Karbonathärte mit Salzsäure senken

Die Karbonathärte kann mit verschiedenen Säuren gesenkt werden, z. B. mit Salzsäure. Unsachgemäßer Umgang mit Säuren kann zu Schäden bei Menschen und Tieren führen. Säuren dürfen nicht mit der Haut, den Augen usw. in Berührung kommen. Es sollten immer nur verdünnte Säuren verwendet werden.
Für Unkundige ist die Verwendung anderer Methoden, z. B. von Osmoseanlagen, ungefährlich und zu empfehlen. Osmoseanlagen entfernen zusätzlich weitere Schadstoffe aus dem Wasser und senken neben der Karbonathärte auch die Gesamthärte und den Leitwert. Eine Osmoseanlage verdünnt alle Ionen im Wasser im gleichen Verhältnis. Solange bestimmte Ionen nicht extrem häufig vorhanden sind, spielen kleine Unterschiede bei der Durchlässigkeit der Membranen keine Rolle.

Wie Salzsäure wirkt

Die Karbonathärte besteht vor allem aus Kalziumhydrogenkarbonat Ca(HCO₃)₂. Wenn dazu Salzsäure (HCl) gegeben wird, verdrängt die Salzsäure die Kohlensäure vom Kalzium, weil Salzsäure stärker ist als Kohlensäure. Die Formel lautet: Ca(HCO₃)₂ + 2 HCl = CaCl₂ + 2 CO₂ + H₂O. Das H+ der Salzsäure (HCl) reagiert mit HCO₃^- zu H₂CO₃. Das H₂CO₃ reagiert zu CO₂ und H₂O. Das übrig gebliebene Cl^- ersetzt das HCO₃. Bei genauer Dosierung liegt kein CaHCO₃ usw. mehr vor, sondern CaCl usw. Weil die Menge der gelösten Ionen gleichbleibt, ändert sich der Leitwert nicht. Die Gesamthärte bleibt gleich, weil die Konzentration an Erdalkaliionen gleich bleibt. Die Karbonathärte verringert sich und der Chloridgehalt erhöht sich.

Durch die Ansäuerung entsteht Kalziumchlorid, Kohlendioxid und Wasser. Dadurch ändert sich das Verhältnis von Hydrogenkarbonat (HCO₃) zu Kohlendioxid (CO₂). Weil dieses Verhältnis den pH-Wert bestimmt, sinkt also indirekt der pH-Wert.

Der pH-Wert wird durch die Karbonathärte und die Menge an Kohlendioxid bestimmt. Durch das Ansäuern des Wassers mit Salzsäure entsteht zunächst viel Kohlendioxid. Durch Belüftung entweicht das Kohlendioxid innerhalb eines Tages. Dann beeinflusst nur noch die verringerte Karbonathärte den pH-Wert. Da sich die Karbonathärte nur langsam ändert, ändert sich der pH-Wert auch langsam.
Das durch Ansäuern entstehende Kohlendioxid beeinflusst den pH-Wert also relativ kurzfristig, die Senkung der Karbonathärte beeinflusst den pH-Wert langfristig.

Wie mit Salzsäure gearbeitet wird

Es wird immer stark verdünnte Salzsäurelösung verwendet. Es kann z. B. 3,6 %ige Salzsäure benutzt werden. Es wird immer nur das Wechselwasser vor dem Wasserwechsel mit Säure behandelt, nie das Wasser im Aquarium.

Die Karbonathärte wird nur so weit gesenkt, dass immer ein Rest Karbonathärte im Wasser bleibt. Durch den niedrigen pH-Wert kann es sonst zu Problemen kommen.

Beim nächsten Wasserwechsel wird anhand der Menge Salzsäure die für 20 Liter Wasser benötigt wurde berechnet, wie viel Salzsäure für das Wechselwasser benötigt wird. Die Karbonathärte im Frischwasser wird mit der berechneten Menge Salzsäure gesenkt. Das Wasser wird gut umgerührt. Karbonathärte und pH-Wert werden gemessen. Das Wasser wird gewechselt und anschließend werden im Aquarium die Karbonathärte und der pH-Wert noch einmal überprüft.
Häufig wird auch ein Teil des Wechselwassers stark angesäuert. Dieser Teil wird dann mit Leitungswasser verschnitten, d. h. gemischt, so dass die gesamte Wassermenge schließlich die gewünschte Karbonathärte hat.

Aquarianer mit guten Chemiekenntnissen können die benötigte Menge Salzsäure auch ausrechnen, weil Karbonathärte, Kohlendioxid und pH-Wert in einem festen Verhältnis stehen. Allerdings ist die Abstufung der Härtegrade zu gering, um die benötigte Menge Salzsäure genau zu berechnen. Obwohl die Menge abgeschätzt werden kann, muss immer wieder nachgemessen werden und die Menge Salzsäure ggf. korrigiert werden.

Um z. B. die Karbonathärte mit einer 3 %igen Salzsäurelösung von 8 auf 4 zu senken, wird 1,68 ml je Liter Wasser benötigt. Dabei steigt die Leitfähigkeit um ca. 50 mikroSiemens.

Chlorid und Leitwert

Durch die Verwendung von Salzsäure wird Chlorid in das Wasser gebracht. Hydrogenkarbonationen werden gegen Chloridionen getauscht. Weil die spezifische Leitfähigkeit von Chlorid höher ist als die von Hydrogenkarbonat, erhöht sich der Leitwert. Die zusätzliche Chloridmenge ist relativ gering und für Bakterien, Pflanzen und viele Fischarten unschädlich.
Für je 1° dKH zerstörter Karbonathärte entstehen ca. 16 mg/Liter Kohlendioxid und 13 mg/Liter Chloridionen. Die Leitfähigkeit erhöht sich um ca. 20 µS/cm.
Einige Aquarianer geben je nach gepflegter Fischart extra Salz in das Wasser. Die dabei verwendeten Mengen sind wesentlich größer als die Mengen, die durch Salzsäure in das Wasser kommen.

Bei Fischen, die sehr empfindlich auf Salz reagieren bzw. eine geringe Leitfähigkeit benötigen, ist aber Vorsicht angebracht. Besonders bei Zuchtversuchen kann das zusätzliche Chlorid problematisch werden.

Der osmotische Druck in den Zellen der Fische wird mit Na⁺ und Cl^- reguliert. Die Details variieren bei den verschiedenen Fischarten stark.
Fische deren Ursprungsgewässer einen mittleren bis hohen Leitwert und eine entsprechende Gesamthärte haben, haben in der Regel mit hohen Chloridwerten keine Schwierigkeiten. Für Fische aus extremem Weichwasser sind hohe Chloridwerte aber ein starker Stressfaktor. Die Regelmechanismen dieser Fische arbeiten bei hohen Chloridwerten an der Grenze ihrer Leistungsfähigkeit oder überschreiten diese Grenze sogar. Die Fische verbrauchen dafür viel Energie. Bei solchen Fischarten verändern sich die Konzentrationen verschiedener Ionen im Körper der Fische stark. Das führt zu Störungen im Stoffwechsel.

Wenn überschüssige Salzsäure in das Wasser gegeben wird, steigt der Leitwert stark. Die Steigerung wird dann zum größten Teil nicht durch Chloridionen, sondern durch Protonen verursacht. Die Leitfähigkeit hängt zusätzlich vom pH-Wert ab, weil die spezifische Leiffähigkeit von H⁺ und OH^- Ionen wesentlich besser ist als die von anderen Ionen. Allerdings macht es eigentlich keinen Sinn weiter Salzsäure zuzugeben, wenn die Karbonathärte bereits extrem niedrig ist.

Chloridgehalt messen

Mit aquaristischen Mitteln kann der Chloridgehalt im Wasser nicht gemessen werden. Die zuständigen Wasserwerke stellen kostenlos Analysedaten zur Verfügung, in denen alle Ionen und andere Stoffe aufgeführt sind. Damit erhält man einen groben Überblick.

Aus der benötigten Menge Salzsäure kann die Menge an zusätzlich entstehendem Chlorid berechnet werden. Bei der Mineralisation im Aquarium entsteht ebenfalls Chlorid. Die Pflanzen nehmen relativ wenig Chlorid auf. Im Laufe der Zeit salzt sich das Aquarienwasser immer stärker auf. Wasserwechsel beugen der Aufsalzung vor. Je mehr Wasser gewechselt wird, desto ähnlicher ist der Chloridgehalt im Aquarium dem Chloridgehalt im Leitungswasser. Der Chloridgehalt im Leitungswasser ist bekannt bzw. kann beim Wasserwerk in Erfahrung gebracht werden.

Chlorid gehört mit den Härtebildnern und eventuell Sulfat zu den häufigsten Salzen im Wasser. 1° dH erzeugen 33 µS/cm. Der Chloridgehalt kann deshalb mit Hilfe des Leitwerts grob geschätzt werden. Dabei werden Sulfat, Nitrat etc. berücksichtigt. Eisenionen etc. sind nur in Spuren vorhanden. Andere Ionen, die mit aquaristischen Mitteln nicht gemessen werden können, bleiben unberücksichtigt. Die Schätzung ist deshalb ungenau, gibt aber einen Eindruck. Weil die Toleranzbereiche der verschiedenen Fischarten unbekannt sind, reicht es aus, die Größenordnungen zu kennen und sich an den Herkunftsgewässern der Fische zu orientieren.
Der Toleranzbereich ist bei einigen Fischarten, z. B. Regenbogenfischen, so groß, dass sie kurzzeitig in Meerwasser gehalten werden können. Für Fische aus Schwarzwasserflüssen sollte der Chloridgehalt aber so niedrig wie möglich sein.

Kohlendioxid

Durch die Verwendung von Salzsäure kann kurzfristig soviel CO₂ freigesetzt werden, dass die Fische Vergiftungserscheinungen zeigen und geschädigt werden. Das Frischwasser sollte deshalb vor der Verwendung lange genug abstehen oder durchlüftet werden, damit überschüssiges Kohlendioxid entweicht.
Es kann einen Tag dauern, bis das zusätzlich entstandene Kohlendioxid aus dem Wasser entwichen ist. Bis im Aquarienwasser der ursprüngliche Gehalt an Kohlendioxid wiederhergestellt ist, sind die Fische einer ungewohnt hohen Konzentration an Kohlendioxid ausgesetzt. Eine Hyperkapnie entsteht, d. h. der Gehalt an Kohlendioxid im Blut erhöht sich über die Normalwerte hinaus. Über die Atmung entsteht eine Störung des Säure-Basehaushalts, eine so genannte Acidose. Es kommt zu sinkenden pH-Werten im Blut. Das kann wieder zu körperlichen Schäden führen. Die Acidose tritt schon ein, wenn noch keine sonstigen äußerlichen Symptome feststellbar sind, z. B. eine schnellere Atmung.
Die Werte, ab denen Kohlendioxid schädlich ist, hängen vom Sauerstoffgehalt und von der Fischart ab. Bei hohem Sauerstoffgehalt sind hohe Kohlendioxidkonzentrationen gefährlicher als bei einem mittleren Sauerstoffgehalt. Bisher wurde nur bei wenigen Fischarten untersucht, welche Kohlendioxidwerte sie vertragen. Deshalb sollte jedes Risiko vermieden werden.

Das Wasser muss schon aus diesem Grund immer außerhalb des Aquariums entkarbonisiert werden, wenn Salzsäure verwendet wird.

Säuren nie direkt im Aquarium verwenden

Wird Salzsäure direkt in das Aquarienwasser gegeben, kann es zu Schäden bei den Fischen kommen, wenn Fische vor dem Vermischen der Säure mit dem Aquarienwasser direkt durch die Salzsäurewolke schwimmen.

Das plötzlich entstehende Kohlendioxid kann zu Schäden führen.

Die Ansäuerung verändert nur die Karbonathärte. Gesamthärte und Leitwert ändern sich nicht. Die Gesamthärte wird durch Kalzium- und Magnesiumionen gebildet. Diese Ionen sind ebenfalls wichtig für die Ionenregulation der Fische. Eine zu hohe Kalziumkonzentration kann bei Weichwasserfischen zur so genannten Nephrocalcinose und zur Unfruchtbarkeit führen.
Bei der Nephocalcinose lagern sich Kalzium und Phosphat in den Nieren ab. Wenn die Ablagerungen nicht zu akuten Krankheitssymptomen führen, kann eine Nephocalcinose kaum erkannt werden. Die Fische werden jedoch anfälliger für Krankheiten.
Weil schon im Fischkörper Kalzium in die Eimembran eingelagert wird, können die Spermien nicht in das Ei eindringen und die Fische werden unfruchtbar.

Die Auswirkungen des erhöhten Chloridgehalts hängen also stark von den gepflegten Fischarten ab und natürlich auch davon, wie stark die Karbonathärte gesenkt wird. Eine Senkung der Karbonathärte um 1 bis 2° dH ist unkritischer als größere Senkungen. Diese kleinen Senkungen vertragen fast alle Fischarten. Fische aus Gewässern mit mittlerer bis hoher Gesamthärte oder aus Gewässern in denen sich Gesamthärte und Leitwert stark ändern können, vertragen auch größere Senkungen der Karbonathärte mit Säuren.
Ausgesprochene Weichwasserfische z. B. aus den Schwarzwasserflüssen in Südamerika sollten nicht in Wasser gehalten werden, bei dem die Karbonathärte mit Salzsäure gesenkt wurde.