Новости

Системи СО2 в акваріумі або "Що у кабомби на обід?"

  1. Маленький лікнеп. Про фотосинтезі.
  2. Чому CO2 в акваріумі - дефіцит?
  3. Чи не переборщи!
  4. Звідки ж взяти СО2?
  5. Генератор бродіння
  6. Приклад такого набору:
  7. хімічний спосіб
  8. екзотичні способи
  9. Приклад таких таблеток:
  10. балонні системи
  11. Приклад такого набору:
  12. Системи під "сифонні" балончики:
  13. Приклад редуктора:
  14. Голчасті клапани:
  15. CO2-реактори, розпилювачі і дифузори
  16. Склокерамічні і мембранні дифузори
  17. дифузори:
  18. Відео 1
  19. Реактори типу "драбинка" або "спіраль":
  20. Приклади активних помпових реакторів від декількох виробників:

Якщо запитати майже у будь-якої людини, чим харчуються зелені рослини, то як правило можна почути про добрива - азотні, фосфорні та калійні. Шкільна програма чомусь міцно вбила це знання в наші голови. Дещо рідше звучить відповідь: «Сонячним світлом і водою». Зате на питання про те, чим рослини дихають, більшість відповідає: «вуглекислоти. А видихають корисний кисень ». Зрозуміло, всі ці відповіді невірні. Насправді все зовсім по-іншому ...

Як і майже всі живі істоти на планеті Земля (за винятком анаеробних бактерій і мешканців глибоководних сірчаних вулканів - «чорних курців»), зелені рослини дихають киснем. А ось вуглекислий газ вони зовсім не вдихають, а ... їдять! Саме з того вуглецю, який входить до його складу, рослини будують всі свої органи і тканини, він служить для них і паливом і будівельним матеріалом. Тому одним з найважливіших чинників зростання зелених рослин служить вміст у навколишньому середовищі (в повітрі для сухопутних рослин і в воді для водних) вуглекислого газу, CO2. Про нього ми сьогодні і поговоримо ...

Маленький лікнеп. Про фотосинтезі.

Як відомо, майже всі речовини, з яких складається будь-який живий організм (білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, і т.д.) складаються на 99% всього з трьох хімічних елементів: вуглецю, кисню і водню. Що залишився 1% складають макроелементи: азот, фосфор і калій, а також так звані «мікроелементи» (перш за все - залізо, кальцій, магній, цинк, в менших кількостях інші, - майже половина таблиці Менделєєва). Зелені рослини мають дивовижну механізмом, що дозволяє їм самостійно синтезувати органічні речовини з вуглекислого газу і води. Під впливом сонячного світла особлива речовина, що міститься в їх клітинах - зелений пігмент хлорофіл - виробляє з CO2 і H2O простий цукор - глюкозу, а вже з нього, за допомогою макро- і мікроелементів ферменти вміють робити білки, клітковину, крохмаль і все інше, що потрібно для будівництва рослинного організму. У процесі цієї реакції в навколишнє середовище виділяється кисень. Невелику частину цього кисню рослини використовують для дихання, а решта - викидають в повітря або в воду.

Отже, для нормального росту і розвитку вищих зелених рослин необхідна достатня кількість:

  • вуглекислого газу;
  • води;
  • сонячного світла;
  • макроелементів (азот, фосфор, калій);
  • мікроелементів (залізо, кальцій, магній, цинк, і ін.)

Всі ці компоненти повинні бути збалансовані між собою. Дефіцит або надлишок будь-якого з них негайно дає переваги не вищим рослинам, а шкідливим паразитичним водоростям (зеленим нитчатим, багрянки, діатомових і іншим), що створює в акваріумі проблеми. Ці організми, які старше квіткових рослин на мільйони років, пристосовані до будь-яких умов. Наприклад, якщо у вашому акваріумі багато світла і мало СО2 - ви даєте перевагу нитчатим водоростям, здатним швидко заповнити ваш акваріум поплутаними волокнами твані. Що ж робити, щоб цього не сталося?

У хімії і біохімії є таке поняття - «фактор, що лімітує реакції». Що це таке - добре зрозуміло тим, хто часто ходить в походи: швидкість руху групи завжди дорівнює швидкості руху самого повільного з її учасників, який і є «лімітуючим фактором». Так само і в зростанні акваріумних рослин. Води їм вистачає в надлишку (вони в ній живуть!), Макро- і мікроелементи поступають з грунту, з води і з внесенням добрив, зробити гарне яскраве освітлення - теж не проблема, а ось з CO2 періодично виникають складнощі. Він-то і стає в акваріумі «лімітуючим фактором». Чому? Чому проблеми з вуглекислотою виникають в акваріумі, але не виникають в природі? Давайте розберемося…

Чому CO2 в акваріумі - дефіцит?

Подивіться на біотоп будь-якого природного прісного водойми. Водних рослин там зазвичай трохи, і сидять вони рідко, а дно вкрите органічними відкладеннями, в яких удосталь живуть різноманітні мікро- і макроорганізм, в основному безхребетні. Та й риби неабияк, і пуголовків ... І всі вони - від мікроорганізмів, які переробляють донні відкладення, до риби і жаб, виділяють в воду значні кількості СО2. Інша річ - типовий рослинний акваріум, який, як правило, густо засаджений рослинами, а риби в ньому мало, і вона невелика (бо більшість великих риб псують рослини). Звичайне населення наших акваріумів - дрібна стайная харацінка і гуппі з пеціліямі, які в силу малого розміру і повільного обміну речовин вуглекислого газу виділяють зовсім мало.

А ось світла в наших звичайних акваріумах в достатку, азоту з фосфором - зазвичай теж вистачає. Ось і виходить, що тим самим «лімітуючим фактором» стає СО2. Частина рослин при його дефіциті просто пригнічуються в зростанні і в кінці кінців гине, а інші - пристосувалися самі добувати собі СО2 з мінеральних речовин, розкладаючи розчинені в будь-якій воді гідрокарбонати. При цьому в якості «побічного продукту» утворюються нерозчинні солі кальцію, що випадають на листках таких рослин у вигляді грубої некрасивою кірки (на якій швидко поселяються одноклітинні діатомові водорості). Такий фокус вміють проробляти Елоді, анубіаси, роголістникі і деякі інші види, що живуть в природі в стоячих водоймах і стикаються там з періодичним дефіцитом вуглекислоти. Так що якщо ми хочемо, щоб рослини виглядали так, як на картинках в інтернеті, а не являли з себе худі похмурі і понурі хвостики, вкриті вапняної кіркою і водорослевими обростаннями, то волею-неволею доведеться подумати про додавання в акваріум вуглекислого газу.

Якщо ж ви звикли більше прискіпливо підходити до таких проблем, і мої короткі пояснення вас не переконали - раджу звернутися до наукової статті ось за цим посиланням, в якій все це докладно роз'яснено з точки зору хімії і біохімії:

Ми ж перейдемо до практики. Але перш - маленьке попередження:

Чи не переборщи!

Безумовно, СО2, що подається в рослинний акваріум в розумних кількостях, стимулює ріст і розвиток рослин. Але ключове слово тут - «в розумних»! Перш, ніж переходити до опису систем подачі вуглекислоти, хочеться нагадати, що по необережності можна, як відомо, зламати і такі частини тіла, які до переломів не надто схильні ;-). І якщо надлишкової аерацією, наприклад, нашкодити акваріуму складно, то надлишок СО2 запросто здатний потруїти ваших риб і креветок, тому контроль за його концентрацією необхідний. І перше, що необхідно придбати перш, ніж ви почнете годувати свої рослини вуглекислим газом - це індикатор його змісту. Оптимальна концентрація СО2 в акваріумі - 5-20 мг / л. Вміст вуглекислоти менше 3 мг / л загрожує рослинам голодом, а 30 мг / л - концентрація, небезпечна для риб і безхребетних.

Карбонатна жорсткість, кислотність води і концентрація СО2 - це взаємозалежні параметри, тому знаючи два з них можна визначити третій. Більш точно зрозуміти, яка концентрація СО2 в вашому акваріумі, вам допоможуть індикатори карбонатної жорсткості (kH) і кислотності (pH) води, а також ось така таблиця:

Більш точно зрозуміти, яка концентрація СО2 в вашому акваріумі, вам допоможуть індикатори карбонатної жорсткості (kH) і кислотності (pH) води, а також ось така таблиця:

За допомогою лічильника бульбашок необхідно відрегулювати подачу вуглекислого газу з вашої системи в акваріум так, щоб його зміст знаходилося в «зеленій» області. Якщо ваш акваріум стабільний, то зазвичай буває достатньо раз на місяць-два відрегулювати по індикатору, запам'ятати швидкість подачі газу в бульбашках в хвилину, і в подальшому просто підтримувати подачу з цієї постійною швидкістю. На ніч подачу СО2 потрібно відключати (вручну або автоматичним клапаном), інакше вночі pH води буде сильно знижуватися.

Можна спростити процедуру, придбавши скляний індикатор вмісту СО2 у воді, так званий «дроп-чекер». Колір рідини в ньому змінюється в залежності від концентрації вуглекислого газу, і означає те ж саме, що і кольору в табличці на малюнку: жовтий - багато СО2, блакитний - мало, а зелений - в самий раз. До жовтого забарвлення краще не доводити ніколи: зазвичай рідина в дроп-чекер жовтіє вже тоді, коли концентрація перевищила небезпечний для риб рівень. Врахуйте ще, що «дроп-чекер» - прилад досить «гальмівний», і реагує на зміни не відразу, тому після зміни швидкості подачі газу треба почекати півгодини, перш ніж його свідчення почнуть відповідати реальності. Індикаторна рідина в дроп-чекер працює до трьох місяців, потім вона блідне, мутніє, і вимагає заміни. До речі, що продаються в зоомагазинах рідини для дроп-чокерів різних брендів цілком взаємозамінні (їх склад абсолютно однаковий).

Багато літературні джерела радять при звичайній в наших акваріумах карбонатної жорсткості близько kH = 4 встановлювати швидкість подачі вуглекислого газу близько 5 бульбашок в хвилину на кожні 50 літрів обсягу акваріума. Зрозуміло, що ця цифра є приблизною, але регулювати подачу за індикаторами краще, почавши саме з неї. інакше знову-таки є ризик "переборщити".

Звідки ж взяти СО2?

Отже, з усього вище викладеного ми зрозуміли, що раз СО2 в акваріумі так вже необхідний, а рибки виділяють його недостатньо, то слід подавати його примусово. Але звідки його взяти? Існують безліч варіантів. Якщо у вас маленький акваріум на 10-30 літрів, і ви більшу частину дня перебуваєте поруч з ним, то ніякої генератор СО2 вам не потрібен взагалі: в таку баночку досить 2-3 рази на день акуратно виливати в акваріум 20 мл чарочку звичайнісінької питної газованої води з пляшки (мається на увазі не солодкої, що не солоної і не мінеральної). Краще брати найдешевшу, яку роблять з водопровідної води, - там гарантовано немає шкідливих добавок. Якщо ж у вас акваріум побільше, то знадобиться генератор вуглекислого газу, арматура для його подачі, лічильник бульбашок і реактор, що забезпечує його розчинення у воді в потрібній концентрації. Почнемо з генераторів.

Генератор бродіння

Найстаріший з існуючих в акваріумістики способів отримання вуглекислого газу - метод бродіння, заснований на реакції цукру і дріжджів. Принцип відомий і зрозумілий усім: дріжджі в водному розчині поїдають цукор, перетворюючи його в спирт і вуглекислий газ. Якщо проводити процес в герметичній ємності, то через трубочку з неї отриманий СО2 можна подавати в акваріум. Переваги дріжджового методу зрозумілі - «дешево і сердито»: цукор і дріжджі коштують копійки, змушують бражку вміє кожен, і, здавалося б, ніяких витрат. Але все не так просто!

По-перше, дріжджі поїдають цукор досить швидко, і СО2 нормально виділяється тільки в перші пару днів. Потім в розчині закінчується цукор, а самі дріжджі отруюються утворюється спиртом і гинуть. Для того, щоб уповільнити процес, акваріумісти придумали безліч різних хитрощів: від банального «змішати, але не розмішувати» (щоб цукор розчинявся поступово) до додавання соди і різного роду загусників (желатину, агару, крохмалю), що ускладнюють дріжджовим клітинам шлях до жаданого цукру . Але навіть сама просунута бродилка «булькаючої» СО2 не більше двох-трьох тижнів, після чого її все одно треба розбирати, зливати дурнопахнущей вміст і заправляти за новою.

По-друге в період інтенсивного бродіння в реакторі утвориться органічна піна, яка може, потрапивши в акваріум, викликати в ньому «біохімічну катастрофу», тому вуглекислий газ з такого апарату потрібно обов'язково пропускати через «склянку Дрекселя», щоб піна, краплі, і інше залишилися в ній і не дійшли до акваріума. Найкраще на дно такої склянки налити трошки розчину питної соди, щоб СО2 булькотів крізь нього, очищаючись не тільки від піни, а й від парів спирту, оцтової та інших кислот, що утворюються при бродінні.

По-третє, якщо пропустити закінчення бродіння, то надлишковий тиск газу в реакторі може змінитися недостатнім, і замість подачі газу в акваріум може почати надходити вода з акваріума в реактор. А значить - потрібен зворотний клапан, який перекриває трубку в такій ситуації.

Нарешті, по-четверте швидкість виділення газу при бродінні дуже нестабільна, залежить від температури навколишнього середовища, сорту та якості дріжджів і безлічі інших чинників, і її доведеться постійно контролювати за лічильником бульбашок, на початку процесу обмежуючи надходження газу в акваріум, а в кінці - відкриваючи на повну.

Справедливості заради слід сказати, що оскільки серед акваріумістів досить багато шанувальників "бродильного" методу, який вважається екологічно чистим і природно-природним, то деякі відомі виробники акваріумного обладнання, йдучи назустріч їхнім переконанням, випускають промислові набори для отримання СО2 бродінням. Як правило, до складу цих наборів входить змінна бутель з "биогелем" (розчином цукру і спеціального згущувача) і спеціальні "повільні" дріжджі, а також всі необхідні аксесуари. Вміст бутля працює зазвичай близько місяця, після чого доведеться купити нову бутель.

Приклад такого набору:

Змінна бутель:

Загалом, простота і дешевизна «бражки» на перевірку виявляються удаваними, а турбот вона вимагає постійних. Які ж ще варіанти існують?

хімічний спосіб

Другий спосіб отримання СО2 - набагато менш поширений в акваріумістики. Він заснований на хімічній реакції між гідрокарбонатами або карбонатами (питна сода, вапно, поташ, крейда, мармур, яєчна шкаралупа, доломіт, і т.д.) і кислотами (оцтової, соляної, лимонної, і ін.), При якій інтенсивно виділяється вуглекислий газ. Для того, щоб контролювати швидкість реакції і обсяг виділяється СО2, процес проводять зазвичай в досить складному агрегаті, званому «апарат кіп» (його класичний лабораторний варіант показаний на малюнку), в якому можна тонко регулювати реакцію між твердим карбонатом і рідкої кислотою. Переваги методу - дешевизна вихідних компонентів. Недоліки - в общем-то ті ж самі, що і у методу бродіння: складність регулювання процесу, необхідність періодично міняти реактиви (вапно і кислота витрачаються), а також потрібність тих же самих захисних пристосувань - склянки Дрекселя і зворотного клапана - тому що хімічний СО2 теж здатний виносити з собою сліди кислоти та інших шкідливих компонентів, а потрапляння акваріумний води зворотним ходом в апарат здатний його зіпсувати.

екзотичні способи

На них ми докладно зупинятися не будемо, скажемо лише, що вони існують. Це отримання СО2 за допомогою електролізера, порошкового генератора, TPV-апарату, гидрокарбонатного термореактор, і інших дивних пристосувань, застосування яких у побутовій акваріумістики не тільки складно, але і, при відсутності досвіду, може бути небезпечно. До подібної ж екзотики слід віднести, мабуть, і випарники «сухого льоду» (твердої вуглекислоти), здатні в невмілих руках привести в вибуху і обмороження. З промислової екзотики можна відзначити випускаються деякими фірмами таблетки для насичення води вуглекислотою. Складаються такі таблетки, як правило, з карбонату кальцію і сухий органічної кислоти, а також сповільнювачів і мінеральних добавок. Будучи вміщеній в акваріум (або в спеціальний прилад - карбонатор, що встановлюється на дно), такі таблетки поступово розчиняються, виділяючи в воду СО2. Однак, контролювати цей процес неможливо, і їх ефективність викликає обґрунтовані сумніви.

Приклад таких таблеток:

Що ж залишається? Чи не найдешевше, зате найсучасніше і надійне рішення: подавати СО2 з балона ...

балонні системи

Сьогодні найпоширенішими і надійними є балонні системи, що подають СО2 в акваріум з одноразових або багаторазових (заправляються) газових балонів.

Одноразові балончики, схожі на аерозольні, об'ємом від 100 до 500 мл - гарне рішення для маленьких акваріумів. З такого балончика раз в день, вранці, наповнюється вуглекислим газом реактор типу «дзвін» або «перевернутий стаканчик» (про типи реакторів ми розповімо трохи нижче) і протягом дня цей обсяг поступово розчиняється і використовується рослинами. Газа в такому балончику вистачає приблизно на місяць-два, залежно від інтенсивності використання.

Приклад такого набору:

Балончик для нього:

Для зовсім маленьких нано-акваріумів випускаються СО2-системи зі змінними балончиками, схожими на балончики для старо-радянських сифонів з газованою водою або для пневматичних пістолетів, наприклад, такі:

Системи під "сифонні" балончики:

Балончики для них:

Альо найбільш розповсюджені Багаторазові заправляють балони з редуктором. У таких балонах ємністю від 1 до 200 літрів СО2 знаходиться в виде Рідини під лещата. Для подачі з них газу в акваріум потрібен двоступеневих редуктор, что зніжує Тиск до розумного. Зазвичай він забезпечений двома манометрами, один з яких показує тиск в балоне (і дозволяє контролювати, скільки ще вуглекислоти в ньому залишилося) а другий - тиск на виході.

Приклад редуктора:

Регулюється подача газу голчастим клапаном (краном тонкого регулювання) і спеціальним електромагнітним клапаном, зазвичай входять до складу акваріумних балонних СО2-комплектів - вони дозволяють автоматизувати регулювання подачі газу, встановлювати добові режими і відключати його подачу на ніч (коли його все одно нікому споживати). Обов'язково знадобиться вам лічильник бульбашок (для чого - ми вже розповідали вище) і зворотний клапан, що запобігає засмоктування акваріумний води в редуктор (який від води може легко вийти з ладу).

Голчасті клапани:

Електромагнітні клапани:

Лічильники бульбашок:

Зворотні клапани:

CO2-реактори, розпилювачі і дифузори

Отже, спосіб генерації СО2 обраний (сподіваюся, що це все-таки балон, а не "бродилка"!), Аксесуари підібрані, і залишається останній штрих - як подавати СО2 в акваріум, щоб він розчинявся у воді, а не вивітрюється з неї в приміщення? Зрозуміло, звичайні розпилювачі, за допомогою яких ми аеріруя воду - категорично не підходять! З їх допомогою ми будемо насичувати газом не акваріум, а приміщення, в якому він стоїть. Потрібні спеціальні пристосування, які в акваріумістики називаються збірним терміном "СО2-реактори". Почнемо з найпростіших.

"Дзвін" або "перевернутий стаканчик". Власне, що це таке - зрозуміло з назви. Зазвичай це невелика пластмасова або скляна ємність, яка заповнюється водою, поміщається в акваріум відкритою стороною вниз (прикріплюємо до стінки за допомогою присоски) і заповнюється газом з балона. Протягом світлового дня газ з стаканчика поступово розчиняється, витрачається, а ввечері стаканчик знову наповнюється водою, з тим щоб з ранку операцію повторити. Такий СО2-реактор годиться тільки для самих маленьких нано-акваріумів, тому що ефективність його невелика. основна перевага "дзвони" - з його допомогою неможливо "переборщити" і створити в ємності концентрацію СО2, небезпечну для риб.

Дерев'яний дифузор - розпилювач деревини листяних порід (використовується зазвичай горобина, береза, верба або липа). Такий дифузор (на відміну від звичайного розпилювача для подачі повітря) створює дрібні бульбашки газу, що полегшують його розчинення. Перевагою таких розпилювачів є простота в поєднанні зі значною ефективністю. Недоліки - необхідність подачі газу під досить високим тиском (інакше таку паличку важко "продавити"), змінна продуктивність (деревина поступово розбухає і псується) і недовговічність (заміна потрібна кожні 2-3 місяці). Такий дифузор можна зробити самому, а можна купити готовий:

Склокерамічні і мембранні дифузори

Це найпоширеніший і різноманітний тип реакторів для розчинення СО2. Об'єднує їх все принцип дії: газ подається в розташовану під водою скляну ємність, верхня частина якої закрита напівпроникною мікропористим скляним диском, керамічної пластиною або пластиковою мембраною. В її поверхні є дрібні отвори, крізь які газ з працею повільно продавлюється в воду у вигляді найдрібніших бульбашок. Тиск подачі регулюється таким чином, щоб бульбашок газу було мало (а не так, як на малюнку зліва!), І вони б не долітали до поверхні води, розчиняючись повністю в її товщі.

дифузори:

Ще один тип реакторів - це так звані "бульбашкові драбинки". Це скляні або пластикові прозорі лабіринти, в яких кожен пухирець СО2, запущений знизу, поступово піднімається сходами або по спіралі, повільно проходячи крізь товщу води і розчиняючись в ній по дорозі. При правильному налаштуванні "драбинки" жоден бульбашка не повинен доходити до останньої її сходинки, або ж доходити вже таким маленьким, що не має шансів потрапити на поверхню води. Штука ця може і громіздка, але в декоруванні зазвичай не потребує, тому що само по собі спостереження за піднімаються по лабіринту бульбашками - видовище справді медитативний! :-) драбинок таких випускається безліч, різних форм і розмірів. Їх перевага - не тільки в гіпнотичному повільному танці бульбашок, але і в тому, що для них (на відміну від дерев'яних і мембранних дифузорів) не потрібно надлишковий тиск газу, що дозволяє використовувати їх разом з генераторами "бражного" типу. Чи не потрібен їм і окремий лічильник бульбашок - їх легко порахувати з секундоміром на вході в реактор.

Відео 1

Відео 2

Реактори типу "драбинка" або "спіраль":

Найбільш технічно просунуті реактори подачі СО2 - це активні помпи. Конструкції таких реакторів дуже різноманітні, кожен виробник патентує свої технічні рішення, але принцип їх роботи один? Назустріч бульбашок газу, що біжить по трубці або драбинці, за допомогою помпи подається протитечія води, що гальмує їх рух і прискорює розчинення. Перевага таких реакторів - максимальна ефективність (весь СО2 переходить в розчин і не вивітрюється) і відсутність потреби в надмірному тиску газу. Недолік - мабуть, зайва технічна складність, надмірна для виконуваної функції. Проте, найсучасніші системи подачі СО2 від кращих світових брендів комплектуються саме активними помповими реакторами.

Приклади активних помпових реакторів від декількох виробників:

Товари, згадані в статті, ви можете купити в супермаркетах Аква Лого. Ціни і наявність товару ви можете подивитися в прайс-листі.

На закінчення, хочу порекомендувати усім зацікавленим темою подачі СО2 в рослинний акваріум, класичну статтю шведських акваріумістів, коротко і зрозуміло пояснює наукові основи цього процесу:

© Аква Лого
Андрій Клочков

© Аква Лого   Андрій Клочков

Поля, відмічені знаком *, обов'язкові для заповнення.

Чому CO2 в акваріумі - дефіцит?
Звідки ж взяти СО2?
Що ж робити, щоб цього не сталося?
Чому?
Чому проблеми з вуглекислотою виникають в акваріумі, але не виникають в природі?
Звідки ж взяти СО2?
Але звідки його взяти?
Які ж ще варіанти існують?
Конструкції таких реакторів дуже різноманітні, кожен виробник патентує свої технічні рішення, але принцип їх роботи один?