Een pH profiel en de pH drop

belangrijk:

de CO2 afstellen met behulp van een ph drop is in 1e instantie 'uitgevonden' voor scapers
die gebruik maken van een pH verlagende bodem zoals aquasoil.
Zo'n bodem trekt namelijk de KH naar beneden, dus een reguliere CO2 bepaling
met een pH/KH tabel is hierdoor niet mogelijk.

Bij een inerte bodem die niet de pH of KH beïnvloed kan je prima gebruik maken van een pH/KH tabel.
Maar gebruik hierbij wel een goed geijkte pH meter.

CO2 afstellen met behulp van een pH profiel en het bepalen/ afstellen van de CO2 via een pH drop

Ik neem aan dat je jezelf al redelijk hebt ingelezen en je dat weet wat voor spullen je nodig hebt en hoe je het technisch moet aansluiten. Dan komt het moeilijkste gedeelte: het afstellen, en dat is iets waar erg veel mensen mee de mist in gaan.
Er zit een heel technisch, natuurkundig verhaal achter hoe CO2 oplost en hoe de pH word beïnvloed, over de calciumcarbonaat, calciumbicarbonaat en de oplosbaarheid daarvan. Maar dat is allemaal misschien wel erg interessant om te vermelden maar de gemiddelde scaper doet er niets mee, kan er niets mee en interesseert zich simpelweg niet voor zulke informatie.
Het enige wat ie wil weten is de basis en hoe hij de gewenste ppm in de bak krijgt. Dus bij deze;

De meeste aquascapers houden een CO2 niveau in hun bak van 30 ppm en een KH van 4 tot 6. Dit getal is de meest gebruikte streefwaarde. Dus de vraag is altijd, en zeker bij de leek: hoeveel CO2 moet ik gaan toevoegen, hoe zorg ik dat ik de waarde stabiel houdt en hoe controleer ik deze waarde?

Maak een pH profiel:
Een pH profiel maak je om te bekijken of deze CO2 stabiel blijft gedurende de belichtingsperiode. De pH mag niet verder zakken dan die 1 punt.

Een pH profiel wil zeggen dat je elk uur bekijkt wat je pH doet. Of deze daalt, hoe snel deze daalt en tot hoever deze daalt. Als je dit in kaart brengt heb je direct een duidelijk beeld van je CO2 regime.
Dat kan erg handig zijn om je CO2 af te stellen of om te bekijken of je CO2 stabiel is gedurende de periode dat je planten dat nodig hebben.

Je stelt het aantal bellen in via het regelventiel op je CO2 fles en controleert dit mbv een bellenteller.
De hoeveel bellen waarmee je kunt beginnen is verschillend, maar voor een 50 literbak zou je kunnen beginnen met 50 bellen per minuut (bpm) Wat het tellen van de bellen betreft: niet alle bellentellers zijn hetzelfde en daardoor zijn dus ook de grootte van de bubbels verschillend. De bellen die je telt zijn dus alleen van toepassing op jouw bak.
Als dit is afgesteld kunnen we gaan 'fine-tunen'. Daar heb je maar eigenlijk 1 ding voor nodig: een pH pen.
Als je pH niet voldoende daalt bij 50bpm probeer dan bijvoorbeeld 80bpm. Maar vergelijk het dus niet met andere mensen. Ook niet als ze dezelfde bellenteller gebruiken.
Een meting van de hardheid van je water is niet nodig omdat een pH drop onafhankelijk werkt van de KH.

Met behulp van deze meting kunnen we zien of de pH op het juiste niveau zit als het licht aangaat.
Als we in deze 'aanloop' periode van 2 uur zien dat de pH met 1 punt is gezakt, en stabiel blijft, dan doen we het goed. Als we deze pH drop binnen een paar uur kunnen bewerkstelligen betekend het dat we genoeg CO2 toevoegen om de CO2 gedurende de dag op hetzelfde niveau houden. Als na bijvoorbeeld 4 uur blijkt dat de pH verder is gezakt betekend dit dat we teveel toevoegen. Dit kunnen we bijstellen dmv het aantal bellen per minuut te verminderen en/of door meer oppervlakte rimpeling.

De bedoeling is dat je de gehele periode dat er CO2 word toegevoegd de pH waarden gaat meten en registreren. Van het moment dat de CO2 aangaat tot aan het moment dat de verlichting uitslaat, het liefst elk uur. Dat is echt de beste manier om te bepalen hoe effectief uw CO2-strategie is en of deze efficiënt genoeg is. Een dropchecker is te langzaam (heeft een vertragingstijd van een paar uur) om je onmiddellijke informatie hierover te geven en deze moet je niet gaan gebruiken om je CO2 af te stellen. Deze gebruik je alleen om in 1 oogopslag aan de kleur te kunnen zien of de CO2 waarde afwijkt. We noemen het namelijk niet voor niets een 'checker'. Geel is altijd een risicogebied.

We moeten wel een aantal zaken perfect op orde hebben:
- de KH is stabiel, dus geen kalkhoudende stenen
- de positie/ lokatie van de diffuser moet goed zijn. (voor een inline diffuser is dit niet relevant)
- de injectiesnelheid (bellen per minuut) moet constant zijn
- het vermogen van de diffuser moet geschikt zijn voor je bak
- de diffuser moet schoon zijn (Deze zou je eigenlijk elke 2 weken moeten reinigen met een bleekoplossing!)
- een schoon wateroppervlak: hoewel het erg veel CO2 verbruikt; gebruik als de ruimte het toelaat een skimmer
- of stel een lilypipe zodanig af dat ie een kleine vortex aan het oppervlak maakt
- allerbelangrijkste: de stroming/ distributie moet 100% optimaal zijn om de CO2 door de hele bak te krijgen!
- tot slot: goede oppervlakte rimpeling. Dit ga ik in een apart hoofdstuk uitgebreid behandelen.

Een 1 punt pH drop houd in:
als je CO2 gaat toevoegen en als je meet dat de pH 1 punt is gezakt dan heb je 30ppm CO2 in het water.

De gemeten en genoteerde waardes in de grafiek hier linksonder zijn helaas niet goed...
Omdat in 3 uur tijd (11.00 tot 14.00 uur) de pH slechts gezakt is met 0.4 punten. In die 3 uur moest de pH juist 1 volle punt zijn gezakt; dat is het doel. Je ziet dat pas om 17.00 uur de pH op 6.0 stond. Dat betekend dat er tot die tijd te weinig CO2 in de bak heeft gezeten!
Een duidelijk signaal is als u pas aan het einde van de dag de planten ziet assimileren, of aan het eind van de dag ziet dat de dropchecker groen is: dan doet u iets niet goed.

Afstellen doe je door de pH IN je bak te meten voordat de CO2 aangaat en als het licht aangaat. In die tussenliggende periode ( gemiddeld 2 uur)
moet er 1 punt verschil in zitten: de pH moet 1 punt zijn gezakt. Pas uw injectiesnelheid (bellen per minuut) zo aan dat u een daling van 1 pH bereikt, van het moment dat de CO2 injectie begint tot aan het tijdstip dat je lichten aangaan. Dat moet gebeuren in een tijdsbestek van gemiddeld 2 uur.
dus: Als je pH in 2 uur tijd 1 punt is gezakt zit je wat betreft het toevoegen van CO2 (injectiesnelheid) bijna altijd goed.
(dit is natuurlijk alleen van toepassing als je target 30ppm CO2 is)

11:00 (start Co2 ) Ph was 7.0
12:00 pH 6.9
13:00 pH 6.8
14:00 (start licht) Ph was 6.6
15:00 Ph 6.4
16:00 Ph 6.2
17:00 Ph 6.0
18:00 Ph 6.0 (Co2 stop)
19:00 Ph 6.2
20:00 Ph 6.6 (Licht uit)

11:00 (start Co2) Ph 7.0
12:00 Ph 6.4
13:00 Ph 6.0
14:00 (licht aan) Ph 6.0
15:00 Ph 6.0
16:00 Ph 6.0
17:00 Ph 6.0
18:00 (Co2 uit) Ph 6.0
19:00 Ph 6.0
20:00 (licht uit) Ph 6.4

Het 2e voorbeeld hier rechtsboven is het schema wat je dient na te streven. Controleer dit schema dan ook regelmatig.

Als je een soil gebruikt geeft dit een sterke verlaging in de pH. Dit kan na een paar dagen dalen tot 6.7 Maar omdat de soil ook de KH verlaagd word het eindresultaat voornamelijk bepaald door het water wat je gebruikt. Hoe harder je water hoe hoger de waarden gaan zijn. De soil blijft continue de KH naar beneden trekken totdat de soil verzadigd is. Op dat moment zijn de pH verlagende eigenschappen uitgewerkt. Daarom doe je met het gebruik van (gedeeltelijk) osmosewater langer van de soil dan als je gebruikt maakt van hard leidingwater.

Hoe groter je bak des meer tijd je nodig gaat hebben om om het gewenste niveau CO2 te zitten. Als u binnen een tijdsbestek van gemiddeld 2 uur niet de pH drop kan verkrijgen moet je dus meer CO2 gaan toevoegen.

Goed, als je dan de pH drop hebt kunnen realiseren is het de bedoelling om de CO2 tot het einde van de assimilatie periode op hetzelfde niveau te houden. En dat doe je dus weer met de juiste oppervlakte rimpeling om het teveel aan CO2 te ontgassen.
Het is het beste om de oppervlakte agitatie rustig te houden; gewoon een kleine rimpeling op het wateroppervlak. Het moet geen golfslagbad worden. Ik raad geen lucht- of bruissteentje aan om dit te bewerkstelligen. Gebruik hiervoor de uitstroom van de filter, lilypipe of spraybar.

Waterbeluchting zorgt voor een snelle afname van de CO2 concentratie, omdat het leidt tot een veel snellere uitwisseling (diffusie) van gassen, en dus ook tot een sneller evenwicht. Dus op een bepaald moment gaat de hoeveel CO2 in het water zich stabiliseren omdat de aanvoer gelijk is als de natuurlijke afvoer van CO2. Dit word gerealiseerd met behulp van de agitatie van het wateroppervlak. En zo krijg je de meest stabiele CO2 waarden.

Als je teveel oppervlakte agitatie veroorzaakt, ga je de CO2 op dezelfde manier ontgassen als wanneer je een fles cola zou gaan schudden. De CO2 komt daardoor snel uit de opgeloste vorm en zal zeer snel de bak verlaten. Wees bewust dat van alle CO2 die u toevoegt er 80 tot 90% direct uit het water verdwijnt! Daarbij maakt het bijna niets uit op welke manier de CO2 technisch word toegevoegd. Het is ook een misverstand om te denken dat als je CO2 goed is opgelost dat het dan langer in je bak blijft. CO2 is een gas en dat wil zo snel mogelijk je bak uit uit, ongeacht de grootte van de bellen die door je scape gaan.

Een andere manier om het CO2 niveau te controleren mbv de pH drop methode:
Als je eenmaal die pH drop hebt kunnen realiseren kan je, na verloop van tijd, eventueel een extra controle uitvoeren:

Manier 1:
- neem, voordat het licht aangaat, een kop aquariumwater, roer deze stevig om, en laat deze 24 uur staan, (deze word nu 24 uur 'ontgast')
- bepaal na deze 24 uur de pH van het water uit het kopje (liefst met een geijkte pH pen)
- bepaal vervolgens een kwartier voordat het licht aangaat de pH in de bak (er van uitgaand dat 2 uur van tevoor de CO2 is aangegaan)
- de pH in je bak moet nu 1.0 lager zijn dan de pH in je kopje: dan heb je 30 ppm CO2 in het water.
- er is een marge van 1.5 punten. Is de pH drop 1.2 dan zit je aan de max en moet je de CO2 iets terugschroeven
- is de pH drop 0.8 is dit te weinig en moet je CO2 iets opvoeren (bellen tellen als het mogelijk is)

Manier 2 (omdenken):
- neem een kopje water (diep) uit je scape op het moment dat het licht aangaat, en bepaal hiervan de pH (en dat is bijvoorbeeld 6.0)
- laat deze 24 uur staan (deze word nu 24 uur 'ontgast')
- bepaal na deze 24 uur wederom de pH van dat zelfde kopje: dan moet er 1 punt verschil in zitten
- is dit bijvoorbeeld pH 7.0 dan had je op het moment van de 1e meting 30ppm CO2 (24 uur eerder)
- meet je bijvoorbeeld 6.5 betekend dit dat je op het moment van de 1e meting te weinig CO2 had
- meet je bijvoorbeeld 7.5 betekend dit dat je op het moment van de 1e meting teveel CO2 had

Trek je niets aan van de waarden die je afleest op de pH pen en ga zeker niet de KH meten als je een soil gebruikt. Mijn ervaring is dat mensen daarmee alleen maar in verwarring raken.Je bemerkt dat CO2 optimaal afstellen een lastige klus is. Wellicht het allermoeilijkste onderdeel. Deze manier van CO2 bepalen is een veel gebruikte methode onder aquascapers en ik raad je dit ook ten zeerste aan om te gaan gebruiken.

De juiste manier van ontgassen en vooral het bepalen van deze pH is erg belangrijk om nauwkeurig te bepalen,
want een pH-daling van 1 punt = ongeveer x10 keer de beginconcentratie van CO2, als onderdeel van een logaritmische schaal.

Dat wil zeggen:

   is de ontgaste CO2 uit je bak 0.5 ppm, dan is de 1 pH drop = 5 ppm CO2
   is de ontgaste CO2 uit je bak 1 ppm, dan is de 1 pH drop = 10 ppm CO2
   is de ontgaste CO2 uit je bak 2 ppm, dan is de 1 pH drop = 20 ppm CO2
   is de ontgaste CO2 uit je bak 3 ppm, dan is de 1 pH drop = 30 ppm CO2

Mijn persoonlijke mening

Maak gebruik van meerdere drop checker als je 100% overtuigt bent van de juiste stroming in je scape. Deze werken in ieder geval onafhankelijk van een eventuele pH-daling. Richt je op een '1 punts drop' als de lichten zijn aangegaan en dan ben je klaar. Heb je ook geen testkitjes meer nodig. Ga geen controle uitvoeren met de pH/KH tabel. Het komt vaak voor dat de waarden volgens deze tabel boven de 100ppm kunnen uitkomen. En houdt daarbij goed je bewoners in de gaten, net als de kleur van je dropchecker. Want boven de 35ppm krijgen je bewoners last van CO2 vergiftiging!

edit:
dit voorbeeld heeft als uitgangspunt 30ppm CO2 omdat dit 'makkelijk' te realiseren is mbv een pH pen. (als je CO2 injecteert en op het moment dat je pH 1 punt is gezakt heb je namelijk 30ppm CO2 in het water, ongeacht je KH). Dat wil niet zeggen dat 30ppm de standaard target CO2 is. Misschien wil je maar 15ppm, of 20ppm in je water. Dan kan je nog steeds een pH profiel maken met bovenstaande informatie als referentie. Alleen neem je ipv 1 punt bijvoorbeeld een daling van 0.6

Maar feitelijk heb je helemaal niet zoveel CO2 nodig en daarbij is de stabiliteit zelfs belangrijker!
De 30ppm word wel vaak gebruikt maar dat komt omdat dit het resultaat is van de pH drop. Maar nogmaals, die 30ppm is helemaal niet de 'allerbeste' hoeveelheid. De CO2 concentratie moet in verhouding staan met de vraag van de planten in je scape. Maar omdat het voor veel mensen moeilijk te realiseren is om de CO2 geheel door hun scape heen te krijgen (veelal het geval door veel deadspots, veroorzaakt door een complexe hardscape) zou een goede reden kunnen zijn om 30ppm na te streven om toch overal genoeg CO2 te krijgen.
Dus is het wel erg belangrijk dat je stroming goed op orde is! Ten eerste omdat het de voedingsstoffen en CO2 goed door het aquarium verdeeld. En ten tweede, en dat is belangrijker, omdat je zo de grenslaag of boundary layer op het blad verkleint.

Een "grenslaag" is het grensvlak tussen een vast oppervlak zoals een blad en de vloeistof die over dit oppervlak beweegt. Door de wrijving veroorzaakt door relatieve beweging van de twee wordt de vloeistofsnelheid op dit grensvlak tot praktisch nul gereduceerd, terwijl op korte afstand boven de laag de snelheid toeneemt tot de nominale waarde. Het is deze grenslaag, de Ludwig Prandtl-laag genoemd, die een significant effect heeft op de opname van voedingsstoffen, aangezien de voedingsstoffeneerst de laag moeten verzadigen voordat ze de cuticula passeren en doorgaan over het membraan van het bladoppervlak. Hoe dunner de Prandtl-laag, hoe sneller de opname.
De Prandtl-laag is een mechanisch obstakel dat moet worden overwonnen, dus elke toename van de stroming zelfs een kleine, heeft een aanzienlijk effect.
Het hoeft natuurlijk niet zo te zijn , dat als je een scape hebt van 500 liter, dat je een filter moet gebruiken van 5000 liter per uur. Dat kan je natuurlijk ook verdelen over 2 aparte filters. Het voordeel daarvan is dat je hiermee ook 2 stuks CO2 aanvoerpunten kunt creëren. Maar ook het gebruik van een stromingspompje of wavemaker kan een goede oplossing zijn. In de praktijk wil dit dus zeggen dat met meer stroming de plant gemakkelijker de CO2 kan opnemen. Het is niet voor niets dat een High-Light scape een filtervolume heeft van minimaal 10x de bakinhoud... En, ook belangrijk; een High-Light heeft gemiddeld meer stroming nodig dan een low-Light.

Dus, kort en bondig samengevat:
A) Afstellen doe je door de pH IN je bak te meten voordat de CO2 aangaat en als het licht aangaat. In die tussenliggende periode (gemiddeld 2 uur) moet er 1 punt verschil in zitten. De pH moet 1 punt zijn gezakt

B) Een pH profiel gebruik je om te zien of de CO2 stabiel blijft gedurende de belichtingsperiode. De pH mag niet verder zakken dan die 1 punt. (1 punt is gemiddeld: minimaal 0.8 tot maximaal 1.4)

C) Een extra controle doe je met het kopje 24 uur te ontgassen en te kijken of er 1 punt verschil is in de pH

Tot slot:
"ontgast" water is eigenlijk een verkeerde benaming omdat het water in het kopje niet volledig ontgast is, maar in evenwicht is (equilibrium) met de atmosfeer wat ongeveer 2 tot 3 ppm CO2 is. Het verschil tussen 2 of 3 ppm CO2 is niet zo belangrijk, omdat je een half punt hogere pH kunt krijgen door het water te roeren dan het een nacht stil te laten staan.

Maar uitgaande van 3ppm CO2 in je ontgaste water, dan heb je een daling van 1,0pH nodig om van 3ppm naar 30ppm CO2 te gaan. Als u 2ppm CO2 in uw ontgaste water meet, heb je een daling van 1,0 pH nodig om op 20ppm te komen. In dit geval heb je een iets hogere drop nodig. Bijvoorbeeld een daling van 1.2

The Small Planted Tank