EINE HARTE LEKTION

Eine harte Lektion.

Autor: Bruno Jacobs, mit der wertvollen Hilfe von Michèle Terwagne und Jean Bastin

Das Wasser eines Teiches ist niemals rein. Ausser den Molekülen, die Wasser an sich zusammensetzen (H₂O), findet man darin eine Vielzahl chemischer Substanzen, aufgelöst oder schwebend. Sie bestimmen die „Qualität“ des Wassers, die von Region zu Region extrem variieren kann.

Das Wasser welches man in Teichen vorfindet, hat immer als direkten (Regen) oder als indirekten Ursprung (Quelle, Bach oder Wasserhahn) komplett entmineralisiertes Regenwasser, das auf seinem Weg wieder mit Mineralien angereichert wurde. Das Wasser hat ganz verschiedenartige Zusammensetzungen je nachdem welche Schichten es durchquerte bis es in den Teich gelangt. So spricht man von hartem Wasser, wenn das Wasser viele Mineralstoffe enthält, im Gegensatz zu weichem Wasser, das weninger Mineralien enthält.

Es ist wichtig, sich näher mit einiger dieser Substanzen zu befassen. Ihre Werte müssen in ziemlich strikten Normen gehalten werden oder die Umwelt verschlechtert sich und Lebewesen (Tiere und Pflanzen) sterben.

Dieser Beitrag hat zum Ziel einige der chemischen Parameter zu behandeln, die regelmässig zu überwachen sind. Wir konzentrieren uns besonders auf die Härte des Wassers, die Leitfähigkeit und den pH-Wert, Werte, die oft falsch interpretiert werden.

Man spürt bereits jetzt wie bei einigen die Haare zu Berg stehen! Tatsächlich, die Begriffe und die Möglichkeiten wie die verschiedenen Parameter ineinander greifen sind nicht ganz einfach zu verstehen. Wir werden mit Bedacht an das Thema herangehen und mit dem Wichtigsten beginnen. In der Praxis heisst das: Was muss ich genau kontrollieren? Wie kontrolliere ich? Wie interpretiere ich die festgestellten Werte und wie korrigiere ich diese gegebenenfalls?

Teil 2 wendet sich vor allem an diejenigen, die nähere Einzelheiten wissen möchten. In konkreten Beispielen wird erklärt wie wichtig das Aufnehmen von Mineralstoffen im Wasser ist. Elementaren Kenntnisse in Chemie werden dabei helfen.

Teil 3 wendet sich an die ˝Profis˝. Wir tauchen tiefer in die Theorie ein, um einige Ideen umzustossen und schlecht verstandene oder falsch interpretierte Phänomene zu erklären. Hier wird gezeigt, dass man in der Praxis nicht immer das misst was man denkt… .

Teil I: Das Wichtigste.

1. Was sollte gemessen werden?

Die wichtigsten Ergebnisse die ermittelt werden sollen, gelten dem pH-Wert, der Karbonathärte (KH), der Gesamthärte (GH), den Nitriten (NO₂^-) und dem Ammoniak (NH₃-NH₄⁺). Die beiden letzten Werte geben Aufschluss über die Filterqualität und die organische Verschmutzung im Wasser, die anderen informieren uns über die Mineralstoffe. Unter normalen Bedingungen, wenn die Ergebnisse der 4 Tests korrekt sind, sind die Chancen gross, dass die Teichanlage bestens funktioniert.

2. Wie wird gemessen?

Man kann seine Wasserprobe zu einem Händler bringen, (zumindest im Ausland ist das möglich). Er führt die Tests durch, interpretiert die Resultate und kann bei Bedarf, sofort die entsprechenden Ratschläge erteilen. Wählt man diese Lösung, so entnimmt man Wasser aus dem Teich und zwar aus einer Zone in der es nicht steht und füllt es in eine Plastik- oder Glasflasche, die man vorher mehrfach mit dem zu analysierenden Wasser gespült hat. Die Flasche darf zuvor kein sprudelhaltiges Getränk enthalten haben und die Wasserprobe soll so schnell wie möglich untersucht werden.

Man kann die Tests auch selber ausführen, mit Hilfe der zu diesem Zweck vorgesehenen «Kits». Sie sind billig, man braucht nur der Gebrauchsanweisung zu folgen, einige Tropfen Wasser hinzuzufügen oder ein Stäbchen ins Wasser zu tauchen und schon ist der Test gemacht.

Trotzdem muss man 2 wichtige Punkte beachten:

- Man darf die geöffneten, flüssigen Reagenzstoffe nicht länger als eine Saison benutzen. Sie verderben ziemlich schnell und ergeben dann falsche Resultate.

- Man darf sich nicht von den Referenzwerten auf der Verpackungsbeilage leiten lassen. Sie sind ursprünglich für Aquarien gedacht und eine Umwandlung auf den Gartenteich klappt gewöhnlich nicht.

3. Welches sind die Idealwerte?

Die anschliessende Tabelle übernimmt die Optimalwerte des Teichwassers wie sie von den japanischen Züchtern befürwortet werden.

	Minimum	Optimum	Maximum
NO₂	-	0	0, 3 mg/l
NO₂	-	0	0, 3 mg/l
NH₃-NH₄⁺	-	0	0,5 mg/l je nach pH
pH	7,5	8-8,3	8,5
KH	4°d	8-10°d	12°d
GH	8-10°d	15-20°d	25°d
O₂ gelöst	3 mg/l	5-10 mg/l	15 mg/l
CO₂ gelöst	1 mg/l	2-5 mg/l	5 mg/l

4. Wie oft sind die Tests durchzuführen?

Während der warmen Jahreszeit gewöhnlich einmal pro Woche. Sobald der Winter beendet ist, ist es notwendig sich zu überzeugen, dass alle Anlagen richtig arbeiten und dass der Teich sein biologisches Gleichgewicht noch hat. Falls es sich um einen neuen Teich handelt, nach starken Regenfällen, nach jedem Eingriff von aussen (Panne, normaler Unterhalt, besonders nach der Reinigung des Filters, Wasserwechsel, Zugabe verschiedener Produkte, Änderungen die das verwendete Material betreffen…) oder nach dem Beobachten von aussergewöhnlichen Veränderungen (Aussehen des Wassers, Fische, Krankheiten….), ist es notwendig die Wasserwerte öfters zu kontrollieren (etwa alle 2 Tage), denn bei jeder Veränderung können diese Werte auch sehr schnell ändern.

5. Wie interpretiert man die Resultate?

* Die Werte der Nitrite (NO₂^-) und des Ammoniaks (NH₃-NH₄⁺)

müssen immer gleich 0 sein. Ist es nicht der Fall, kann die Ursache beim Start des Filters zu Beginn der Saison liegen oder auf ein ungewöhnliches Geschehen zurückzuführen sein, wie das übermässige Reinigen des Filters, eine Strompanne, eine Behandlung des Wassers,… . Es kann sich aber auch um schlechtes Funktionieren des Filters handeln und ein schnelles, ernsthaftes Handeln ist gefordert. Der Verkäufer kann helfen das Problem zu identifizieren (übermässige Verschmutzung, zu viele Nährwerte, Kadaver, ungeeignete Filtrierung, …) und die verschiedenen Lösungen vorschlagen.

* Die KH (Karbonathärte oder Kalkhärte, diese Wasserhärte wird im wesentlichen durch Calcium- und Magnesiumsalze bewirkt)

liegt minimal bei 4°d was ungenügend ist. Idealerweise muss sie zwischen 8 und 10°d liegen um eine entsprechende Wirkung auf die Stabilisierung des pH-Wertes zu haben. Die KH hat immer die Tendenz nach unten wegen des sehr weichen Regenwassers. Man muss sie also regelmässig messen und wenn notwendig sie erhöhen durch Kalksteine, Muschelschalen (die japanischen Züchter nehmen dazu die Austernschalen), andere kalkhaltige Substanzen natürliche oder künstliche (Kreide, …), Wasser aus dem Wasserhahn, wenn es eine besonders grosse Härte hat oder noch besser mit Hilfe von KH+-Produkten aus dem Handel die speziell für diesen Zweck hergestellt wurden (bessere Löslichkeit, schnellere Wirkung, präzisere Dosierung, Mittel mit grösserer Sicherheit, besser angepasst und billiger).

Zu hohe KH-Werte (>15°d) sind selten. Sie können vorkommen beim Starten eines neuen Teiches wenn

das Füllwasser reich an Karbonaten (Kohlensäuresalzen) und Bikarbonaten ist, jedoch stellt sich sehr schnell ein Gleichgewicht her (Verbrauch der alkalischen Reserve; siehe Teil 2 dieses Artikels). Wenn das Problem bestehen bleibt oder es stellt sich bei einer bereits ausgeglichenen Wasserfläche ein, so muss die Ursache erforscht werden (Hinzufügen von zuviel KH+, zuviel Steine oder anderer kalkhaltiger Substanzen, Zementwände,…) und dann müssen entsprechende Massnahmen ergriffen werden.

Die Wasserhärte

Die Karbonathärte (früher temporäre Wasserhärte) wird durch Hydrogenkarbonate der Erdalkalimetalle hervorgerufen; durch Kochen werden diese als Karbonate ausgefällt.

Kalzium- und Magnesiumsulfate verursachen die Nichtkarbonathärte (früher permanente Wasserhärte). Karbonathärte und Nichtkarbonathärte ergeben die Gesamtwasserhärte. Die Wasserhärte wird meist in Härtegraden angegeben. Die in Deutschland verwendete Maßeinheit wird als deutscher Härtegrad (Einheitenzeichen ºd, früher auch ºdH) bezeichnet; dieser entspricht einem Gehalt von 10,00 mg Kalziumoxid (CaO) je Liter Wasser oder der äquivalenten Menge eines anderen Erdalkalioxids.

* Die GH (Gesamtwasserhärte: Carbonathärte und Nichtcarbonathärte ergeben die Gesamtwasserhärte)

stellt die Gesamtmenge an Kalzium und Magnesium im Wasser dar. Der Wert liegt idealerweise zwischen 15 und 20°d. Ist dies nicht der Fall, so ist es notwendig ihn zu korrigieren in dem man die hierfür vorgesehenen Produkte (GH+) hinzufügt. Der obere Grenzwert liegt bei 25°d, er daft nicht überschritten werden.

* Der pH-Wert (Wasserstoffionenkonzentration)

hängt direkt von der KH ab, so stark, dass wenn die KH stimmt, dann stimmt der pH-Wert mit grosser Wahrscheinlichkeit auch. Der ideale pH-Wert ist mit Sicherheit ein stabiler pH-Wert. Tatsächlich bedeuten Veränderungen des pH-Wertes, selbst innerhalb der Toleranzwerte, mehr Unheil als ungeeignete jedoch konstante pH-Werte.

Vorzugsweise sollte der pH-Wert zwischen 8 und 8,3 liegen, aber schwächere Werte (>7,5) sind akzeptabel solange die KH hoch genug ist. Die Korrektur des pH-Wertes hängt also von den anderen Wasserwerten ab (siehe weiter unten).

Was tun wenn …

¨ die KH zu gering ist (<6°d): man muss sie erhöhen, vorzugsweise mit handelsüblichen Produkten, ausser wenn man eine Zuleitung besitzt mit relativ hartem Wasser (das kann relativ teuer zu stehen kommen).

¨ die KH ist zu hoch (>12°d): wenn der Teich neu angelegt wurde, geduldet man sich ein wenig. Ist dies nicht der Fall oder die Werte fallen nicht, muss man die kalkhaltigen Substanzen aus dem Teich entfernen, falls welche vorhanden sind und das Wasser weicher machen indem man Regenwasser hinzugibt. Vorsicht mit Wasser aus Zisternen, es ist manchmal mit giftigen Schwermetallen belastet (Metallbehälter, Rinnen aus Zink und v.a. Kupfer) oder mit schädlichen organischen Stoffen (Blätter, Kadaver kleiner toter Tiere, …).

¨ Die GH ist zu schwach (<8°d): man fügt dann die handelsüblichen Puder (GH+) hinzu um sie zwischen 15-20°d zu stabilisieren.

¨ Die GH liegt über 25°d: dann gelangten wahrscheinlich chemische Substanzen ins Wasser (alle Salze, Oxyde und Hydroxyde von Kalzium und Magnesium erhöhen die gemessene GH). Es kann auch sein, dass das Leitungswasser nicht angepasst ist (in dem Fall ist die KH wahrscheinlich auch zu hoch)

¨ der pH-Wert befindet sich zwischen 7,5 und 8: man kontrolliert den KH und passt ihn an falls er unter 8°d liegt. Ist die KH höher als 8, verändert man gar nichts. Der ph-Wert ist ein wenig niedrig jedoch stabil. Diese Bedingungen sind gut und brauchen keine Anpassung.

¨ der pH-Wert ist <7,5: dann kann man mit 2 Fällen konfrontiert sein. Entweder ist die KH zu tief, dann muss man sie erhöhen; oder die KH stimmt, dann wird eine Sauerstoffgehaltsmessung wahrscheinlich bestätigen, dass der im Wasser gelöste Sauerstoffgehalt zu niedrig ist und, dass umgekehrt der CO₂Gehalt hoch ist. Wenn trotz korrekter KH, O₂ und CO₂ Werte, bei genügender Belüftung die Probleme bleiben, dann müssen weitere Untersuchungen vorgenommen werden.

¨ der pH-Wert liegt über 8,5: dann muss man die KH messen. Sie ist entweder zu hoch (siehe oben was dann zu tun ist) oder zu tief was bedeutet, es gibt bedeutende Schwankungen des pH-Wertes nach oben oder nach unten und das an einem einzigen Tag.

Die hier aufgezählten Fälle sind Fallbeispiele der am häufigsten auftretenden Probleme. Es kann durchaus vorkommen, dass man in eine Lage kommt, aus der ein Ausweg weitaus schwieriger ist. Dann ist eine viel weitreichendere Wasseranalyse von Nöten um präzise den Ursprung der Gleichgewichtsstörung oder der Verschmutzung zu bestimmen.

Teil 2: Nähere Einzelheiten.

In wenig ausgeglichenen Gewässern spielt sich ein Drama ab …

Alle Zierteiche enthalten Pflanzen. Manchmal sind es wirklich zuviel. Um sich davon zu überzeugen braucht man nur den Leuten zuzuhören, die sich über grünes Wasser und Fadenalgen beklagen. Diese Algen atmen. Am Tag, dank der Photosynthese, setzen sie Sauerstoff im Wasser frei und verbrauchen das vorhandene Kohlendioxyd (CO₂). Während der Nacht hingegen, verbrauchen die Wasserpflanzen den im Wasser vorhandenen Sauerstoff (dessen Konzentration nimmt ab) und setzen das CO₂ frei (giftig für die Fische).

Man kann dieses Phänomen vergleichen mit dem was in Krankenhauszimmern geschieht wo man rät nachts die Blumen aus den Zimmern zu entfernen um den Sauerstoffgehalt in der Luft nicht zu verringern. Gleiches geschieht in unserem Teich.

Im Frühjahr wenn das Wasser noch kalt ist, fressen die Fische noch nicht so viel, der Teich ist nicht allzu verschmutzt, die Vermehrung der Algen ist begrenzt (wenig Nährstoffe, ziemlich niedrige Temperatur, …). Die Schwankungen in puncto Sauerstoff und CO₂ bleiben schwach, jedoch wie jede Veränderung bringen sie Stress für die Fische.

Nehmen wir zum Beispiel das Kohlenstoffdioxid, das von allen luftverbrauchenden Organismen produziert wird (Fische, Bakterien die das Wasser filtern … und Pflanzen) während der Nacht. Es wird sich ans Wasser binden um Kohlensäure herzustellen (H₂O + CO₂ → H₂CO₃), eine Säure, die den pH-Wert über Nacht absenkt. Am Tag geschieht dann das umgekehrte Phänomen und man beobachtet dann Veränderungen des pH-Wertes von mehreren Zehnteleinheiten in 24 Stunden. Es gibt nichts Unheilvolleres für die Fische!

Schlimmer noch, der Sommer kommt, die Temperaturen steigen: es gibt also weniger im Wasser gelösten Sauerstoff. Die Fische verlangen nach mehr Nahrung und produzieren mehr Abfälle. Fische, die viel fressen brauchen mehr Sauerstoff zum Verdauen. Die Zersetzung ihrer Abfälle betonen noch diese Phänomene des Sauerstoffverbrauchs und der Kohlenstoffdioxidproduktion.

Die Algen profitieren von den günstigen Bedingungen die durch warme Temperaturen geschaffen werden und durch die Anwesenheit von organischen Abfällen und entwickeln sich. Während der Nacht verbrauchen sie den wenigen vorhandenen Sauerstoff. Die Fische sterben dann an Sauerstoffmangel (oftmals gegen Ende der Nacht) und zwar sterben sie umso schneller je mehr sie am Vortag gefressen haben.

Gewöhnlich bleibt der Sauerstoffgehalt hoch genug, wenn man jedoch manchmal ein Sterben beobachtet, dann ziehen Veränderungen des pH-Wertes und des CO_2, wie oben beschrieben, eine grössere Empfindlichkeit der Fische und ein unstabiles Milieu mit sich.

Glücklicherweise gibt es mehrere Methoden um dieser Situation zu begegnen.

Die erste Verbesserung erreicht man durch Belüftung. Das Durcheinanderwirbeln des Wassers erlaubt es den Austausch von Gasen mit der Luft zu erleichtern, was eine Zufuhr an gelöstem Sauerstoff mit sich bringt und auch ein Ausscheiden von überschüssigem CO₂. Ist dieser Giftstoff weg, so tendiert der pH-Wert dazu wieder zu steigen und die allgemeine Lage wird dadurch besser (jedoch noch immer nicht genügend).

Die zweite Lösung bringt uns die sogenannte alkalische Reserve. Zu Beginn des Artikels haben wir gesehen, dass Wasser nicht rein ist. Unter den vielen Substanzen, die es enthält, befinden sich alkalische Elemente, die eine Reaktion mit der Kohlensäure haben können. Man könnte sagen, dass diese Elemente aus der alkalischen Reserve die Kohlensäure fesseln und so die Schwankungen des pH-Wertes abfedern, die durch das Entstehen dieser Säure aufkommen. Diese Reserve an Elementen besteht hauptsächlich aus Karbonaten und Bikarbonaten. Anhand von CaCO₃ Kalziumkarbonat (Kreide) wollen wir sehen wie dies funktioniert.

a) falls keine Karbonate vorhanden sind:

H₂O + CO₂ ↔ H₂CO₃ ↔HCO₃+ H⁺ (Säurebildung und Absturz des pH-Wertes)

b) in Präsenz von Kalziumkarbonat:

H₂O + CO₂ ↔ H₂CO₃

H₂CO₃+ CaCO₃(unlöslich) ↔ Ca(HCO₃)₂(löslich)

Hier werden die unlöslichen Karbonate in lösliche Bikarbonate umgewandelt: das CO₂ wurde ˝gefangen genommen˝ und der pH-Wert sinkt nicht.

Wenn dagegen CO₂ fehlen würde (ein Überschuss an Algen kann am Tag die CO₂–Konzentration senken), beobachtet man eine Veränderung des Gleichgewichts nach links mit der Produktion von Karbonaten, die die Kalkbildung beschleunigen und CO₂ freisetzen: Ca(HCO₃)₂ (löslich) → CaCO₃ (unlöslich) + H₂O + CO₂ bis ein neues Gelichgewicht entsteht. Der pH-Wert und das CO₂ sind im Gleichgewicht gehalten. Wasser das reich an Karbonaten und Bikarbonaten ist, stellt also ein stabiles Milieu dar, wie es von der Fauna und Flora gebraucht wird.

Und der Saure Regen?

Regenwasser ist entmineralisiert und kann nicht als Puffer wirken. Beim Durchqueren der Atmosphäre wird es mit CO₂ aufgeladen und wird sauer, da es keine alkalische Reserve hat.

¨ Der Regen fällt oder läuft über kalkhaltiges Gestein: das saure Wasser löst das Karbonat und lädt sich mit Bikarbonat auf. Es wird so «kalkreicher». Dieses Wasser entspricht unserem Leitungswasser (wir bemerken, dass es eine gewisse Pufferwirkung hat!).

¨ Das Regenwasser fällt sofort in einen schwach gepufferten Teich, dann befinden wir uns in der gleichen Lage wie unter a) mit Abfall des pH-Wertes.

¨ Wenn es dagegen in einen gut gepufferten Teich fällt befinden wir uns in der Situation wie unter b) beschrieben und das Gelichgewicht bleibt bestehen. Trotzdem sollte man beachten, dass die alkalische Reserve eines Teiches permanent Tendenz hat abzunehmen. Man muss diese Reserve also überwachen und ergänzen.

Teil 3: Von der Theorie zur Praxis.

Befassen wir uns mit den Verbindungen zwischen der alkalischen Reserve, der Härte und den Ergebnissen aus unseren Routinetests. Wir werden sehen, dass es in der Praxis einige Unterschiede gibt.

Die Härte: Definition

Die Härte gibt Aufschluss über den Gehalt von Magnesium (Mg⁺⁺) und vor allem von Kalzium (Ca⁺⁺). Man findet diese beiden hauptsächlich in Form von Karbonaten (CO₃^--) und Bikarbonaten (HCO₃^-) vor, weniger als Sulfate (SO₄^--) und Chloride (Cl^-). Man kann diese Komponenten in 2 Teile aufteilen:

¨ Die Karbonate und Bikarbonate die sich beim Kochen absetzen (das ist der Kalk, der sich am Gefässboden oder an Hitzewiderständen der Aquarien absetzt); man spricht von temporärer Wasserhärte (sie verschwindet wieder) oder Karbonathärte oder KH.

¨ Der Rest befindet sich nach dem Kochen noch immer in Lösung; das ist die Nichtkarbonathärte (P) oder permanente Wasserhärte. Die Kalzium- und Magnesiumsulfate und Chloride bilden die Nichtkarbonathärte.

GH = KH + P

Die Gesamtwasserhärte (GH) ist also die Summe der Karbonathärte (KH) und der Nichtkarbonathärte (P). Das angewandte Maß ist von Land zu Land verschieden. Das deutsche Maß wird am meisten verwendet. Die meisten Tests sind nach deutschem Maß geeicht. 1°d = 10 mg/l CaO (Kalziumoxid) während

1°f (Frankreich) = 10 mg/l CaCO₃ (Kalziumkarbonat).

Überlesen der Theorie

¨ Die Wasserhärte informiert über den Kalzium- und Magnesiumgehalt. Nicht über die anderen Mineralien wie Natrium oder Kalium zum Beispiel.

¨ Die KH ist also lediglich die Summe der Kalzium- und Magnesiumkarbonate und Bikarbonate.

¨ Die GH stellt die Summe von KH und etwas anderem (P) dar.

¨ Es ist also unmöglich eine GH zu erhalten, die kleiner als die KH ist, selbst wenn P gleich 0 ist hat man GH = KH da P nicht negativ sein kann. Trotzdem zeigt die Praxis des öfteren Werte der GH die kleiner sind als die der KH.

Die Tests

Die flüssigen Teststoffe die man im Handel bekommt messen die Wasserhärte nicht laut der hier erwähnten Theorien. In Wirklichkeit misst der KH-Test den kompletten alkalischen Gehalt. Das heisst er misst den globalen Gehalt aller alkalischen und erdalkalischen Karbonate, Bikarbonate und Hydroxide, nicht nur die von Kalzium und Magnesium!

Der GH-Test misst die Gesamtheit der Kalzium- und Magnesiumionen. Er misst also das Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺ in Form von Karbonaten und Bikarbonaten (die theoretische KH), in Form von Sulfaten und Chloriden (die theoretische P) aber auch in Form von Oxiden, Nitraten und Hydroxiden.

Die Erklärungen in einem Beispiel:

Wenn man ein Karbonat oder Bikarbonat ohne Kalzium oder Magnesium hinzugibt (z.B. Kaliumkarbonat):

¨ wird die alkalische Reserve ansteigen, der pH-Wert auch;

¨ die getestete KH wird auch zunehmen (der Test begreift ja alle Bikarbonate);