WATERBEHEER 1. Inleiding. Vergeleken met 20 jaar geleden is het waterbeheer van het aquariumwater in een tropisch zee-aquarium sterk verbeterd. Dit was te danken aan de voortschrijdende techniek en de toenemende kennis over het zee-aquariummilieu. Op deze punten is de hobby een volwaardige liefhebberij geworden. Niet alles ontwikkelde zich echter positief. Het leidingwater verslechterde en derhalve ook het - met kunstmatig zeezout aangemaakte - aquariumwater. De filtermogelijkheden daarentegen werden steeds geavanceerder. De hobby werd geconfronteerd met kwalitatief betere en als gevolg van de energieschaarste vaak ook zuiniger apparatuur. Een onderdeel van deze ontwikkelingen betrof ook de filtersystemen. Steeds meer kwam men ook tot het besef dat het leven van de dieren die wij in aquaria houden verlengd kon worden indien we de omstandigheden waaronder de dieren moeten leven verbeteren. De kennis van de processen die zich in zee en grote publieke aquaria afspelen nam toe en als gevolg hiervan kwamen steeds meer hobbyisten hiervan op de hoogte. In paragraaf 2 is omschreven hoe met één der belangrijkste onderdelen van het waterbeheer, de zuurgraad of het pH-gehalte, kan worden omgegaan. Het is noodzakelijk om de pH die in zeewater 8,3 bedraagt in het aquarium niet te veel te laten afwijken. De derde paragraaf bevat informatie over het hoe en waarom van het op peil houden van het calciumgehalte in het zee-aquarium. De drie volgende paragrafen bevatten informatie over respectievelijk "Nitraat in zeewater", de "De hardheid van zeewater" en "Kalk in het zeewater". In paragraaf 6 tenslotte is na een korte weergave van het hoofdproces dat zich in het algemeen in aquaria afspeelt, aangegeven hoe een filter optimaal kan functioneren, rekening houdende met de in de daaraan voorafgaande paragrafen. Hierbij is als uitgangspunt aangehouden dat er een filter aanwezig is. De reden is dat het aquariummilieu via het filter het best beïnvloedt kan worden. Dat ook op andere wijzen een optimaal aquariummilieu kan worden bereikt, is uiteraard niet uitgesloten. Dit heeft naast de keuze van het filter te maken met diverse variabelen zoals inhoud aquarium, hoeveelheid vissen, lagere dieren en levend steen, welke verlichting is gekozen, wel of geen eiwitafschuimer, etc. Afbraak van de eindprodukten van voornamelijk vissen tot een onschadelijk eindprodukt is de hoofdfunctie van een filter. 2. Beïnvloeding van de zuurgraad (pH) Bij het in stand houden van een zee-aquarium speelt een goede waterkwaliteitsbeheersing een belangrijke rol. Doelstelling van de waterkwaliteitsbeheersing zou eigenlijk moeten zijn: "Het behouden van een zo natuurlijk mogelijke samenstelling van zeewater in ons zee-aquarium". Processen die de waterkwaliteit in zee-aquaria kunnen beïnvloeden zijn: - de aanvoer van zuurstof en de afvoer van kooldioxide; - de mineralisatie van organische afvalstoffen; - omzetting van het in het biologisch filter gevormde nitraat tot stikstof. 2.1 De aanvoer van zuurstof en de afvoer van kooldioxide Zeewaterorganismen nemen zuurstof op uit het water en geven hieraan kooldioxide af. Ook bij mineralisatie (afbraak tot in hoofdzaak kooldioxide, water en ammoniak) van organische afvalstoffen, incl. de omzetting van ammoniak tot nitraat in de biologische filters wordt zuurstof aan het water onttrokken en ontstaat kooldioxide. Door beluchting en een sterke stroming is het betrekkelijk eenvoudig het zuurstofgehalte in zee-aquaria goed op peil te houden. Tegelijkertijd met de aanvoer van zuurstof wordt dan, zij het minder efficiënt, gevormde kooldioxide afgevoerd naar de atmosfeer. In elk aquarium ontstaat daarbij een zekere mate van evenwicht tussen de vorming van kooldioxide en de afvoer, waarbij het kooldioxidegehalte in grote, niet te goed beluchte zee-aquaria, gemakkelijk kan oplopen tot enkele mg/l. Deze sterke verhoging van het kooldioxidegehalte boven het natuurlijke gehalte van ongeveer 4 mg/l heeft een belangrijke invloed op het carbonaatevenwicht en daarmee op de pH van zee-aquaria. Afhankelijk van de beluchting zal het kooldioxidegehalte in zee-aquaria hoger of lager zijn, met als resultaat een pH die meer of minder van de natuurlijke pH van 8,3 zal verschillen. Om veranderingen in het carbonaatevenwicht tegen te gaan en daarmee de pH in zeewater te stabiliseren, kan naast een goede beluchting ook getracht worden kunstmatig de pH te stabiliseren. De meest bekende methode daarbij is het gebruik van kalkfilters.
2.2 Stabilisatie van de pH door het gebruik van kalkfilters Natuurlijk zeewater is aan het oppervlak ongeveer verzadigd met kalk (calciumcarbonaat). Bij het gebruik van kalkfilters in zee-aquaria kan als gevolg van het verhoogde kooldioxidegehalte, extra kalk in oplossing gaan. Kooldioxide reageert met kalk onder de vorming van extra bicarbonaat. Het gevolg is een aanzienlijk beperkter daling in de Ph van het zeewater dan zonder kalkfilter. De prijs die hiervoor betaald moet worden, is een stijging van het calciumgehalte in het zeewater. Het enige wat men in principe moet doen is het filtermateriaal door kalk (b.v. koraalgrind) te vervangen en de stabilisatie van de pH regelt zich vanzelf. Het nadeel is vooral het "uitgewerkt" raken van het kalkfilter door bedekking van de kalkdeeltjes met het zeer slecht oplosbare calciumfosfaat (fosfaat ontstaat onder meer bij de afbraak van organische afvalstoffen) en de verstoring van de natuurlijke calcium-magnesiumverhouding in het zeewater door de stijging van het calciumgehalte. Om de stijging van het calciumgehalte in het zeewater te vermijden kan er ook gebruik gemaakt worden van soda. 2.3 Stabilisatie van de pH door toevoeging van soda Door het toevoegen van soda (natriumcarbonaat) kan het gehalte aan bicarbonaat in het zeewater kunstmatig verhoogd worden. Het effect is wat betreft bicarbonaat vergelijkbaar met het kalkfilter. Kooldioxide reageert nu met soda onder vorming van bicarbonaat. Het gevolg is ook een aanzienlijk beperkter daling in de pH van het zeewater dan in ongestabiliseerde toestand. Het nadeel van de stabilisatie van de pH door het toevoegen van soda is de nauwkeurigheid waarmee een en ander dient te geschieden. Zonder goede meting van de alkaliniteit van het zeewater en de pH is een goede dosering moeilijk. Deze methode is dan ook alleen aan te raden als laatste redmiddel. Voeg dan om de dag een halve eetlepel soda (bij een aquarium van ongeveer 400 liter) toe aan het aquarium en meet vervolgens de pH nauwkeurig. Herhaal deze procedure tot uw pH is hersteld (8,3). Bij te grote dosering kunnen uw lagere dieren hierop reageren. Vooral Clavularia (sterpoliep) is een goede graadmeter. De poliepen verdwijnen dan voor enkele dagen. 2.4 Invloed van de nitraatvorming op de pH Bij de afbraak van organische afvalstoffen in het biologisch filter ontstaat naast kooldioxide en water ook ammoniak. In de zuurstofrijke biologische filters wordt dit voor vele zeewaterorganismen giftige ammoniak omgezet in het veel minder schadelijke nitraat (denitrificatie). Deels ontwijkt dit uiteindelijk als stikstofgas. Als gevolg van de omzetting van de ammoniak tot nitraat wordt dus bicarbonaat aan het water onttrokken en ontstaat een ophoping van nitraat. Naarmate zich meer nitraat ophoopt zal het bicarbonaatgehalte dalen met als resultaat een pH-daling. Conclusie: " Stabilisatie van de pH in een goed belucht zee-aquarium bij voorkeur met een kalkfilter of door toevoeging van soda is dus onmisbaar " 3.Nitraat in zeewater Nitraat ontstaat uit afvalstoffen van vissen en lagere dieren, als laatste schakel in de biologische reiniging van het aquariumwater. Dit is een belangrijk aspect van de beheersing van de waterkwaliteit. De uitscheidingsprodukten van onze dieren worden onder zuurstofrijke omstandigheden door bacteriën afgebroken tot nitraat. Lagere dieren zijn aanmerkelijk gevoeliger voor nitraat dan vissen, die zich zonder veel moeite kunnen aanpassen aan een hoger nitraatgehalte. Een hoger nitraatgehalte wordt echter vooral gevaarlijk als zuurstofarm water aanwezig is. Voor de kwantitatieve vaststelling van nitraat in zeewater zijn in de handel testen te verkrijgen die een redelijk nauwkeurige indicatie geven. Op koraalriffen zal men nauwelijks een concentratie boven 0,2 mg N/l aantreffen. Deze hoeveelheid kan echter slechts dienen als vergelijking en niet als goede waarde, omdat het leidingwater al waarden heeft tot 40 mg N/l. Het nitraat is in het zee-aquarium vrij goed onder controle te houden, namelijk: - door middel van waterverversen; - met aktieve denitrificatie (DNF-filters); - passief met algenfilters (oogsten van grote hoeveelheden Caulerpa); - met spontane denitrificatie in levend steen;
- door het water over een met zand gevulde emmer te laten lopen (1 in- en 1 uitloop); Samengevat: " Er zijn bacteriën, mits in de juiste omstandigheden verzorgd, die nitraat oppeuzelen en een zuiver stikstofgas afgeven (=denitrificatie). 4.Kalk in het zeewater. In zee-aquaria meet men in het algemeen de pH, het nitriet- en het nitraatgehalte. Het calciumgehalte wordt minder vaak gemeten. Toch is dit belangrijk. Veel lagere dieren hebben calcium nodig om hun lichaam of schaal op te bouwen. Te denken valt hierbij aan de bekende doopvontschelpen, de kalknaaldjes in het lichaam van de lederkoralen en niet in het minst ook aan de steenkoralen. Krijt, marmer, schelpen, het is allemaal kalk. Kalk komt in de natuur voor in verschillende vormen, waarvan calciet en aragoniet de belangrijkste zijn. Aragoniet lost beter op in water. Vele zeedieren maken ook kalk. De koralen bijvoorbeeld bestaan uit aragoniet, oesterschelpen en zeeëgels uit calciet. Aragoniet vinden we vooral in warmere wateren. Ook is er de consumptie van calciumcarbonaat door kalkwieren, die vervolgens weer calcium produceren. Calcium wordt daarnaast voor de vorming van calciumcarbonaat aan het water onttrokken, hetgeen in ons kleine "Huiskamerzeetje" een probleem kan vormen. Nu bindt calcium zich gemakkelijk met fosfaat. Het dan ontstane calciumfosfaat slaat neer. Het afval (detritus) dat we zien onderin de compartimenten van filtersystemen, achter de stenen in ons aquarium. Het bestaat voor een substantieel deel uit calciumfosfaat. Het verwijderen van het detritus is een noodzaak wil men op den duur een goed aquariummilieu houden. De vraag is nu welk soort kalk geschikt is voor ons filter? Geschikt is koraalgruis (grof of fijn), foraminiferenzand en ongebrand gruis van oesterschelpen. Oesterschelpen en koraalgruis hebben tijd nodig om de organische verontreinigingen die ze altijd bevatten, goed af te breken. De kalk werkt niet onbeperkt door en van tijd tot tijd moet een gedeelte worden vervangen. De pH kan door een kalkfilter redelijk gestabiliseerd worden, maar zal toch onder de 8 dalen. Hoe komt het kalk in het filter tot oplossing? Goed zeewater is meestal oververzadigd aan kalk. In het filter zitten kalkkorrels met een slijmige laag er omheen, vol met nitrificerende bacteriën. In die laag ontstaat het salpeterzuur en dat moet meteen door de kalk worden gepakt. Wat niet door de kalk onder de bacteriënlaag wordt geneutraliseerd, komt in het water terecht. Het tast daar alleen maar het bufferend vermogen van het water aan. Zelfs als het zo kon zijn, dat het een volgend kalkkorreltje bereikte, zou het toch eerst de bacteriënlaag moeten passeren om de kalk te bereiken. Uit proeven is gebleken dat dit niet lukt. De conclusie kan luiden: " Kalk is dus onmisbaar in het biologisch filter; de pH daalt met de aanwezigheid van kalk niet zo snel en de nitrificatie verloopt beter ". In de meeste gevallen zien we dus dat in de aquaria het calciumgehalte daalt. Om het calciumgehalte op peil te houden, kunnen we enkele eenvoudige kunstgreepjes uithalen, t.w.: - periodiek (eens per maand) 10 tot 15% waterverversen; - meer kalkhoudend materiaal in de filters gebruiken. Het gebruik van bioballen, keramische pijpjes, etc. is zeker niet fout. Kapot geslagen levend steen en schelpen zijn echter beter voor het op peil houden van het calciumgehalte. - met water aangemaakt calciumcarbonaat (kalkwater) toevoegen; - calciumchloride (voorzichtig) toevoegen; 5. De hardheid van zeewater 5.1 Totale hardheid De totale hardheid wordt bepaald door het gezamenlijke gehalte aan calcium en magnesium in water. Voor zeewater komen er nog kleine hoeveelheden barium en strontium bij. Er zijn vele setjes te koop om mee te meten en vele manieren om het meetresultaat weer te geven. De totale hardheid van "Standaard-zeewater" is 65,5 mmol/l, hetgeen overeenkomt met 367 duitse hardheidsgraden. In leidingwater is de hardheid veel lager, namelijk 4-20 Duitse graden. Dit wordt dan vooral veroorzaakt door het calciumgehalte. De bekende setjes om de totale hardheid te meten gaan tot ongeveer 25 graden en zijn dus totaal ongeschikt voor zeewater. Daar komt nog bij dat het meten van calcium en magnesium voor de zee-aquariaan geen enkele zin heeft.
5.2 Carbonaathardheid. Vroeger werd dit ook wel tijdelijke hardheid genoemd, omdat je het door koken kan verwijderen. Het heeft namelijk te maken met het koolzuur-, bicarbonaat- en carbonaatgebeuren in het water. Carbonaat en bicarbonaat zorgen voor het zwak basische karakter van zeewater en het bufferende (pHstabiliserende) vermogen Wat gebeurt er nu in een zee-aquarium met de carbonaathardheid? De door de dieren en bacteriën uitgescheiden kooldioxide veroorzaakt een langzame daling van de pH. Vervelender is echter het feit dat denitrificerende bacteriën in de bak eigenlijk geen nitraat maken, maar salpeterzuur. Dat is een sterk zuur dat een onomkeerbare aanslag pleegt op het bufferend vermogen van het zeewater. Door de kooldioxidevorming is het echter al eerder zo ver. Als het zover is gekomen, is de pH al onder de 7 gedaald! Als het bufferend vermogen is opgebruikt, daalt de pH snel verder. Er is maar één manier om het bufferend vermogen (de carbonaathardheid dus) te herstellen, namelijk door het toevoegen van carbonaat en bicarbonaat en/of door het in oplossing brengen van kalk (kalk is calciumcarbonaat). Dit laatste kan ook door het water in de bak voortdurend in kontakt te laten komen met kalk, met name in het filter. Daarom is kalk in het filter zo belangrijk! Samengevat: De meting van de totale hardheid is voor de zee-aquariaan absoluut zinloos en met de gebruikelijke setjes niet een mogelijk. De meting van de carbinaathardheid is wel mogelijk en ook zinvol. Het leert ons iets over het bufferend vermogen. 6. De funkties van een filter. Waarom moet er eigenlijk een filter bij een zee-aquarium? Om deze vraag te beantwoorden is het noodzakelijk om even stil te staan bij de funktie van een filter. Het proces dat in het gehele systeem (aquarium en filter) plaatsvindt, komt in het kort op het volgende schema neer.
VISSEN
LAGERE DIEREN
ANDERE ORGANISMEN
AMMONIAK
NITRIET
NITRAAT
STIKSTOFGAS Het hierboven geschetste proces wordt in stand gehouden door aerobe (zuurstofbehoevende) bacteriën en anaerobe (geen zuurstofbehoevende) bacteriën. In de vorige paragrafen is beschreven welke handelingen moeten worden uitgevoerd om het aquariumwater zo optimaal mogelijk te houden. Veel zaken hebben betrekking op het filter. De functies die het filter vervult komen in het kort in feite neer op het afbreken van schadelijke stoffen die in het aquarium gevormd worden uit de afvalstoffen van vissen en in mindere mate lagere dieren. De bacteriën in het filter en de bak breken de schadelijke stoffen af dan wel zetten deze om en zijn als zodanig onontbeerlijk om het kunstmatige aquariummilieu op een aanvaardbaar peil te houden. Van groot belang in dit systeem is uiteraard het gebruik van een eiwitafschuimer. Deze dient zeker niet te krap bemeten te zijn.
7.Tips voor een goed functionerend filter U dient alle moeite te doen om uw bacterinbestand op te bouwen en naderhand op een aanvaardbaar peil te houden. Nitraat en afvalstoffen worden hiermede eveneens op een acceptabel peil gehouden. Hierbij kan worden aangetekend dat een gering nitraatgehalte een weinig schadelijk is, mits uw aquarium goed onderhouden wordt. Dus geen overmatig vissenbestand, een goed werkend filter, geen overmatige doses voer, geen grote opeenhopingen van vuil (detritus)onder in filtercompartimenten bijvoorbeeld en regelmatig waterverversen. Dit laatste heeft in het algemeen ook een gunstige invloed op de pH. Het in de vorige paragraaf summier weergegeven proces vindt zowel in onze bak als ons filter plaats. De laatste stap in dit proces wordt ook wel het denitrificatieproces genoemd. Voor dit laatste deelproces is organisch materiaal (bacteriën) nodig. Een hiervoor ontworpen speciaal denitrificatiefilter wordt in de praktijk echter toch weinig gebruikt. Een andere funktie die het filter vervult is dat de zuurgraad, de pH, door het filter op peil kan worden gehouden. Dit wordt het beste bereikt door in de één of andere vorm kalk - b.v. schelpgrit - in het filter te doen. Het plaatsen van aquariumkool in het filter is alleen dan relevant wanneer u troebel water blijft houden of als het water een licht geelachtige kleur heeft. Na circa 24 tot 36 uur is uw water glashelder. Helaas is de werking van aquariumkool tijdelijk. Wel blijft het functioneren als gewoon filtermateriaal. In een goed draaiend zee-aquarium zijn deze processen min of meer in de hand te houden. Hierbij vervult het filter (incl. andere apparatuur zoals de eiwitafschimer) de belangrijkste funktie. Met name de keus van het juiste filtermateriaal is hier belangrijk. Dit dient niet te klein te zijn, een onregelmatige vorm te bezitten (oppervlakvergroting) en niet in te dikke lagen in de filterkompartimenten te liggen. Goed filtermateriaal hiervoor is bijvoorbeeld oestergrit en (wat minder) de bekende keramische pijpjes. Knikkers, kiezelstenen en de bekende bruine korrels uit de hydrocultuur voldoen niet echt goed. Ander materiaal zoals brokjes steen en de blauwe duplo bioballen zijn op zich niet slecht. Ze werken niet slechter of beter dan ander materiaal. Hun voordeel is dat ze simpelweg een relatief groot oppervlak bezitten. Essentieel is namelijk dat het filtermateriaal een zo groot mogelijk oppervlak heeft - meer bacteriehechting - en dat een goede, niet te snelle doorstroming - in verband met het voorkomen van bacterie-afbraak - gewaarborgd is. Een ander belangrijk aspect is dat het filtermateriaal in een compartiment niet dikker mag zijn dan circa tien cm. Om zuurstofopname en dus de afvoer van kooldioxide in het filter te bevorderen is het nuttig om met behulp van een luchtpompje de filtercompartimenten te beluchten. Een bruissteentje onder de filtermassa of eventueel tussen de beide wanden van een overloopschot ondersteund het gehele afbraakproces. In een droog- natfilter is deze functie uiteraard voorbehouden aan het "Droge" gedeelte van het filter. De momenteel heersende visie is dat een filter wel van belang is maar dat aan een eiwitafschuimer met een ruim voldoende capaciteit meet belang moet worden gehecht. Het filter met 3 of 4 filtercompartimenten is min of meer achterhaald. Eén groot compartiment is voldoende. Welk filter je ook kiest, het belangrijkste is dat er, behalve in het filter, ook in de bak voldoende substraat (levend steen) aanwezig is en dat het vissenbestand, in feite de afvalproducent, hierop is afgestemd. Mochten we toch nog teveel nitraat in ons zee-aquarium krijgen, dan zijn er enkele methoden om dit kwijt te raken. Deze zijn: -water verversen; -algen/caulerpa oogsten; -denitrificatie ( afbraak tot stikstofgas). U begrijpt dat het dus wel van belang is dat u een op uw aquarium en op te bouwen dierenbestand afgestemd filter aanschaft. Te kleine filters hebben onvoldoende capaciteit en te grote filters hebben een dermate overcapaciteit dat het zonde van de ruimte is die deze in beslag nemen. Vanwege een waarschijnlijk te geringe aanvoer van afvalstoffen zal hier ook geen optimaal functionerend bacteriënbestand ontstaan.
