Ist eine Belüftung sinnvoll, wenn mit CO₂ gedüngt wird?

Normalerweise macht es keinen Sinn gleichzeitig CO₂ zuzuführen und das Aquarium mit Pumpe und Ausströmerstein zu belüften. Durch die Belüftung wird CO₂ wieder aus dem Wasser ausgetrieben.

Eine gleichzeitige Belüftung kann aber sinnvoll sein, wenn die CO₂-Zufuhr nicht unterbrochen werden kann, z. B. bei der Hefegärung, der CO₂-Wert ohne Unterbrechung aber zu hoch wird. Wenn die CO₂-Zufuhr z. B. in der Nacht zu groß ist, kann zumindest ein Teil des CO₂ wieder entfernt werden, wenn in der Nacht belüftet wird.

Es gibt jedoch keine konkreten Zahlen, wie viel CO₂ tatsächlich ausgetrieben wird. Der Effekt wird möglicherweise auch überschätzt. Deshalb muss durch eigene Versuche ermittelt werden, ob eine Belüftung Erfolg hat und wie stark die Belüftung sein muss.

Wie treibt die Belüftung CO₂ aus dem Wasser?

Zwischen benachbarten Luft- und Wasserschichten findet immer ein Gasaustausch statt. Gasmoleküle, z.B. Sauerstoff und Kohlendioxid, wandern aus der Luft in das Wasser und aus dem Wasser in die Luft. Die Geschwindigkeit, mit der die Gasmoleküle zwischen beiden Schichten wandern, hängt vom jeweiligen Gasdruck und der jeweiligen Temperatur ab. Der Gasdruck ist die Summe aller durch ein Gas auf die Wände eines Behälters wirkenden Kräfte. Der Gasdruck wird auch Partialdruck genannt. Der Ausgleich von Partialdruckunterschieden, also das Wandern der Gase zwischen unterschiedlichen Umgebungen, wird Diffusion genannt.

Ohne weitere Einwirkungen entsteht durch die Diffusion auf Dauer ein Gleichgewicht der Gase in Luft und Wasser. Der Gasdruck in Luft und Wasser ist dann gleich hoch und es wandern gleichzeitig genau so viele Gasmoleküle aus der Luft in das Wasser, wie aus dem Wasser in die Luft. Dabei stellt sich im Wasser bei ca. 20°C ein CO₂-Gehalt von ca. 0,5 Milligramm pro Liter Wasser ein.

Im Aquarium entsteht durch unterschiedliche Stoffwechselvorgänge, z.B. die Fischatmung, in der Regel immer neues CO₂, so dass der CO₂-Gehalt normalerweise über 0,5 mg/L liegt. Es wird an der Wasseroberfläche deshalb ständig CO₂ an die Luft abgegeben. Die Oberflächenströmung sorgt dafür, dass ständig neues Wasser an die Oberfläche kommt, welches CO₂ an die Luft abgeben kann.

Beim Einsatz eines Sauerstoffsteins reißen die ausströmenden Luftblasen Wasser mit nach oben. Wasserschichten mit unterschiedlichem CO₂-Gehalt werden gut durchmischt. Gleichzeitig wird die Oberflächenströmung erhöht. Je höher die Oberflächenströmung ist, desto schneller wird an der Oberfläche Wasser verdrängt, das CO₂ schon abgegeben hat und durch neues Wasser, das CO₂ abgeben kann, ersetzt. Die Gesamtmenge des Wassers im Aquarium hat häufiger Kontakt mit der Luft an der Wasseroberfläche. Der Gasaustausch findet schneller statt. CO₂ diffundiert schneller aus dem Wasser in die Luft. CO₂ wird aus dem Wasser ausgetrieben. Je mehr CO₂ im Wasser ist, desto mehr CO₂ wird ausgetrieben. Wenn durch Plätschern des Wassers Luft und Wasser zusätzlich vermischt werden und länger in Kontakt sind, beschleunigt sich der Gasaustausch zusätzlich.

Ob und wie viel CO₂ ausgetrieben wird, hängt also von mehreren Faktoren ab. Die wesentlichen Faktoren, die in der Aquaristik beeinflussbar sind, sind der CO₂-Gehalt des Wassers, die Temperatur und die Oberflächenströmung. Konkrete Messreihen, wie stark CO₂ ausgetrieben wird, sind nicht bekannt. Ob eine Belüftung in jedem Aquarium zu einem merklichen Austreiben von CO₂ führt ist unklar. Bei CO₂-Anreicherung des Wassers mit einer CO₂-Anlage wird der Effekt eher spürbar sein, als in einem Aquarium ohne CO₂-Anlage.

Es findet zwar auch ein Gasaustausch zwischen Gasblasen und Wasser statt. Die Oberfläche der Luftblasen ist im Vergleich zur Wasseroberfläche aber sehr gering. Außerdem steigen die Blasen sehr schnell auf, so dass Luftblasen und Wasser nur kurz in Kontakt stehen. Der Gasaustausch zwischen Luftblasen und Wasser kann deshalb im Vergleich zum Gasaustausch zwischen Wasseroberfläche und Luft vernachlässigt werden.

CO₂ wird also nur indirekt durch die Belüftung ausgetrieben. Eine Erhöhung der Oberflächenströmung durch andere Maßnahmen, z.B. durch eine stärkere Filterströmung nach einer Filterreinigung, kann den gleichen Effekt haben.