CO₂ v akvaristice

Určitě se shodneme, že právě oxid uhličitý hraje v akvaristice velmi důležitou roli. Pro rostliny je to hlavní složka zdroje uhlíku jako stavebního kamene a pro ryby může být za určitých koncentrací toxický (dochází k udušení z nedostatku kyslíku). Obsah CO₂ je závislý  na dalších faktorech, které jsou v akvaristice neméně významné, a to pH a KH (uhličitanová tvrdost, resp. kyselinová kapacita). Jde o systém tří vzájemně propojených veličin, jejichž  hodnoty akvaristu velmi zajímají. Znalost toho systému je rozhodně důležitá, zvláště pokud chceme nějak ovlivňovat jednotlivé hodnoty pH, KH a CO₂. Nechci se zde však zabývat základními vztahy a znalostmi, ale rád bych rozšířil souvislosti o chování systému a uvedl jakým způsobem lze dané hodnoty vzájemně měnit.

Jakým způsobem je pH, KH a CO₂ propojeno, že vytváří jeden systém? Je to důsledek chování CO₂ ve vodě. Uvádím zde zjednodušené rovnice, které popisují tento děj.

Ve všech případech jde o vratné děje tzn., rovnováhu reakce je možné posouvat na obě strany rovnice v závislosti na podmínkách. V procesu rozpouštění reaguje oxid uhličitý s vodou a vzniká kyselina uhličitá (1), respektive jde o formu oxidu uhličitého  ve vodě. Rovnice (2), (3) popisují disociační rovnováhy kyseliny uhličité, které se vyskytují ve vodném prostředí. Nejprve dochází k odštěpení H⁺ iontu a vzniká hydrogenuhličitanový iont (HCO₃^-) (2). Dále může vzniknout až uhličitan (CO₃^-2) za odštěpení opět jednoho protonu (3). V obou rovnicích jsou z jedním produktů H⁺ ionty, které způsobují kyselost a tím snižují pH roztoku. Zde je uveden první vliv, a to přítomnost CO₂ na pH vody; pokud přidáváme CO₂ do vody, zároveň tím i snižujeme její pH. Dalším důležitým produktem ve druhé rovnici je HCO₃^-. Ten spolu s uhličitanovým iontem zajišťuje pufrační kapacitu běžných vod. V akvaristických podmínkách je to právě hydrogenuhličitanový iont, jenž se výrazně podílí na kyselinové kapacitě vody, respektive hodnotě KH. Z toho vyplývá, čím vyšší zjištěná hodnota KH, tím větší obsah HCO₃^- ve vodě. Přítomností HCO₃^- můžeme také ovlivňovat obsah CO₂, jak plyne z rovnice (2). V kyselé oblasti pH (6-7) přídavkem hydrogenuhličitanu zvyšujeme koncentraci CO₂ ve vodě. Nyní uvádím obrázek jenž dokumentuje procentuální zastoupení jednotlivých forem disociační rovnováhy H₂CO₃ v závislosti na pH vody. Hodnoty byly spočítány ze znalosti disociačních konstant za teploty 25°C pro rovnici (2) pK₁ 6,35 a rovnici (3) pK₂ 10,33.

Z distribučního diagramu je patrné, že v oblasti pH 6-8, která je akvaristicky zajímavá, je ve vodě přítomna pouze kyselina uhličitá, respektive CO₂ a hydrogenuhličitanový iont. Koncentrace CO₃^-2 je zanedbatelná, avšak od pH 8 postupně nabývá na významnosti.

Shrnutí způsobů ovlivňování hodnot jednotlivých veličin v systému pH, KH a CO₂

pH
Obvykle bývá problém s vysokými pH, které jdou někdy až do hodnot vyšších než 8, a proto je důležité pH snižovat. Můžeme přidávat CO₂, což je asi nejšetrnější způsob, ale mohl by se vyskytnout problém s rybami při vysokých koncentracích. Dále je možnost vodu okyselit kyselinou, zejména se používá  HCl (kyselina solná). Zde musíme být velmi opatrní, abychom neokyselili příliš a také při tomto způsobu dochází ke snížení hodnoty KH. Používají se též výluhy z rašeliny, avšak pak už úplně neplatí, že KH je způsobená převážně HCO₃^-. 

KH
Ovlivňuje pufrační kapacitu vody tzn., že tlumí výkyvy pH. Je způsobena zejména HCO₃^- ionty. Jejich přítomnost využívají také rostliny jako zdroj uhlíku. Abychom zvýšili hodnotu KH, můžeme přidat například NaHCO₃ (jedlá soda), což má tu výhodu, že nedojde ke zvýšení celkové tvrdosti (GH) vody. Minerální voda sycená i nesycená  je významným zdrojem hydrogenuhličitanů. Pokud potřebujeme snížit KH, část vody v akváriu při výměně ředíme destilovanou vodou.

CO₂
Oxid uhličitý je nejvýznamnějším zdrojem uhlíku pro rostliny. Lze ho dodávat různými způsoby: z tlakové láhve zakoupené v obchodě; z bombiček na přípravu sifonu; z fermentačních procesů; pomocí sycených neochucených minerálek apod. Nemusíme se ale jen omezovat na přímé zdroje. Je samozřejmě možné při vysokých hodnotách KH okyselit vodu kyselinou solnou např. na pH 6,2 a budeme mít v akváriu CO₂ výrazný nadbytek až škodlivý pro ryby, viz. Tabulka níže.  

V tabulce lze nalézt koncentrace CO₂ jako průsečík daného pH a KH. Hodnoty v tabulce byly získány pro teplotu 25°C a pro rozmezí pH 6-8.

Jestliže se někdo nevejde do výše uvedené tabulky, pak přikládám soubor (výpočet_CO2), kde si příslušnou koncentraci oxidu uhličitého můžete vypočítat.

Závěrem bych rád zdůraznil pár věcí. Nalezené hodnoty se mohou lišit od autora k autoru, což může být způsobeno různými vlivy (nestejné zaokrouhlování, odchylky v konstantách, apod.). Podstatné však nejsou naprosto přesné údaje, ale určitý trend v chování, aby člověk věděl za jakých podmínek dochází ke zvyšování koncentrace CO₂ a za jakých naopak ke snižování a dále, aby nedošlo k překročení určitých mezí. V akvaristice se uvádí jako přijatelné rozmezí CO₂ mezi 10 - 40 mg.l^-1. Vyšší koncentrace se stávají škodlivé pro ryby. Pro zajímavost uvedu rovnovážnou koncentraci CO₂ ve vodě, která je důsledkem jeho rozpouštění z atmosféry. Za normálních podmínek a při teplotě 20°C je oxid uhličitý přítomen v koncentraci kolem 0,5 mg.l^-1 . Při vyšších teplotách pak dochází k úbytku.

! Ovlivněním hodnoty jednoho parametru např. CO₂ se mění zároveň i ostatní dva (pH a KH) !

Přikládám odkaz na stránky v angličtině, které mi byly velkou inspirací: www.thekrib.com

Obraťte se na mne s jakýmkoliv dotazem, komentářem či připomínkou: karel.cizek@seznam.cz