Die Gesamthärte im Süßwasseraquarium erhöhen

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade dann, wenn es darum geht, den Fischbesatz auszuwählen, wird der speziell der Gesamthärte eine besondere Bedeutung zugerechnet. Was ist aber die Gesamthärte? Wie kann man sie senken oder erhöhen? Welche Rolle spielt sie im Aquarium? Diese und weitere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

In anderen Artikeln haben wir uns bereits damit befasst, was die Gesamthärte ist, wie die Gesamthärte gemessen wird und man sie im senken kann. Hier soll es nun darum gehen, die Gesamthärte zu erhöhen.

Gesamthärte erhöhen

Wie bei jeder Wasseraufbereitung und Veränderung der Wasserchemie muss zuerst die Frage gestellt werden, ob dies überhaupt notwendig ist.

Die Gesamthärte (GH) wird durch Zugabe von Calciumsalzen und/oder Magnesiumsalzen wie Gips (Calciumsulphat CaSO4), Calcium- CaCl2 oder Magnesiumclorid (MgCl2) und Kalkstein (Calciumcarbonat CaCO3) erhöt. Alternativ eignen auch handelsübliche Aufhärtesalzemischungen, die auch die GH anheben.
Auch kalkhaltige Dekoration wie Lochgestein, Marmor und andere kalkhaltige Gesteine, Korallensand, Korallenskellete oder Muschelschalen geben Härtebildner ab. In einem Aquarium mit weich-saurem Wasser sollte sie daher nicht eingesetzt werden.
In mittlahartem bis hartem Wasser und alkalischem pH-Wert ist der Anstieg der Wasserhärte durch kalkhaltige Einrichtungsgegenstände bei regelmäßiger Wasserpflege vernachlässigbar.
Nachgwiesen wird Kalk und damit Calcium- beziehungsweise Magnesiumcarbonat, indem man das betreffende Stück GEstein mit Säure beträufelt. Hierzu ist bei hohem Kalkanteil bereits Essigessenz geeignet, ansonsten auch Mineralsäure haltige Präparate (pH-Minus beziehungsweise Eichenextrakt). Ist Kalk vorhanden, so reagiert die Säure mit diesem unter Bildung von CO2, welches sich durch Bläschenbildung oder Aufschäumen bemerkbar macht.
Allerdings gibt es auch andere Gesteine, die zwar die Härte erhöhen können, sich beim Säuretest aber unauffällig verhalten, da es sich nicht um Carbonate handelt. Verdächtige Stücke sollte man in vollentsalztes (destilliertes) Wasser legen und einge Tage darin belassen. Lässt sich danach eine meßbare Gesamthärte im Wasser feststellen, ist der „Übeltäter“ gefunden.

Gesamthärte mit Gips anheben

Gips (Calciumsulfat CaSO4) ist das Calcium-Salz der Schwefelsäure. Es kommt vielerorts als Gestein mit unterschiedlich hohen Anteilen verschiedener Beimengungen vor. Von Gips geprägte Wässer stechen durch ihre hohe Gesamthärte bei gleichsam verhältnismäßig geringer Karbonathärte hervor. Ein Beispiel für stark Calciumsulfat geprägte Gewässer sind einige der Quelltöpfe im Tal von Cuatro Cienegas, Bundesstaat Coahuila, Mexiko.
Calciumsulfat ist zu etwa 2 Gramm pro Liter bei Raumtemperatur in Wasser löslich. Es ist also ein nur schlecht lösliches Salz. Es erscheint als weißes bis hellgraues Pulver. Eine gesättigte Gipslösung enthält damit etwa 0,015 mol/l oder 15 mmol/l Calicum-Ionen (Ca2+).Das etspricht knapp 82° dGH in einem Liter. Ein Liter gesättige Gipslösung erhöht die Gesamthärte in 100 Liter Wasser also um knapp 1°d. Zur Herstellung der Lösung kann ganz simpler Gips herangezogen werden, wie er in kleinen Gebinden als schnellabbindende Spachtelmasse im Baumarkt oder im Modellbauhandel zu bekommen ist.Weiterhin benötigt man destilliertes beziehungsweise vollentsalztes Wasser.
Die zum Anheben der Gesamthärte in einem bestimmten Wasservolumen um den gewünschten Wert benötigte Menge Gips sollte auf jeden Fall vorher ausfgelöst werden.
Um 100 Liter Wasser die Härte um 10°dGH anzuheben, werden beispielsweise knapp 25 Gramm Gips benötigt. Diese lassen sich in 15 Litern Leitungswasser gut lösen, das dauert durch die schlechte Löslichkeit von Calciumsulfat allerdings. Die Lösung trübt zudem stark ein. Man kann den Lösevorgang durch Umwälzung mittels Membranpumpe und Ausströmerstein oder Kreiselpumpe beschleunigen oder von Hand mit einem Stab rühren oder was einem sonst einfällt.
Die fertige Lösung kann dann langsam beim Wasserwechsel zugegeben werden. Wie immer sollte jede größere Veränderung des Wasserchemismus in mehreren Etappen erfolgen.

Gesamthärte erhöhen mit Bittersalz

Ein weiteres Salz, welches leicht im Handel zu beziehen ist und sich zum Anheben der Gesamthärte eignet, ist Bittersalz oder Magnesiumsulfat MgSO4. Man findet es in Plastikbeutel verpackt in der Gartenabteilung von Baumärkten, in Gärtnereien, oder im landwirtschaftlichen Handel (Raiffeisenmärkte). Es sind grobe, milchig-weiße Kristalle. Magnesiumsulfat löst sich deutlich besser in Wasser als Gips.

Referenzen, weiterführende Literatur und externe Links

weiterführende Literatur:

  • Krause, H.-J. (2007) Handbuch Aquarienwasser – Diagnose, Kontrolle und Aufbereitung. 6. Aufl., bede Verlag, Kollnburg, ISBN 978-3800198771

Die Gesamthärte im Süßwasseraquarium senken

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade dann, wenn es darum geht, den Fischbesatz auszuwählen, wird der speziell der Gesamthärte eine besondere Bedeutung zugerechnet. Was ist aber die Gesamthärte? Wie kann man sie senken oder erhöhen? Welche Rolle spielt sie im Aquarium? Diese und weitere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

In anderen Artikeln haben wir uns bereits damit befasst, was die Gesamthärte ist, wie die Gesamthärte gemessen wird und wie man sie im Süßwasseraquarium erhöhen kann. Hier soll es nun darum gehen, die Gesamthärte gesenkt wird.

Gesamthärte senken durch Verschneiden

Die Gesamthärte senken wir zuverlässig, indem wir Leitungswasser mit Wasser mit weniger gelösten Salzen mischen (verschneiden). Dazu geeignet sind vollentsalztes Wasser, welches man auch zum Beispiel im Supermarkt als „destilliertes Wasser“ kaufen kann, RO-Permeat („Osmosewasser“) und bei guter Qualität auch Regenwasser.
Das Mischungsverhältnis für das gewüschte Ergebnis kann man in einem einfachen Dreisatz errechnen.

Torffilterung

Beim Einsatz von Torf ist immer auch dessen ökologische Brisanz zu berücksichtgn.Zur Gewinnung von Hochmoortorf müssen Moore trockengelegt werden, was die Zerstörung dieser Lebensräume bedingt.
Hochmoortorf ist ein er, schwach-saurer Kationentauscher. Je nach Qualität hat ein Liter Torf eine Kapazität um 250 Härteliter, wobei Schwankungen zwischen 200 und 300 Härteliter normal sind.
Mit einem Liter Torf kann man also die Gesamthärte von 200 bis 300 Liter Wasser um 1°d senken. Äquivalent dazu gilt, dass man ebenso die Härte von 20 bis 30 Liter Wasser um 10° d senken kann. Die als Ionentauscher aktiven Komponeten dabei sind Polygalacturonsäuren in der Zellwand. Sie ermöglicht es den Torfmoosen der Gattung Sphagnum durch Ionentausch auch aus den, nur durch Regen gespeisten und somit extrem nährstoffarmen, Hochmooren Nährstoffe aufzunehmen. Im Tausch gegen, beispielsweise, NH4+ Ca2+, K+, Na+ und Mg2+-Ionen werden äquivalent, also der Ladung entsprechend, Protonen (H+, Wasserstoffionen) an das Wasser abgegeben. Die Torfmoose schaffen so ein sehr saures Milleau, in dem sie, im Gegensatz zu vielen konkurrierenden Arten, überlebenen können.
Diese Eigenschaft des Torfmooses macht man sich in der Wasseraufbereitung zunutze.
Die freigegebene Wasserstoffionen reagieren mit Carbonat- und Hydrogencarbonat-ionen, also der „Karbonathärte“, die dadurch gesenkt wird. Die Gesamthärte kann maximal um den Anteil der Karbonathärte (im eigentlichen Sinne) gesenkt werden.
Torfwasser wirkt nicht nur durch seinen niedrigen pH-Wert, sondern auch durch die enthaltene Fulvosäure sowie Tanninen bakteriozid, also bakterientötend. Ausgeschwemmte, aber unlösliche Huminstoffe wirken des Weiteren als Puffer im Mulm. Auch bereits sehr weiches Regenwasser wurde und wird so aufbereitet, damit es trotz fehlendem Carbonatpuffers einen stabilen pH-Wert im sauren Bereich, um etwa pH 5, erhält.
Ein effektiver Weg, um größere Wassermengen innerhalb eins kurzen Zeitraums mit Torf aufzubereiten ist die Torfkanone. Dabei handelt es sich im Grunde um langes Rohr mit Siebeinsatz und Bohrungen am Ende, welches mit Torf gefüllt wird.
Das in das senkrecht stehende Rohr von oben eingefällte, aufzubereitende Wasser durchläuft eine lange Strecke durch den Torf und wird so aufbereitet. Das aufbereite Wasser fließt am unteren Ende wieder heraus und kann aufgefangen werden. Für einen solch großen Bedarf an Torf sind die üblichen Kleinpackungen im Zoohandel ungeeignet beziehungsweise würden immense Kosten bedeuten und diese Methode unwirtschaftlich machen. Für solche Zwecke eignet sich ungedüngter Torf, beispielsweise Floragard Torfboy.

Gesamthärte durch Kochen senken

Die Gesamthärte lässt sich durch Kochen um den Teil der echten Karbonathärte senken. Beim Erhitzen wird das CO2 ausgetrieben, welches notwendig ist, um die Carbonate in Lösung zu halten. Infolge fallen sie als Kesselstein (Calcium- und Magnesiumcarbonat) aus, was durch einen grälichen Belag erkennbar ist. Kesselstein ist das, was Wasserkocher, Kaffeemaschinen und Durchlauferhitzer verkalken lässt.
Dieses Verfahren ist jedoch zu energieintensiv und für die Aquaristik unpraktisch in der Anwendung.

Die Gesamthärte im Süßwasseraquarium messen

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade dann, wenn es darum geht, den Fischbesatz auszuwählen, wird speziell der Gesamthärte eine besondere Bedeutung zugerechnet. Was ist aber die Gesamthärte? Wie kann man sie senken oder erhöhen? Welche Rolle spielt sie im Aquarium? Diese und weitere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

In anderen Artikeln haben wir uns bereits damit befasst, was die Gesamthärte ist und wie man sie im Süßwasseraquarium erhöhen und senken kann. Hier soll es nun darum gehen, wie die Gesamthärte gemessen wird.

Nachweisverfahren

Zur Bestimmung der Wasserhärte, sowohl der Gesamthärte als auch der „Karbonathärte“ verwendet der Aquarianer entweder Streifen- oder Tropfentests. Bei den Streifentests sind solche, welche explizit zur Bestimmung einzelner Werte gedacht sind (z. B. Merckoquant Gesamthärte-Test) Multiteststreifen vorzuziehen. Zu genaueren Bestimmung sind Tropfentests besser geeignet. In der Praxis reicht es aber meist aus, sich mit Hilfe der Analyse des Wasserversorgers einen überblick zu verschaffen und durch regelmäßige, ausreichend groß bemessene Teilwasserwechsel die Wasserqualität konstant zu halten.
Will oder muss man sein Wasser aufbereiten, zum Beispiel mit RO-Permeat oder vollentsalztem Wasser verschneiden, ist die Messung der elektrischen Leifähigkeit die praktischte Methode zur Überprüfung.

Wasserhärtebestimmung nach Boutron & Boudet

Dieses Nachweisverfahren für die Gesamthärte macht sich die Eigenschaft von Erdalkalimetall-Ionen zunutze, mit Seife schwerlösliche Kalkseifen zu bilden.
Erst wenn alle Härtebildner zu Kalkseifen gebunden sind, kann sich Seifenschaum bilden. Die Härtebestimmung nach Boutron & Boudet macht sich dieses Phänomen mit einer definierten Seifenlösung zunutze.
Die zu verwendende Seifenlösung nach Boutron-Boudet ist folgendermaßen anzusetzen: 10 Gramm Schmierseife (Kaliseife) werden in einem Gemisch aus 190 ml 90%igem Ethanol und 100 ml destilliertem Wasser gelöst.
Für die Durchführung zitiere ich Frey (1975; S.661):

„Zur Feststellung der Gesamthärte bediente man sich, auch in der Aquaristik, lange Zeit der Schüttelmethode mit einer Seifenlösung nach Boutron-Boudet. Da dieses Seifenverfahren aber verhältnismäßig aufwendig ist und oft auch ungenaue Ergebnisse liefert, geht man mehr und mehr zu anderen Systemen über (Messung mit Tabletten und Farbindikatoren).
Dennoch wird das Verfahren hier ausführlich geschildert, weil es noch immer angewandt wird. Man benötigt dazu eine Schüttelflasche mit Gradeinteilung bis 40 ccm Wasser, eine Pürette mit einer Skala für deutsche Härte, sowie eine einwandfrei eingestellte Seifenlösung nach Boutron-Boudet.
Von dem zu untersuchenden Wasser werden 40 ccm (ml) in die Schüttelflasche gefüllt. Sodenn setzt man zunächst 2 Tropfen Phenolphthalein zu und gibt bis zur Rotfärbung verdünnte Natronlauge nach. Diesem vorbereitetem Wasser wird aus der Bürette unter jedesmaligem Schütteln tropfenweise Seifenlösung zugefügt, bis ein bleibender, kleinblasiger Schaum entsteht, der bei Anhalten an das Ohr nicht mehr knistert. An der Bürette kann man dann die Menge der verbrauchten Seifenlösung ablesen, die zugleich der deutschen Härte (dGH = deutsche Gesamthärte) entspricht. Bei Wässern unter 2° deutscher Härte ist mit 10%, bei Wässern von 2-15° mit 5% Fehlern zu rechnen. Zu Erreichung größerer Genauigkeit ist es zu empfehlen, Wasser mit voraussichtlich über 10° dGH mit destilliertem Wasser zu verdünnen. Bis zu 15° Härte wird die Schüttelflasche nur bis 20 ccm, bei noch größerer Härte bis zu 10 ccm gefüllt, während der verbleibende Rest mit bis 40 ccm mit destilliertem Wasser aufgefüllt wird.
Das Ergebnis ist dann im ersten Fall mit 2, im zweiten Fall mit 4 zu multiplizieren.“

komplexometrische Bestimmung der Gesamthärte

Die Bestimmung der Gesamthärte erfolgt bei komplexometrischen Verfahren mit Titriplexlösung. Titriplex III (auch Komplexon III oder Indranal III bei anderen Herstellern) ist eine wässrige Lösung von des Chelators Ethylendiamin-tetraacetat-dinatrium (EDTA-diNa). Hinzu kommt noch ein Indikator, Eriochromschwarz T. Die im Wasser befindlichen Erdalkalimetall-Ionen, welche die Gesamthärte ausmachen, bilden nun jeweils 1:1 mit dem EDTA einen Komplex. Die Ionen werden dabei praktisch von einem ETDA-Molekül umhüllt. Auch der Indikator ist ein Erdalkalimetall-Ion-Komplex. EDTA ist jedoch ein deutlich stärker Komplexbildner und verdrängt die Metall-Ionen aus dem Indikator-Komplex. Das komplexierte Eriochromschwarz T ist dabei von blauer Farbe, der metallfreie Indikator rot. Gibt man nun EDTA-Lösung bekannter Konzentration langsam in die Probe, deren Gesamthärte bestimmt werden soll, werden die Erdalkalimetall-Ionen nach und nach komplexiert. Wenn alle Erdalkalimetall-Ionen einschließlich derer, welche zuvor am Eriochromschwarz gebunden waren, durch EDTA komplexiert sind, liegt nur noch der metallfreie Indikator vor. Es erfolgt ein deutlicher Farbumschlag von blau nach rot.
Aus dem Verbracuh an EDTA lässt sich die Gesamthärte errechnen. Ein Verbrauch von 0,36 mmol/l EDTA entspricht 1° dGH. Es können auch dere Metall-Komplex-Farbindikatoren mit anderen Farbumschlägen eingesetzt werden (vergl. Follmann & Grahn, 1999, S. 254 ff.).
Die in der Aquaristik üblichen Reagenzien zur Gesamthärtebestimmung im Aquarium enthalten bereits alle Komponenten in einer Lösung, so dass man lediglich eine einzige Reagenz benötigt. Ein Tropfen der Reagenz entspricht dabei bei vorgegebenem Probenvolumen 1°dGH. Calcium- und Magnesium-Ionen lassen sich mit anderen komplexometrischen Verfahren auch selektiv nachweisen.

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

  1. Frey, H. (1975). Das Aquarium von A bis Z. 13. Aufl., Verlag J. Neumann-Neudamm, Melsungen, ISBN 978-3788800130
    1. S. 661
  2. Follmann, H. & Grahn, (1999). Chemie für Biologen: Praktikum und Theorie. 2. Aufl., Teubner Verlag, ISBN 978-3519135142
    1. S. 254 ff.

Die Gesamthärte im Süßwasseraquarium verstehen

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade dann, wenn es darum geht, den Fischbesatz auszuwählen, wird speziell der Gesamthärte eine besondere Bedeutung zugerechnet. Was ist aber die Gesamthärte? Wie kann man sie senken oder erhöhen? Welche Rolle spielt sie im Aquarium? Diese und weitere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

In anderen Artikeln haben wir uns bereits damit befasst, wie die Gesamthärte gemessen wird, wie man sie im Süßwasseraquarium erhöhen und senken kann. Hier soll es nun darum gehen, was die Gesamthärte ist.

Definition der Gesamthärte

Der Begriff Gesamthärte bezeichnet nach DIN 19640 die Summe aller im Wasser gelösten Erdalkalimetall-Salze. Die Erdalkalimetalle, das sind die Elemente der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems der ElementeBeryllium, Calcium, Magnesium, Barium, Strontium und Radium. Im Süßwasser spielen dabei nur Calcium und Magnesium eine Rolle, die drei anderen Metalle sind nur in Spuren im Wasser gelöst. Alle Erdalkalimetalle liegen im Wasser gelöst als zweiwertige Kationen vor, tragen also zwei positive Ladungen.

hartes und weiches Wasser

Je mehr Erdalkalimetall-Salze und damit Erdalkalimetall-Ionen oder Härtebildner in einem Wasser gelöst sind, desto härter ist es. Wässer, in denen wenig Härtebildner gelöst sind, werden folgerichtig als weich bezeichnet.
Traditionell wird die Gesamthärte in Graden (°) angegeben. Dafür gibt es in verschiedenen Ländern verschiedene Skalen, wie sie die folgende Tabelle zeigt:

°dH °e °fH ppm mval/l mmol/l
Deutsche Grad 1 °dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,357 0,1783
Englische Grad 1 °e = 0,798 1 1,43 14,3 0,285 0,142
Französische Grad 1 °fH = 0,560 0,702 1 10 0,2 0,1
ppm CaCO3 (USA) 1 ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,02 0,01
mval/l Erdalkali-Ionen 1 mval/l = 2,8 3,51 5 50 1 0,50
mmol/l Erdalkali-Ionen 1 mmol/l = 5,6 7,02 10,00 100,0 2,00 1

Im deutschsprachigen Raum findet vor allem die deutsche Härteskala in °dGH,°dH oder einfach °d, oder die stöchometrische Angabe der Stoffmenge in mmol/l (Millimol pro Liter) Anwendung. Je nach Härtegrad wird Wasser als „weich“ oder „hart“ bezeichnet. Je mehr Erdalkalimetall-Ionen geläst sind, desto „härter“ ist das Wasser. Für die Bestimmung der zu verwendenden Menge Waschmittel wurde, bis zu dessen Novellierung 2007, im Wasch- und Reinigungsmittelgesetz die folgende Abstufung definiert:

  • Härtebereich I: < 3°d = sehr weich
  • Hürtebereich II: 3-7°d = weich
  • Härtebereich III: 7-14°d = mittelhart
  • Härtebereich IV: 14-21°d = hart

Frey (1975) gibt folgende Abstufung an:

  • 0-4°d = sehr weich
  • 4-8°d = weich
  • 8-12°d = mittelhart
  • 12-18°d = hart
  • 18-30°d = sehr hart
  • 30 °d und mehr = außerordentlich hartes Wasser

Baensch & Riehl (1996) teilen die Gesamthärte in diese Stufen ein:

  • < 3°d = sehr weich
  • 3-7°d = weich
  • 7-12°d = mittelhart
  • 12-17°d = hart

Moderne Laboranalysen geben die Konzentrationen von Calcium und Magnesium in mmol/l an. Da man °dGH Angaben nicht anteilig für Calcium und Magnesium umrechnen kann, entspricht 1&⪚dGH 0,18 mmol/l Erdalkaliionen. Durchschnittlich liegt das Verhältnis von Calcium zu Magnesium bei etwa 4:1. Die gemessene Gesamthärte ist auch ein Indiz für den Gesamtsalzgehalt im Wasser.
Man rechnet etwa 35 µS/cm pro 1°dGH. Allerdings kann man so meist nur Näherungen erreichen, da die elektrische Leitfähigkeit, als Indikator für den Gesamtsalzgehalt, durch alle anderen im Wasser befindlichen Ionen ebenfalls beeinflusst wird. Die Relation kann daher je nach tatsächlichem Ionensprektrum eines Wassers zwischen etwa 30 und 60 µS/cm pro 1°dGH schwanken.
Seit der ab dem 01.02.2007 geltenden Neufassung des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes, zur Angleichung an europäische Standards, werden die Härtebereiche wie folgend aufgelistet eingeteilt:

  • Härtebereich „weich“: weniger als 1,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 °dH)
  • Härtebereich „mittel“: 1,5 bis 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 bis 14 °dH)
  • Härtebereich „hart“: mehr als 2, 5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht mehr als 14 °dH)

Gesamthärte im Trinkwasser

In der deutschen Trinkwasserverordung (TWO, Stand: 2014) sind weder für die Gesamthärte noch die Konzentration der Härtebildner Calcium und Magnesium Grenzwerte festgelegt.
Die Masse der Trinkwässer in Deutschland dürfte eine Gesamthärte zwischen 5 und 25°dGH aufweisen. Ausreißer nach unten sind beispielsweise die Trinkwässer im Versorgungsgebiet des Zweckverband Wasserversorgung Kleine Kinzig mit 3,2°dGH, Ausreißer nach oben findet man beispielsweise in großen Teilen Würzburgs im Versorgungsgebiet des Hochbehälters Versbach mit 32° dGH.
Die Zusammensetzung Ihres jeweiligen Leitungswassers einschließlich der Gesamthärte können Sie generell vom zuständigen Versorger erfahren. Viele Versorger haben bereits eine Internetpräsenz, auf der auch die Trinkwasseranalyse veröffentlicht wird. Unter suche.wasser.de findet sich eine Versorgersuchmaschine, mit der man die Internetpräsenz seines Versorgers und damit die Trinkwasseranalyse oftmals schnell finden kann. Betreiber von Privatbrunnen zur Trinkwasserversorgung erhalten die Analyse ihres Trinkwassers durch die vorgeschriebene Überprüfung durch das Gesundheitsamt.

Gesamthärte im Aquarium

Die meisten Aquarien werden ohne weitere Aufbereitung mit dem örtlichen Trinkwasser befüllt. Demnach sind die Vorgaben der deutschen Trinkwasserverordnung und die Qualität des örtlichen Trinkwassers entscheidende Anhaltspunkte um die Qualität des Aquarienwassers zu beurteilen.

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

  1. Baensch, H. A. & Riehl, R. (1996): Aquarienatlas. Mergus Verlag, Melle. ISBN
    1. S.
  2. Frey, H. (1975): Das Aquarium von A bis Z. 13. Auflage, Verlag J. Neudamm-Neudamm, Melsungen. ISBN 3788800135
    1. S.660-663
  3. Krause, H.-J. (1990): Handbuch Aquarienwasser. 2. Auflage, bede-Verlag. ISBN 3927997005
    1. S. 29-33
  4. Bundesministerium für Justiz – gesetze-im-internet.de: Gesetz über die Umweltverträglichkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln (Wasch- und Reinigungsmittelgesetz – WRMG)
  5. Bundesministerium für Justiz – gesetze-im-internet.de: Verordnung über die Qualitüt von Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasserverordnung -TrinkwV 2001)
  6. Bundesgesetzblatt 841, Teil II (1987) :Neufassung des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes.
  7. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2007): Gesetz über die Umweltverträglichkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln.
  8. Würzburger Versorgungs- und Verkehrs GmbH (WVV): Trinkwasseranalyse für die Versorgungsbereiche des Hochbehälters Versbach.
  9. Zweckverband Wasserversorgung Kleine Kinzig (WKK): Trinkwasseranalyse (Jahresmittelwerte 2013) Wasserqualität des Trinkwassers aus der Trinkwassertalsperre Kleine Kinzig.

weiterführende Literatur:

  • Geisler, R.: Wasserkunde für die aquaristische Praxis. Alfred Kernen Verlag, Stuttgart.
  • Gonella, H. & Hironimus, H. (2003). Perfektes Aquarienwasser. bede-Verlag, Ruhmannsfelden. ISBN: 3-89860-044-0
  • Hohl, D. (1994). Aquarienchemie. Urania Verlag, Leipzig. ISBN 3-332-00471-9
  • Hückstedt, G.: Aquarienchemie. Frank’sche Verlagshandlung, Stuttgart.
  • Kassebeer, G. (1986): Ein Analytikkurs für Aquarianer von Dr. Gerd Kassebeer. III. Die Karbonathärte des Aquariumwassers. In: Aquarium Heute (AH) IV. (3). 33-35
  • Horst, K. & Kipper, H. (1981): Das perfekte Aquarium. 4. Auflage, Tetra Verlag, Melle. ISBN 978-3-88244-177-2
  • Wachtel, H. (1963). Aquarienhygiene. Frank’sche Verlagshandlung, Stuttgart.
  • Sigg, L. & Stumm, W. (1995): Aquatische Chemie: eine Einführung in die Chemie wässriger Lösungen und in die Chemie natürlicher Gewässer. 3. Auflage, B.G. Teubner GmbH, Leipzig. ISBN 978-3519136514
  • Wilhelm, S. (2003): Wasseraufbereitung: Chemie und chemische Verfahrenstechnik. 6. Auflage, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg. ISBN 978-3540068488
  • Kassebeer, G. (1986): Ein Analytikkurs für Aquarianer von Dr. Gerd Kassebeer. I. Die Härte des Aquarienwassers. In: Aquarium Heute IV. (1), S.36-38

Diskussionsfäden in Foren und Newsgroups:

Die Karbonathärte im Süßwasseraquarium messen

Auf den Begriff der Wasserhärte stößt jeder Aquarianer früher oder später. Gerade im Zusammenhang mit dem pH-Wert spielt dabei die Karbonathärte eine wichtige Rolle. Was aber ist die Karbonathärte? Wie wird sie gemessen? Wie kann man sie im Aquarium senken oder erhöhen? Und welche Bedeutung hat sie eigentlich im Aquarium? Diese und andere Fragen soll diese Artikelreihe beantworten.

Nachdem ich die chemischen Grundlagen und die Bedeutung der Karbonathärte im Süßwasseraquarium erläutert habe und beschreiben habe wie die Karbonathärte gesenkt und erhöht wird, soll es hier nun darum gehen, die Karbonathärte Süßwasseraquarium zu messen.

Karbonathärte messen

Die Karbonathärte bestimmen wir titrimetrisch (altgr. titer=Tropfen).
In die Wasserprobe bekannten Volumens geben wir einen Indikator (Mischindikator nach Mortimer). Nun wird langsam 0,1 normale (= 0,1 mol/l) HCl (Salzsäure) zugetropft und das Probengefäß nach jedem Tropfen leicht geschwenkt, um eine gute Durchmischung zu erzielen. Ist sämtliche „Karbonathärte“ aufgebraucht, schlägt der Indikator von blau nach grün um. Der Verbrauch von 3,6 ml 0,1 n HCl pro Liter Probevolumen entspricht hier also 0,36 mmol/l Hydrogencarbonat oder 1°dKH. Bei der Messung werden in der Praxis kleinere Volumina (z.B. 100 ml) benutzt und das Messergebnis entsprechend auf den Liter umgerechnet.
Mit aquaristischen Tropftests wird die KH nach dem gleichen Prinzip gemessen. Die meisten handelsüblichen Messbestecke haben Indikator und Salzsäure in einer Reagenz vereint. Dabei wird nach Anleitung tropfenweise KH-Testreagenz zugegeben und vorsichtig durch Umschwenken durchmischt, bis ein beständiger Farbumschlag erfolgt. Ein Tropfen Reagenz entspricht in der Regel beim jeweils vorgegebene Probevolumen Aquarienwasser 1°dKH. Nachgewiesen wird dabei allerdings das Säurebindevermögen bis pH 4,3 (SBV).
Auch andere Wasserinhaltsstoffe beeinflussen das Messergebnis des SBV. So täuschen 0,36 mmol (35 mg/l) Dihydrogenphosphat H2PO4 oder etwa 6 mg/l Ammoniak 1°dKH vor. Messfehler der KH durch Phosphat und Ammoniak spielen im Normalfall in der Aquaristik aufgrund der zur Verfälschung nötigen Konzentration eine eher untergeordnete Rolle und beeinflussen das Meßergebnis nicht in bedeutendem, meist sogar nicht einmal merklichem Maße. Unter üblichen Rahmenbedingungen im Aquarium spielen diese Queranfälligkeiten daher keine Rolle.

Kann die Karbonathärte höher als die Gesamthärte sein?

Manchmal wird eine höhere Karbonat- als Gesamthärte gemessen. Dies erscheint zunächst widersprüchlich, da definitonsgemäß die Karbonathärte Teil der Gesamthärte ist und ein Teil nie größer als das Ganze sein kann.
Da die „Karbonathärtetests“ aber nicht die Karbonathärte sondern das Säurebindevermögen bestimmen, löst sich dieser Widerspruch schnell auf. Es werden nicht nur die Carbonat- und Hydrogancarbonat-Ionen erfasst, welche Erdalkalimetall-Ionen gegenüberstehen und so zur Karbonathärte im eigentlichen Sinn gehören, sondern alle, egal aus welchen Salzen sie stammen. Prinzipiell ist es daher sinnvoll, den Wortbestandteil Härte herauszusteichen. Der Test misst einfach (Hydrogen)Carbonat.

Die Karbonathärte im Süßwasseraquarium verstehen

Die Karbonathärte im Süßwasseraquarium verstehen

In der Aquaristik wird der Karbonathärte oft eine höhere Bedeutung zugeschrieben zu als der Gesamthärte. Das basiert auf ihrer Bedeutung als Puffersystem im Aquarium und dem daraus resultierenden Einfluss auf den pH-Wert.

Die Karbonathärte ist die Hydrogencarbonat-Konzentration

Mit dem Begriff Karbonathärte (KH) beschreibt man in der Aquaristik die Konzentration von Hydrogencarbonat-Ionen (H2CO3) im Wasser. Besser ist der Begriff des Säurebindevermögen bis pH 4,3 (SBV), da auch andere Ionen wie Carbonat (CO32-) und Hydrogenphosphat (HPO42-) oder Ammoniak (NH3) mit dem KH-Test erfasst werden, weil sie ebenfalls die mit der Testreagenz zugetropfte Säure binden. Diese Wasserinhaltsstoffe spielen für die Praixs aber eher eine untergeordnete Rolle und sollen nur der Vollständigkeit halber erwähnt werden.

Die Karbonathärte bestimmt den pH-Wert im Aquarium

Wie der Begriff Säurebindevermögen vermuten lässt, hat die Karbonathärte einen Einfluss auf den pH-Wert. Es handelt sich dabei um ein so genanntes Puffersystem. Der Hydrogencarbonat-Kohlensäure-Puffer bestimmt in Regelfall den im pH-Wert im Aquarium.
Will man den pH-Wert im Aquarium senken, muss die Karbonathärte also reduziert werden. Halbieren wir bei gleichbleibernder CO2-Konzentration die Karbonathärte, sinkt der pH-Wert um 0,3. Verdoppeln wir sie, so steigt der pH-Wert wiederum um 0,3. Fär pH-Werte unterhalb von 6 im Aquariumwasser muss man den Hydrogencarbonat-Kohlensäurepuffer und damit die Karbonathärte vollständig entfernen. Der Hydrogencarbonat-Kohlensäurepuffer muss dann gegen ein anderes Puffersystem ersetzt werden,
welches im sauren Bereich um pH 5 puffert. Das gelingt beispielsweise durch Zugabe von Huminstoffen mittels Torf, Laub, Moorkienholz oder Erlen;pfchen als Huminsäure-Humatpuffer.

Der Begriff Karbonathärte ist veraltet

Wie bereits im Artikel Die Wasserhärte im Süßwasseraquarium: verstehen, messen, verändern angemerkt, ist der Begriff der Karbonathärte veraltet.
Moderne Wasseranalysen geben das SBV in mmol/l (Millimol pro Liter) an. Zur Umrechnung in °dKH muss dieser Wert mit 2,8 multipliziert werden. 1 mmol/l SBV entspricht also 2,8° dKH oder 1° dKH entspricht 0,36 mmol/l SBV bis pH 4,3.

Die Karbonathärte wird nicht nur in °d angegeben

Neben der deutschen Härteskala in Grad deutscher Karbonathärte ( ° d KH) werden auch andere Skalen verwendet. In der Schweiz ist beispielsweise auch die französische Härteskala gebräuchlich. Die verschiedenen Einheiten werden mit den in der folgenden Tabelle aufgelisteten Faktoren ineinander umgerechnet:

  Säurebindungskapazität
mmol/l
Deutsche Grad
°d
Französische Grad
(TAC)
Hydrogencarbonat (mg/l)
HCO3
Säurebindungskapazität
mmol/l
1 2,78 4,94 61,00
Deutsche Grad
1 °d
0,36 1 1,78 21,8
Französische Grad
1 ° (TAC)
0,20 0,56 1 12,30
Hydrogencarbonat (mg/l)
HCO3
0,016 0,046 0,08 1

Belegstellen, weiterführende Literatur und externe Links

  1. Wiberg, E., Holleman, A. F. & Wiberg, N. (2007): Lehrbuch der anorganischen Chemie. 101. Auflage, de Gruyter, Berlin. ISBN 3-11-012641-9
    1. S. 859 – 863
  2. Krause, H.-J. (1990): Handbuch Aquarienwasser. 2. Auflage, bede-Verlag. ISBN 3927997005
    1. S. 29-33

weiterführende Literatur:

  • Kassebeer, G. (1986): Ein Analytikkurs fär Aquarianer von Dr. Gerd Kassebeer. III. Die Karbonathärte des Aquariumwassers. In: Aquarium Heute (AH) IV. (3). 33-35

Natriumhydrogencarbonat im Süßwasseraquarium

Natriumhydrogencarbonat ist ein Natriumsalz der Kohlensäure. Es wird auch Natriumbicarbonat, doppelkohlensaures Natrium oder kurz Natron oder Speisenatron genannt. Die chemische Summenformel lautet NaHCO3. Speisenatron wird unter anderem unter den Marken „Kaisernatron“ und „Bullrichsalz“ in Supermärkten und Drogerien angeboten.
Natron wird in der Süßwasseraquaristik eingesetzt, um die Karbonathärte – genauer die Pufferkapazität oder das Säurebindevermögen – und sukzessive den pH-Wert anzuheben. In der Praxis wird es vor allem eingesetzt, wenn das Trinkwasser von Haus aus sehr weich und nur schwach gepuffert ist. Oder aber zur Pflege von Cichliden aus den ostafrikansichen Grabenseen, die einen alkalischen pH-Wert über 7,5 benötigen. Mit Natriumhydrogencarbonat allein kann aber der pH-Wert nicht über etwa 8,5 angehoben werden.
Die Zugabe von 3 Gramm Speisenatron auf 100 Liter Wasser erhöht die „Karbonathärte“ um 1°d. Es ist empfehlenswert, die benötigte Menge Speisenatron zuvor in Wasser aufzulösen und diese Lösung langsam ins Aquarium- oder Wechselwasser zu geben.
Eine andere Art der Anwendung von Natron ist die gesättigte Lösung, die man durch Zugabe von 100 Gramm (zwei Tütchen à 50g) NaHCO3 auf einen Liter destilliertes Wasser herstellt.
100 ml dieser Lösung enthalten etwa 0,1143 Mol Natriumhydrogencarbonat oder 300°dKH. 1 ml der Lösung erhöht die „Karbonathärte“ in einem Liter Wasser also um gut 3 °d. 100 ml der Lösung erhöhen somit die „Karbonathärte“ in 100 Liter Wasser um 3 ° dKH, 30 ml um 1° dKH.
Zum „Aufhärten“ von vollentsalztem Wasser oder Osmosewasser ist eine alleinige Anhebung der Pufferkapazität mit Natriumhydrogencarbonat nicht ausreichend und bewirkt ein unphysiologisches Ionenspektrum im Wasser. Zu diesem Zweck sind ausgewogenen Salzgemische notwendig, wie sie der Handel in Form von Aufhärtesalzen verschiedener Hersteller bereithält.
Für Aquarien, in denen ein höhrer pH-Wert als 8,5 erwünscht oder notwendig ist, wie bei Cichliden der Gattung Alcolapia aus den deutlich alkalischen ostafrikanischen Natron-Soda-Seen (Magadi-See, Natron-See) muss auf Alkalimetall-Carbonate wie Soda (Natriumcarbonat, Na2CO3) zurückgegriffen werden.