boven het vloeibare monster (de “headspace”) verzamelen. De gasfase wordt vervolgens via een injectiesysteem in de GC geleid, waar een specifieke detector, zoals een TCD (thermische geleidbaarheid) of FID (vlamionisatie), de concentratie van CO2 meet. De resultaten worden weergegeven als pieken op een chromatogram. Dit is het meest nauwkeurig, maar alleen geschikt voor echte laboratoria, met prijzen richting de E100k.
Bronnen:
https://www.2hraquarist.com/blogs/choosing-co2-why/co2-fine-tuning-3-techniques
https://www.tspt.nl/CO2_landing.html
google ^^
