Soll die CO₂-Düngung nachts ausgestellt werden?

Die CO₂-Düngung kann so eingestellt werden, dass sie nachts nicht abgeschaltet werden muss. Hierzu schaltet man zunächst die CO₂-Zufuhr für 24 Stunden ganz ab. Am nächsten Tag wird vor Einschalten und vor Ausschalten des Lichts der pH-Wert gemessen. Der Wert am Abend liegt voraussichtlich mehr als 0,2 höher als am Morgen. Am nächsten Morgen wird wieder vor dem Einschalten des Lichts gemessen. Dieser Wert und der morgendliche Wert vom Vortag sollten übereinstimmen. Ist auch an diesem Abend der Wert wieder mehr als 0,2 höher als am Morgen, wird am dritten Tag etwa 2 Stunden vor Ausschalten des Lichts die CO₂-Zufuhr mit etwa 2 Blasen je Sekunde aufgenommen. Vor dem Ausschalten des Lichts, also 2 Stunden später, sollte der pH-Wert niedriger sein als an den vorherigen Abenden. In den nächsten Tagen wird die CO₂-Zufuhr auf diese Art erhöht, bis der abendliche Messwert mehr als 0,15 höher ist als der Wert am Morgen. In der Folgezeit wird der Anstieg im Laufe eines Tages regelmäßig beobachtet und die CO₂-Zufuhr entsprechend nachgeregelt.
Alternativ kann die CO₂-Zufuhr tagsüber stärker eingestellt werden, dafür aber nachts ganz ausgestellt werden.

Zur Überprüfung der laufenden Zufuhr von Kohlendioxid wird der pH-Wert morgens vor dem Einschalten und abends vor dem Ausschalten der Beleuchtung verglichen. Ist keine Differenz feststellbar, sind entweder keine Pflanzen im Aquarium oder die CO₂-Zufuhr ist zu schwach oder zu stark. Die Differenz beträgt in einem moderat bepflanzten Aquarium ca. 0,3.
Verstärkt sich der Pflanzenwuchs, wird die Differenz größer, weil die Pflanzen am Tag mehr Kohlendioxid verbrauchen. Je nach Gegebenheiten müssen die Pflanzen ausgelichtet werden, oder die CO₂-Zufuhr erhöht werden. Eine erhöhte CO₂-Zufuhr kann zu weiter verstärktem Pflanzenwuchs führen.

Ist die CO₂-Zufuhr stärker eingestellt, kann der CO₂-Gehalt des Wassers in der Nacht für die Fische zu hoch werden. Bei zu viel CO₂ werden die Fische anfällig für Krankheiten und sterben im Extremfall an einer CO₂-Vergiftung.

Soll die Wasseroberfläche bewegt werden, um Sauerstoff in das Aquarium zu bringen?

Das Wasser ist eine Art Speicher für den Sauerstoff. Wie viel Sauerstoff im Wasser ist, hängt davon ab, wie viel Sauerstoff im Aquarium durch die Pflanzen erzeugt wird. Daneben hängt der Sauerstoffgehalt von der Temperatur ab. Je höher die Temperatur ist, desto weniger Sauerstoff enthält das Wasser. Ist zu wenig Sauerstoff vorhanden, ersticken die Fische. Durch die Bewegung der Wasseroberfläche kann zusätzlicher Sauerstoff aus der Luft besser in das Wasser kommen.

In einem Aquarium mit vielen Pflanzen und wenigen Fischen erzeugen die Pflanzen normalerweise genug Sauerstoff. Zusätzlicher Sauerstoff aus der Luft wird nicht benötigt. Oft erzeugen die Pflanzen soviel Sauerstoff, dass zusätzlicher Sauerstoff aus der Luft gar nicht im Wasser aufgenommen werden kann. In solchen Aquarien ist der Partialdruck des Sauerstoffs größer als der Partialdruck des Sauerstoffs in der Luft. Deshalb diffundiert sogar Sauerstoff aus dem Wasser in die Luft.

In einem Aquarium mit vielen Fischen im Verhältnis zu den Pflanzen muss evtl. mit einem Sauerstoffstein zusätzlich Sauerstoff in das Wasser hinein- und Kohlendioxid aus dem Wasser herausgebracht werden. Sind im umgekehrten Fall wenige Fische im Verhältnis zu den Pflanzen vorhanden muss evtl. Kohlendioxid in das Wasser gebracht werden, weil die Pflanzen mehr Kohlendioxid verbrauchen als erzeugt wird.

In einem gut laufenden Aquarium mit wenig Fischen und vielen Pflanzen produzieren die Pflanzen am Tag soviel Sauerstoff, dass auch für die Nacht genug Sauerstoff zur Verfügung steht. Sauerstoffmangel erkennt man daran, dass Fische an der Wasseroberfläche nach Luft schnappen. Ist dies morgens der Fall, wird tagsüber nicht genug Sauerstoff für die Nacht erzeugt.

Aus Gründen der Sauerstoffversorgung spricht nichts gegen eine Bewegung der Wasseroberfläche. Die Bewegung der Oberfläche verhindert auch das Entstehen einer Kahmhaut, die den Übergang von Sauerstoff aus der Luft in das Wasser erschwert. Evtl. kann eine zu starke Bewegung aber Kohlendioxid aus dem Wasser austreiben, so dass für die Pflanzen nicht genug Kohlendioxid zur Verfügung steht. Steht den Pflanzen nicht genug davon zur Verfügung, produzieren sie bei der Photosynthese auch nicht genug Sauerstoff. Es gibt auch Fischarten, wie einige Fadenfische, die Strömung an der Wasseroberfläche nicht mögen. Sie stehen lieber in ruhigem, warmem Wasser zwischen dichten Polstern von Schwimmpflanzen.

Die Wasseroberfläche sollte so stark bewegt werden, dass kein Plätschern zu hören ist. Bei dieser Strömung wird aus der Luft Sauerstoff aufgenommen und nur wenig Kohlendioxid ausgetrieben. In einigen Aquarien stieg unter diesen Bedingungen der pH-Wert innerhalb von 2 Sunden um 0,3. Das bedeutete eine Verdopplung der CO₂-Zufuhr.

Wie viel Sauerstoff Fische benötigen

In ihren Heimatgewässern sind viele Fischarten an einen niedrigen Sauerstoffgehalt im Wasser gewöhnt. Trotzdem sollten sie nicht bei entsprechend niedrigen Werten im Aquarium gehalten werden. Wichtiger als der Sauerstoffgehalt ist das Verhältnis zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid. Dieses Verhältnis entscheidet, wie viel Sauerstoff die Fische überhaupt aufnehmen können. Fische können im Aquarium unter Atemnot leiden, selbst wenn genug Sauerstoff im Wasser vorhanden ist. Ein zu hoher Gehalt an Kohlendioxid verhindert die Sauerstoffaufnahme der Fische.

Was den Gehalt an Kohlendioxid im Wasser bestimmt

Der Gehalt an Kohlendioxid im Wasser wird bestimmt vom Partialdruck des Kohlendioxids in der Luft und in den CO₂-Blasen der CO₂-Zufuhr. Zwischen dem Kohlendioxid im Wasser und dem Kohlendioxid in der Luft bzw. den CO₂-Blasen stellt sich ein ganz bestimmtes Gleichgewicht ein.

Das Massenwirkungsgesetz

Das Massenwirkungsgesetz besagt, dass das Produkt der Endstoffe, geteilt durch das Produkt der Konzentration der Ausgangsstoffe eine Konstante ist. Da heißt, dass bei einem bestimmten CO₂-Gehalt und einer bestimmten Karbonathärte ein ganz bestimmter pH-Wert vorliegt. Die drei Stoffe sind immer in einem bestimmten Gleichgewicht.
Wird zusätzliches Kohlendioxid in das Wasser gegeben, reagiert dieses so lange mit dem Wasser, bis das Massenwirkungsgesetz erfüllt ist und der pH-Wert sich geändert hat. Der neue pH-Wert hängt nicht von der absoluten Höhe der Karbonathärte oder dem absoluten CO₂-Gehalt ab, sondern vom Verhältnis zwischen Karbonathärte und Kohlendioxid. In sehr weichem Wasser kann der pH-Wert stark steigen, wenn die Pflanzen alles Kohlendioxid verbrauchen.
Aus dem gleichen Grund ist bei steigender Karbonathärte immer mehr Kohlendioxid notwendig, damit der pH-Wert gleich bleibt. Zu hohe CO₂-Werte schaden den Fischen. Der CO₂-Gehalt sollte zwischen 10 und 20 mg/Liter Wasser liegen. Der pH-Wert kann also nur gesenkt werden, indem die Karbonathärte gesenkt wird.

Unabhängig von der Karbonathärte verschiebt eine gleich große Menge an zusätzlichem Kohlendioxid den pH-Wert immer um den gleichen Wert nach unten. Bei niedriger Karbonathärte muss also kein Säuresturz durch CO₂-Zufuhr befürchtet werden, solange die CO₂-Zufuhr in den Grenzen bleibt, die für Fische zuträglich ist, d. h. unter 20 mg /Liter Wasser. Bei einer Karbonathärte von 1 stellt sich dann ein pH-Wert von ca. 6 ein.

Wichtiger als die absolute Höhe der einzelnen Werte is es, dass die Werte in einem stabilen Verhältnis untereinander stehen. So kann in einem Aquarium ein CO₂-Gehalt von 10 mg/Liter ausreichen, in einem anderen Aquarium aber ein Gehalt von 20 mg/Liter erforderlich sein. Auch in der Natur ändern sich die absoluten Werte und sind nicht so unveränderlich wie in den meisten Aquarien. Der pH-Wert liegt oft bei 6 und die Karbonathärte ist oft nicht nachweisbar. Natürlich dürfen kritische Werte nicht unter- oder überschritten werden. Die Werte müssen innerhalb der Grenzen liegen, die für die jeweils gepflegten Tier- und Pflanzenarten verträglich sind.

Die absolute Höhe der Karbonathärte ist für die Pufferkapazität wichtig. Wenn die Karbonathärte vollständig aufgebraucht wird, z. B. durch Salzsäure, kann das Gleichgewicht der drei Stoffe nicht mehr hergestellt werden. Der pH-Wert sinkt plötzlich ab. An diesem Punkt findet bei Tests für die Karbonathärte der Farbumschlag statt.