Alkalinitet
Startside Opp Artsinformasjon Akvariebygging 4100 l akvarium Galleri Div. om fisk Div. om koraller Oppstart av akvarium Vannkvalitet Sand og stein Utstyr Akvarielys Glass Rørmontering Plagsomt For varmt vann Fotografering Linker Search Butikken ACRO Marinakvariet

 

 

Alkalinitet og saltvannsakvaristikk

PH-begrepet

Alkalinitetsbegrepet er nært knyttet opp mot pH-begrepet i saltvannsakvaristikken. Derfor kort om pH. 

Først litt om pH-begrepet. pH på latin er "potentia hydrogenii". M.a.o. forteller pH om hvor mye H+-ioner og OH--ioner det befinner seg i væsken (=akvarievannet). PH-skalaen går fra 1 til 14. H+-ioner og OH-—ioner må sees på som rake motsetninger. Er pH høy, er det lite H+-ioner tilstede og mye OH-. Er pH lav er det mange H+-ioner tilstede og lite OH-. Det kan hjelpe å tenke på H+ ioner som en syre. Jo mer H+ ioner, jo surere er det og jo lavere pH. På motsatt side skal man tenke på OH- som en base. Jo mer OH-—ioner, jo mer basisk blir det og pH stiger. I vanlig rent vann er det like mye av H+ og OH- og derfor er pH = 7.

PH er et følsomt parameter for dyrene i akvariet – de reagerer lett på forandringer i pH. Sjøvann er typisk omkring pH 8,2 – 8,3, altså noe basisk. Dette skyldes karbonat- og bikarbonationer hovedsakelig som også befinner seg i saltvann. I akvariet er pH ca 8,0 om morgenen og ca 8,3 - 8,4 om kvelden. Dette skyldes fotosyntesen på dagen og CO2-produksjon på natten. Yttergrenser i akvariet er ca 7,8 – 8,5. Se forøvrig min artikkel om pH for nærmere forklaring av pH

Alkaliniteten - bufferkapasitet

Alkalinitet beskriver hvor "motstandsdyktig" vannet er til å ikke endre pH til tross for tilførsel av en syre eller base. På en måte fungerer altså stoffer i vannet som en buffer og er altså viktig for å hindre store svingninger i pH.

Hva lager denne bufferkapasiteten? Det er hovedsakelig i saltvann karbonater (CO3 2-) , i sær natriumkarbonat

har evnen til å ta opp 2 H+-ioner. Dette betyr at hvis det kommer en syre i vannet (med masse H+-ioner) så blir H+-ionene tatt opp i karbonatet (CO3 2-) til H2CO3. Dermed får disse 2 H+-ionene ikke endret pH i vannet som det normalt ville ha gjort (fordi konsentrasjonen av H+ i vannet ikke stiger når det bindes til CO3 2-.

I tillegg til karbonat har man også bufferkapasitet i bikarbonater (HCO3 -) , i sær natriumbikarbonat

som har evnen til å ta opp 1 H+-ioner. I tillegg vil også borater og hydroksider gi bufferegenskaper.

Altså:

Ved å tilføre en syre til vann vil pH falle betydelig. Men foreligger det en bufferløsning i vannet, vil syren ikke påvirke pH så mye slik at forandringen syren gjør med vannets pH blir mye mindre enn det ville ha blitt hvis ikke bufferen var tilstede.

Hva skjer kjemisk ved tilførsel av en syre?

Ved tilførsel av syre – hva vil skje med bufferen?

CO32- vil omgjøres til HCO3- (CO32- + H+ = HCO3- ).

Senere ved ytterligere syretilførsel vil omgjøres til karbonsyre: HCO3- + H+ = H2CO3

Først nå er all bufferen brukt opp og fare for et brått pH-fall ved ytterligere syretilførsel er tilstede. denne faren begynner å bli overhengende ved dKH på ca 4.

Begrepsforvirring; Alkalinitet vs. karbonat hardhet

I litteraturen går ofte alkalinitetsbegrepet for det samme som karbonathardhet. Men dette er ikke helt det samme. Karbonathardhet er kun samlet mengde av karbonat og bikarbonat og ingen andre stoffer som vil kunne ha bufferegenskap. Alkalinitet derimot er alle samlede forbindelsene som gir bufferegenskap. Disse betegnelsene måles i forskjellige måleenheter:

bulletmeq/L (milliekvivalenter pr liter) er en benevnelse mye brukt i vitenskapelig litteratur og beskriver alkalinitet.
bulletdKH (Tyske karbonat hardhetsgrader) og beskriver kun karbonat- og bikarbonatmengden i væsken og er mest brukt i akvariehobbyen.
bulletI tillegg brukes benevnelsen også ppm CaCO3 (ppm = parts pr. million) som også beskriver mengden med karbonat.

Sammenhengen mellom meq/L og CaCO3 er:

1 meq/l = 2,8 dKH = 50 ppm CaCO3

Det er lett å bli forvirret med disse benevnelsene fordi de litteraturen og på nettet brukes noe om hverandre. Likheten er altså at begge begrepene beskriver evnen til å nøytralisere syrer, men forskjellen består i at karbonathardheten beskriver kun karbonat /bikarbonat, mens alkalinitet tar for seg alt som bidrar til bufferkapasitet.

Hva bidrar til bufferkapasiteten i sjøvann ?

Alt som er anioner kan regnes som en del av bufferkapasiteten dvs. alt som er negativt ladet.

bulletKarbonat - CO32- - utgjør 6,7%
bulletBikarbonat - HCO3- - utgjør 89,8%
bulletBorat B(OH)4- - utgjør 2,9%
bulletSilikat SiO(OH)3- - utgjør 0,2%
bulletMagnesium monohydroxylat MgOH+ - utgjør 0,1%
bulletOH- Hydroksid - utgjør 0,1%
bulletHPO42- Fosfater
bulletPO43- Fosfater

Hva bidrar til bufferkapasiteten i akvariet ?

Her vil noen stoffer være i høyere konsentrasjoner og utgjøre mer av alkaliniteten.

Det vil foreligge relativt høyere konsentrasjon av fosfater og borat. Enkelte saltprodusenter har til og med tilført ekstra med borat (Seachem) for å få økt bufferkapasiteten. Dette er imidlertid en omdiskutert metode. Størstedelen av bufferkapasiteten i akvariet er allikevel karbonat og bikarbonat.

Normalverdi for karbonathardhet

Normalt ligger alkaliniteten på 8 (6-8) dKH i sjøvann. I akvariet varierer anbefalingene noe, men de fleste anbefaler å ligge på 7-10 (14) dKH som vil utgjøre 2,5 – 3,6 –5 meq/l. Men her er det mange meninger. De fleste er imidlertid enige i at verdier under 4 er det stor fare for plutselige pH-fall som kan være fatalt for dyra i karet!!

Hvorfor vil alkaliniteten gå ned i et korallrevsakvarie over tid?

Syrer produseres i biologiske prosesser i akvariet. Det at dyrene lever og forbruker oksygen gir frigjøring av forskjellige typer syrer. Akvariet er et lukket system med en viss mengde buffer og derfor vil alkaliniteten "forbrukes" av disse syrene fortløpende. Hva bidrar til et fall i alkalinitet? Flere ting spiller inn:

bulletMetabolisme dvs. stoffskifte i akvariet – det at det lever dyr gir frigjøring av syrer.
bulletKatabolisme dvs. nedbrytning i tanken – rester etter dyr eller mat gir frigjøring av syrer.
bulletVekst av koraller og kalkalger i karet – forbruker karbonat til skjelettdannelse og karbonat er den viktigste buffer.
bulletFeildosering av Ca / Mg / Strontium (for raskt og for mye) – dette vil gi en kjemisk forbindelse med karbonat og gi utfelling. dermed tapes karbonat i vannet.

Hvorfor er det viktig å opprettholde en viss alkaliniteten i et korallrevsakvarie?

For å hindre et raskt pH-fall er det viktig å opprettholde alkalinitet i karet. Karbonationer (CO32-) er viktig i prosessen med at steinkoraller danner sitt skjelett - faller alkaliniteten vil det dannes mindre skjelett.

Hvordan fungerer test-kittet for alkalinitet?

Et test-kit inneholder egentlig bare en flaske med en syre og et fargestoff som skifter farge ved en viss pH

De fleste alkali test-kit skifter farge ved pH=4 –5. Testene forteller altså hvor mye syre man kan helle på før pH blir ca 4-5. OBS – syredelen av testen bør lagres mørkt ellers fare for dårligere effekt!!

Test-kit måler imidlertid kun total alkalinitet og ikke bare CO32- når det tross alt er karbonat som forbrukes mest og utgjør den største bufferkapasiteten. Årsaken ligger i at det er vanskelig å kun måle bare karbonationer uten å gjøre en pH-måling. Bikarbonat (HCO3-)er også vanskelig å måle. M.a.o. alkalitestene er "surrogatmålinger" – det vi egentlig ønsker å vite er jo konsentrasjonen av karbonat og bikarbonat, men dette er altså vanskelig teknisk/kjemisk å få til.

Men siden karbonat og bikarbonat utgjør ca 95% av den totale bufferevnen vil alkalinitetsmåling være et indirekte mål på konsentrasjonene av stoffene.

Alkalinitet og pH – en sammenheng

Ved å tilføre buffer vil alkalinitet og pH øke noe. Karbonatet som tilføres reagerer med H+ ( dvs. syrer) i vannet og dermed stiger pH (fordi konsentrasjonen av H+-ioner fritt i vannet faller i nivå).

Alkaliniteten og kalsium i saltvann – en vekselsvirkning

Jo høyere alkalinitet, jo mindre kalsium vil bli løst opp i vannet. Er det både høy alkalinitet og høy kalsiumnivå er det fare for metning av kalsium i vannet og man får en kalkutfelling (kalsiumkarbonat = marmor).

I normale (anbefalte) verdier for alkalinitet er det imidlertid ikke noe problem å oppnå gode kalsiumverdier.

Ved for mye eller rask tilførsel av kalsium vil alkaliniteten falle pga utfelling skjer. På tilsvarende måte vil det ved for rask tilførsel av buffer (bikarbonat/karbonat) føre til at Ca-verdiene faller pga utfelling.

Forsøker man altså å korrigere kalsium- og alkalinitetsverdier på feil måte, oppnår man lite annet enn kalksteinproduksjon!

For de som er spesielt interessert er formelen for utfelling slik:

Ca 2+ (kalsium) + CO32- (karbonat) Û CaCO3 (kalsiumkarbonat =marmor)

Praktisk framgangsmåte ved alkalinitets- og kalsiumforstyrrelser i akvarievannet

  1. Korreksjon av vann med høy alkalinitet og høy kalsium

    Løsningen her er kun å avvente – det retter seg selv etter hvert som karet forbruker kalsium og buffer.

  2. Korreksjon av lav alkalinitet og lav kalsium

    Løsningen er enkel her også, nemlig å tilsette kalsium og buffer, men ikke samtidig for da øker risikoen for lokale utfellinger. man skal imidlertid ha i mente at denne tilstanden kan skyldes lavt magnesiumnivå i karet.

    Til tross for rikelig tilsetninger av buffer og kalsium vil ikke verdiene stige i særlig grad pga mangel på magnesium. Dette skyldes at magnesium spiller en viktig rolle i å hindre abiotisk (=ikke-levende) utfelling av kalsiumkarbonat.

    Magnesium har altså som oppgave å binde seg til karbonat og reduserer muligheten for at kalsium kan gjøre dette og dermed hindres utfellingen. Anbefalt Mg-nivå= 1300-1500 ppm og bør tilføres akvarievannet hvis verdiene er lavere enn dette.

  3. Korreksjon av høy alkalinitet og lav kalsium

    Her bør man tilsette kalsium-blandinger f. eks kalsiumklorid og unngå kalkreaktor/kalkvann som gir økt alkalinitet inntil man har fått kalsium tilbake i riktig nivå.

  4. Korreksjon av lav alkalinitet og høy kalsium

Dette problemet kan løses ved å tilføre bufferløsning. En anbefaling går på å hovedsakelig gi natriumbikarbonat ved pH>8,2 og natriumkarbonat ved Ph<8,2. I praksis gir man vel kun bufferløsning og krysser fingrene!

 

Nyttig litteratur

http://advancedaquarist.com

Millero, Frank J.; Editor. Chemical Oceanography, Second Edition. (1996)

Pankow, James F.; Aquatic Chemistry Concepts (1991),