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Die Wasserchemie

Tiere und Pflanzen » Aguacultura Brasil » Die Wasserchemie

  • PH-Wert messen
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  • Wassertropfen
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  • Kaffeeblatt, nass
    Kaffeeblatt, nass
  • H<sub>2</sub>O - Chemische Formel
    H2O - Chemische Formel

ist eine für die Fischzucht und Pflanzenzucht unabdingbare Wissenschaft. Die Wasserchemie befasst sich mit allen im Wasser gelösten Substanzen, Wasserkreisläufe, die Atmosphäre und die chemischen Reaktionen im Wasser.

 

Stern  Ohne Wasser - kein Leben

 

Wasser ist nicht zu ersetzen und nur wo es Wasser gibt, können Menschen, Tiere und Pflanzen leben. Trinkwasser kann jeder gut gebrauchen. Deswegen ist es notwendig, dass man auch einmal über Wasser nachdenkt. Es gibt sehr viel Wasser auf unserem Planeten. Leider ist das Wasser nicht immer trinkbar. In den Meeren ist das Wasser salzig und deswegen ungenießbar. Dazu gibt es noch sehr viel Wasser in der Erdatmosphäre. Regenwolken enthalten gleichzeitig große Energiemengen, die sich auch als Gewitter entladen können. Wenn Wasser am Boden verdunstet, dann steigt es als Dampf in die Atmosphäre zusammen mit der  aufgenommenen Wärme. Dort kondensiert der Dampf und es beginnt zu regnen. Dabei wird die Wärme an die Atmosphäre abgegeben. Warme Luft steigt nach oben, kalte Luft fällt nach unten und so entstehen Klima, Temperatur- und Druckunterschiede. Die Luftmasse fließt von Hochdruckgebiet zu Tiefdruckgebiet und so entsteht der Wind. Die Wettersatelliten messen Niederschlag, Temperatur und Luftdruck überall auf der Welt.

Der Regen ist die wichtigste Wasserquelle für Tiere und Pflanzen. Die Niederschläge sind wichtig und formen die Erde durch Flüsse, Täler und Meere. Wenn man weiß wie man Wasser für die Pflanzen und Tiere aufbereiten kann, dann erzielt man  bessere Zuchterfolge und besseres Wachstum. Unabdingbar für Erfolge in der Fischzucht, der Aquaponik und der Hydroponik sind Grundkenntnisse über die chemischen Reaktionen der gelösten Stoffe im Wasser. Regenwasser kann man natürlich auch gut für den Garten nutzen. In Wasser sind viele Stoffe gelöst und Wasser wird oft als Transport- und Beförderungsmittel genutzt. Der Rohstoff Wasser bestimmt unser aller Leben und hat globale Auswirkungen. Die Wasserqualität bestimmt dessen Nutzbarkeit, insbesondere als Trinkwasser, für Menschen, Tiere und Pflanzen. Neben anorganischen Inhaltsstoffen spielen auch organische Substanzen wie zum Beispiel  Huminstoffe sowie organische Spurenstoffe z. B. Arzneimittel oder Giftstoffe, Schwermetalle und Silber-Nanopartikel eine wichtige Rolle. Die Wasserqualität bestimmt die Auswirkungen besonders in aquatischen Systemen.

 

 

Vimeo Video - Wasser

 

Stern  Was ist der PH Wert?

 

Der PH Wert ist eine wichtige Größe der Wasserchemie und beschreibt den Base- oder Säuregehalt des Wassers. Der PH-Wert beeinflusst die Gesundheit und das Wachstum der im Wasser lebenden Tiere und Pflanzen. Pflanzen an Land und auch im Wasser wachsen bei einem bestimmten PH-Wert besonders gut. Sogar bei Menschen spricht man von Übersäuerung und meint damit den PH-Wert der Körperflüssigkeiten. Bei einem PH-Wert von 5 - 6 können Pflanzen sich mit Mineralstoffen versorgen. Jeder der Fische oder Pflanzen halten oder vermehren will muss  den PH-Wert kennen, bei dem sich Fische oder Pflanzen wohlfühlen oder sich gut vermehren. Wassermoleküle spalten sich in elektrisch geladene H3O+ Oxonium- und OH- Hydroxyd-Ionen.

 

Stern  Was ist die Autoprotolyse?

 

Die Autoprotolyse ist der natürliche Zerfall von Wasseratomen in H3O+ und OH- Ionen. Der PH Wert gibt die Menge der im Wasser gelösten Ionen an. Die Bandbreite des PH-Wertes reicht von 0 bis 14. Befindet sich dieser Zerfall im Gleichgewicht so liegt der PH-Wert bei 7 und wird als "neutral" bezeichnet. PH Werte über 7 nennt man "basisch oder alkalisch". Das Wasser reagiert wie eine Lauge. PH Werte unter 7 nennt man "sauer". Das Wasser reagiert wie eine Säure.

 

Stern  Wie kann man den PH-Wert messen?

 

Mit PH-Papier, Indikatorstreifen oder eine PH-Elektrode kann man den PH-Wert messen. Exakte Werte liefert nur eine PH-Elektrode. Für die Aquaristik sind die gröberen Messungen mit PH-Papier oder Indikatorstreifen ausreichend. Der alkalische Wert wird oft durch eine blaue Farbe gekennzeichnet, der neutrale durch grün und der Saure durch rot. Erhältlich sind diese Test-Produkte im Tierhandel oder in Apotheken.

 

Stern  Wie kann man den PH Wert verändern?

 

Durch Zugabe bestimmter Chemikalien kann man den ph-Wert beeinflussen. Die Zugabe von verdünnter Säure, zum Beispiel Essigsäure, senkt den PH Wert. Das oft zur Düngung verwendete Kohlendioxid senkt den PH-Wert ebenfalls. Phosphor- und Schwefelsäure sind ideal, weil für Pflanzen verwendbare Nährstoffe mit eingebracht werden. Holzasche erhöht den PH-Wert. Der PH- Wert kann durch Zugabe von Kalk (Austernschalen aus Kalk, Schneckengehäuse) erhöht werden, durch Zugabe von CO² kann man ihn senken. Der PH-Wert ist auch Temperaturabhängig. Jedoch kann die Temperatur nur in engen Grenzen geändert werden ohne Gefahren für die Lebewesen hervorzurufen. Sind die Abweichungen der Temperatur zu groß werden die Lebewesen krank und sterben nach einiger Zeit.

 

Stern  Wie wichtig ist der PH-Wert für die Fischzucht?

 

Aquaponik, Hydroponik und Fischzucht funktioniert nur mit dem richtigen pH-Wert. Der optimale PH-Wert liegt für viele Fische liegt nahe bei 7. Wenn der PH-Wert außerhalb bestimmter Grenzen liegt, verändern sich die im Wasser gelösten Stoffe in ihrer chemischen Zusammensetzung. Dabei bilden sich Gifte für Fische oder Pflanzen, beispielsweise Amoniak. Die Fische werden anfälliger für Krankheiten. Jetzt ist das System anfällig und bricht zusammen, wenn man nicht eingreift und die Gifte entfernt.

 

Stern  Was ist der optimale PH-Wert für Pflanzen?

 

Die meisten Pflanzen wachsen bei leicht saurem PH-Wert, etwa bei 5,8. Die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen ist vom pH-Wert abhängig. Für die Fischzucht ist ein Kompromiss zu Gunsten der Fische notwendig. Der PH-Wert sollte dann zwischen 6,5 und 7,5 liegen.

 

Stern  Die Wasserhärte

 

Im Wasser sind Carbonate und Sulfate gelöst. Andere Stoffe sind für die Wasserhärte von geringer Bedeutung. Je mehr Carbonate und Sulfate im Wasser gelöst sind, desto härter ist das Wasser. Je weniger dieser Stoffe gelöst sind, desto weicher ist das Wasser. Man unterscheidet Carbonathärte, den im Wasser gelösten Kalk und die permanente Härte, die durch die Konzentration an gelösten Sulfationen bestimmt wird. Carbonathärte und permanente Härte bilden die Gesamthärte. Die Gesamthärte des Wassers wird in dGH angegeben und gilt auch für Trinkwasser. Werte von 12 dGH und mehr erzeugen beispielsweise die starken Kalkränder in Kaffeemaschinen und Wasserkochern.

 

Stern  Die Reaktionen von Kohlendioxid und Carbonaten

 

Kohlendioxid und Kohlensäure löst sich im Wasser bei PH-Werten unter 6. Bei PH-Werten um 7 bis 8 erfolgt eine chemische Reaktion und das Kohlendioxid reagiert zu Hydrogencarbonat. Das gesamte gelöste Kohlendioxid reagiert zu Carbonat bei PH Werten über 10. Diese chemischen Reaktionen verlaufen auch in die umgekehrte Richtung. Das Verhältnis von gelöstem Kohlendioxid und Carbonat bestimmt den PH-Wert des Wassers. Das Kohlendioxid wird durch Atmungsvorgänge der Fische und anderer Wassertiere produziert. Es fördert das Wachstum der Pflanzen.

 

Stern  Die Nitrifikation

 

Durch Fäulnis von Pflanzen- und Futterreste und durch Ausscheidungen von Wassertieren bilden sich Ammonium und das giftige Ammoniak. Ammonium bildet sich bei einem PH-Wert ab 7. Je höher der PH-Wert steigt, desto mehr giftiges Ammoniak bildet sich. In der Natur liegen die Ammoniumwerte um die 0,1 mg bis 3 mg pro Liter Wasser. Bei ausreichend gelöstem  Sauerstoff im Wasser wird Ammonium von den Bakterien Nitrosomonas und Nitrobacter zu giftigem Nitrit und ungiftigem Nitrat umgewandelt. Diesen Prozess nennt man auch Nitrifikation. Die beiden Bakterienarten sind ideal für biologische Filtersysteme.  Nitrit-Werte ab 0,5 mg je Liter Wasser sind problematisch und ab 2 mg je Liter Wasser sterben Fische. Ammonium und Stickstoff in Form von Nitrat wird in Düngemitteln eingesetzt und fördert das Pflanzenwachstum. Nitratwerte unter 20 mg sind normal, 20 mg bis 30 mg pro Liter Wasser sind noch zumutbar. 30 mg bis 50 mg Nitrat pro Liter Wasser schadet den Pflanzen über 50 mg sterben die Pflanzen durch die Überdüngung. Die Umwandlung von Ammonium und Ammoniak durch die Nitrosomonas- und Nitrobacter-Bakterien zu Nitrit und Nitrat vermindert den gelösten Sauerstoff im Wasser. Fehlt der Sauerstoff dauerhaft, dann kippt das System um und Tiere und Pflanzen sterben. Schnellwüchsige und ausreichend Pflanzen helfen, die Nitrate im Wasser abzubauen. Giftstoffe können auch durch einen rechtzeitig durchgeführten teilweisen Wasserwechsel vermindert werden. Die bakterielle Umwandlung des Nitrats zu Stickstoff ist die natürlichste Filtermethode. Ein hoher Stickstoffgehalt ist neben dem Licht oft Ursache für starkes Algenwachstum. Algen wachsen überall und bei den entsprechenden Bedingungen vermehren sie sich rasch. Bei hohen Nitratwerten wachsen Grünalgen oder Blaualgen. Ein Nitratgehalt weit unter 50 mg/l hemmt das Algenwachstum.

 

Stern  Der Sauerstoffgehalt im Wasser

 

Ausreichend gelöster Sauerstoff im Wasser ist die Lebensgrundlage für Fische und Pflanzen. Fische atmen Sauerstoff und die Pflanzen benötigen den Sauerstoff nachts, wenn die Photosynthese wegen Lichtmangel nicht möglich ist. Unter ungünstigen Bedingungen kann Sauerstoffmangel nachts auftreten. Je wärmer das das Wasser ist, desto weniger Sauerstoff kann im Wasser gelöst werden. Weniger als  5 mg Sauerstoff je Liter Wasser wirkt sich negativ auf die Fische und Lebewesen im Wasser aus. Weniger als 3 mg bis 4 mg ist tödlich für die meisten Wasserlebewesen. Eine gute Filtertechnik hilft Sauerstoffmangel zu vermeiden. Der Einsatz einer Membranpumpe sorgt ebenfalls für eine Sauerstoffzufuhr. Hierbei ist zu beachten, dass viele sehr kleine Sauerstoffblasen sich im Wasser besser lösen als große. Durch Filtersysteme können auch Wasserturbulenzen erzeugt werden, die ebenfalls zu einer besseren Sauerstoffversorgung im Wasser führen. Bei Sauerstoffmangel kann es im Boden zu Fäulnis und Bildung von Schwefelwasserstoff kommen, was für die Wasserlebewesen ungünstig und manchmal auch tödlich sein kann, je nach Konzentration der Schwefelwasserstoffe.

 

 

Vimeo Video - WissensWerte: Wasser

 

Stern  Phosphate

 

Phosphat  ist eine Verbindung, die gelöst im Wasser als ein Abbauprodukt von Pflanzen, Tieren und dem Fischfutter vorkommt. Phosphat ist wichtig für das Pflanzenwachstum und Werte bis zu 1 mg je Liter Wasser sind gut. Negative Auswirkungen sind nicht bekannt aber zu viel Phosphat fördert das Algenwachstum. Phosphat ist notwendig für den Aufbau von Pflanzengewebe.

 

Stern  Metalle als Spurenelemente

 

können im Wasser auch giftig wirken. Kupfer kann durch Wasserleitungen ins Wasser gelangen.  Chemischen Algenbekämpfungsmittel sind kupferhaltig. Kupfer ist ein starkes Fischgift und wirkt ab etwa 0,1 mg/l  tödlich. Blei kann wie Kupfer aus alten Wasserleitungen gelöst werden und ist stark giftig. Quecksilber aus alten Thermometern ist für Fische stark giftig. Durch den Gebrauch von aluminiumhaltigen Löffeln zur Medikamentenansetzung und durch alte Kescher gelangt Aluminium in das Aquarium oder den Fischteich. Aluminium ist leicht wasserlöslich und giftig. Eisen (Fe) kommt im Wasser in Spuren vor. Es liegt in sauerstoffhaltigem Wasser als Eisen (III) vor. Eisen dient zum Aufbau von Chlorophyll. Eisenmangel führt zum  Ausbleichen der Pflanzen. Zugabe von Eisendünger mit Eisen (II), gebunden als Eisencitrat kann von Pflanzen gut verwertet werden. Oft reicht aber ein regelmäßiger Wasserwechsel aus.

 

Stern  Organische Bestandteile im Wasser

 

bestehen aus Kohlenstoffen, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und weiteren Verbindungen zusammen und können leicht in pflanzliche oder tierische Gewebe eindringen. Pestizide sind zur Schädlingsbekämpfung eingesetzte Giftstoffe, die über das Wasser in den Teich gelangen. Diese Stoffe sind giftig, können aber durch Aktivkohlefilter entfernt werden. Huminstoffe entstammen dem Abbau organischer Gewebe und sind ein Wasserbestandteil. Sie sind ungiftig und werden oft zur PH-Wertsenkung eingesetzt.

 

Stern  Keimbelastung

 

Wasser enthält Bakterien und Mikroorganismen. Natürliche Seen und Flüsse sind normalerweise nicht mit Keimen belastet. In kleinen künstlichen Fischteichen sind die Keimzahlen höher, was schlecht für die Gesundheit der Fische ist. Die Senkung der Keimzahl lässt sich durch regelmäßige Wasserwechsel und saubere Filter erreichen.

 

Stern  Die elektrische Leitfähigkeit des Wassers

 

wird durch die Konzentrationen der gelösten Salze im Wasser und durch die Wassertemperatur beeinflusst. Bei weniger als 5 Mikrosiemens pro cm spricht man von destilliertem Wasser. Trinkwasser hat Werte um 100 bis 1000 Mikrosiemens. Meerwasser hat 50.000 Mikrosiemens. Fische und Pflanzen vertragen geringe Abweichungen des Salzgehaltes im Wasser.

 

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