Wassertests

Wassertest werden in der Riffaquaristik verwendet um mögliche Ursachen von Problemen im Riff ausfindig zumachen oder um den Verbrauch von lebensnotwendigen Stoffen für die Korallen zu bestimmen. Auf beides werde ich noch genauer eingehen aber vorher möchte ich noch kurz etwas über Wasserwerte sagen.

Wasserwerte sind meist Messergebnisse zu Ph Wert, Dichte, Salzgehalt (kann aus Dichte abgeleitet werden), Nährstoffen und Schadstoffen. Dabei lässt sich im heimischen „Labor“ meist nur eine gewisse Anzahl von Werten einfach messen. Verschiedene Hersteller bieten Test zu den interessantesten Substanzen an. Die folgenden Werte bestimme ich mehr oder weniger regelmäßig, auch wenn alles gut aussieht im Riff.

Regelmäßig getestete Wasserwerte

  • Ph Wert, dieser sollte bei 8,2-8,4 liegen, er schwankt je nach Beleuchtungszeit tagsüber und sollte immer zur gleichen Zeit gemessen werden
  • Dichte, diese liegt bei mir bei 1,024 bei 25 Grad, das entspricht ca 35 ppu Salzgehalt, die Dichte messe ich vor und nach jedem Wasserwechsel
  • Po4 ist ein Nährstoff und sollte in Steinkorallenbecken um die 0,03 mg/L liegen, hier gibt es in der Literatur unterschiedliche Angaben, allerdings sollte Po4 immer nachweisbar sein, da ohne Po4 die Korallen schlecht wachsen bzw. es sogar zum ausbleichen kommen kann.
  • No3 (Nitrat) ist ebenfalls ein Nährstoff und sollte auch immer nachweisbar sein, für Steinkorallen insbeondere SPS wird oft ein Wert kleine 3 mg/L angegeben
  • Ca (Calcium) ist wichtig für den Skelettaufbau von Steinkorallen, diese besteht zu großen Teilen aus Ca. Der Ca-Wert hängt vom Kh-Wert ab und auch hier findet man sehr unterschiedliche Bereich, ich versuche den Wert um 420-450 mg/L zu halten bei 35 ppu Salzgehalt.
  • Mg (Mangnesium) ist ebenfalls wichtig für die Korallen der wert sollte zwischen 1250-1350 mg/L liegen, in der Regel wird Mg weniger verbraucht als Ca.
  • Kh-Wert, dieser spiegelt die Alkalinität des Meerwassers wieder und ist sehr wichtig, da viele Prozesse in unseren Nanoriffs Kh verbrauchen. In der Literatur werden Werte von 7-10 ° angegeben aber es gibt auch Salze die noch höhere Kh Werte besitzen.

Weitere Wasserwerte

Weitere Werte die ich nur selten teste sind Si (Silizium) und No2 (Nitrit). Si kann zu Kieselalgenplagen führen, sollte Si nachweisbar sein. Bei mir ist der Wert selbst im Leitungswasser nicht nachweisbar und ich teste das alle paar (6-8) Wochen, nach der Umkehrosmose (entfernt ca 85% des Si aus dem Wasser) ist natürlich noch weniger Si im Wasser und ich hatte noch nie Probleme mit Kieselalgen.

No2 ist ein Atemgift für Fische, Krabben, Krebse, Schnecken und Garnelen und kommt normalerweise nur in sehr geringen Konzentrationen im Meerwasser vor, da es durch Bakterien umgehend in No3 umgewandelt wird. Sollte also nicht etwas ganz grundlegendes im Becken schief laufen, dann sollte dieser Wert immer sehr niedrig oder nicht nachweisbar sein. No2 würde ich aber immer messen, wenn Probleme im Riff auftreten, alleine schon damit ich ein komplettes Bild bekomme.

Hinzu kommen noch Spurenelemente und Schadstoffe. Unter ersteres fallen z.B. Jod, Potassium, Barium und viele andere und unter Schadstoffe verstehe ich hauptsächlich Metalle wie: Blei, Kupfer, Eisen und Aluminium und noch einige mehr. Diese Werte können zu Hause meist nicht bestimmt werden und müssen durch eine extern in Auftrag gegebene Wasseranalyse in einem entsprechenden Labor bestimmt werden.

Wassertest für zu Hause

Es gibt eine Vielzahl von Wassertestherstellern, die Tests der oben genannten Substanzen für Mehrwasseraquarien anbieten. Bisher hatte ich mich für Tests der Firma Salifert entschieden und kann somit auch nur über meine Erfahrungen mit diesen berichten.

Meist funktionieren die Tests nach zwei möglichen Prinzipien: Farbvergleich oder Farbumschlag.

Farbvergleich

In diesem Fall wird eine gewisse Menge Aquarienwasser in ein mitgeliefertes Testgefäß mittels einer Spritze gegeben. Danach werden ein oder mehrere Reagenzien entweder per Tropfflasche oder als Pulver mittels eines mitgelieferten Messlöffels zu dem Wasser gegeben und das Wasser für eine bestimmte Zeit gemischt. Manchmal muss noch eine gewisse Zeit gewartet werden. Danach wird die Farbe der Lösung unter Tageslicht mit einer Farbkarte verglichen und daraus der Messwert bestimmt. Zuweilen muss der Messwert noch umgerechnet werden (mittels eines der Testgebrauchsanweisung beiliegenden Faktors) um den Messwert z.B: von Po4 zu erlangen.

Manche Test haben auch 2 Empfindlichkeitsbereiche, einmal wird von oben in das Testgefäß geschaut und bei dem empfindlicheren Test von der Seite.

Folgende Salifert Tests funktionieren per Farbvergleich: No2, No3, Po4, Si, Ph

Farbvergleiche sind oft sehr schwer, hier war eine minimale Färbung zu erkennen, aber genau kann ich nicht bestimmen ob 0,03 oder doch 0? Selbst bei indirektem Tageslicht wie empfohlen ist der Farbvergleich oft schwierig. Hier ist der PO4 Test auch nicht sonderlich genau in dem für Steinkorallen interessanten Bereich von 0.1-0 mg/L.

Farbumschlag

In diesen Tests wird auch eine gewisse Menge Aquarienwassers in ein mitgeliefertes Testgefäß gegeben. Danach werden wieder Reagenzien hin zugesetzt und diese für eine vorgegebene Zeit gemischt. Danach weißt die Lösung eine gewöhnlich starke Färbung auf.

Nun wird in einem zweiten Schritt mit einer sehr feinen 1ml Spritze eine weitere Flüssigkeit aufgezogen und diese dann tröpfchenweise in das Testgefäß gegeben, nach jedem Tropfen wird das Testgefäß vorsichtig im Kreis bewegt (nicht stark schütteln) damit sich die Testlösung mischt. Dies wird solange wiederholt bis sich die Farbe der Testlösung verändert. Sobald der Farbumschlag erfolgt wird die Restmenge in der 1ml Spritze abgelesen und aus einer Tabelle daraus der Messwert der Substanz gelesen.

Zuweilen gibt es auch hier 2 Messbereiche, dabei wird nur die Menge des Aquarienwassers und der Testreagenzien halbiert, dadurch wird die Messunsicherheit allerdings auch stark erhöht. Dazu später mehr.

Die folgenden Salifert Tests funktionieren mit Farbumschlag: Ca, Mg, Kh

Hier zeigen sich die Tücken des Farbumschlagtests. Links ist die Ausgangfärbung. Die Bilder von links nach rechts zeigen jeweils die Farbe nach 1 Tropfen mehr der Nachweisflüssigkeit. Wo ist jetzt der Farbumschlag, erst ganz rechts oder bereits eins voher oder doch schon davor? Die Unterschiede im Test betragen zwischen dem 2. und 4. Bild 1 Grad, also ein großer Unterschied. Am Besten legst du dich auf eine Farbe fest, bei der du den Farbumschlag definierst und prüfst dann die Genauigkeit mit einer Referenzflüssigkeit. Dies ist der beste Weg um reproduzierbare Messungen zu erhalten.

Messgenauigkeit

Dies ist ein heikles, wenn auch für viele schwer verständliches Thema. Als Wissenschaftler ist mir klar, das jedes Messergebnis ohne Kenntnis der Messunsicherheit absolut wertlos ist, den meisten Menschen sagen aber diese Begriffe nichts. Es ist extrem wichtig zu verstehen wie genau ein Test ist und was wir mit dem gemessenen Wert anfangen können. Ich versuche hier etwas Licht in diese Thematik zu bringen und hoffe es gelingt mir.

Messunsicherheit was ist das? Gemeint ist damit z.B. Po4 =0,03 +/- 0,01 mg/L dabei bedeutet der erste Wert der gemessene Wert (Messwert) und der zweite Wert die mögliche Abweichung vom Messwert (Messunsicherheit oder Messfehler), da die verwendete Messmethode nicht genauer den Wert bestimmen kann. Ein Wert von z.B. 0,1+/-0,5 mg/L würde also bedeuten das der tatsächliche Wert bis zu 0,6 mg/L betragen könnte. Ohne die Messgenauigkeit zu kennen sagt der Messwert also nicht viel aus, er kann uns eine Sicherheit vorgaukeln die gar nicht gegeben ist.

Bei den meisten Tests wird eine Genauigkeit gar nicht angegeben. Zudem gibt es noch weitere Schwierigkeiten bei der Auswertung der Tests, diese vergrößern teilweise die Messunsicherheit erheblich. So ist es z.B. bei den Farbvergleichen meist sehr schwer die geringen Farbnuancen (oft im rosa-, oder blassblauen Farbbereich) überhaupt zu unterscheiden. Zudem kann die Testskala auch noch recht grob sein. Gerade beim Po4 Test möchte wir eigentlich eine feine Abstufung im Bereich 0,1 -0,01 mg/L haben aber bei Salifert ist die Abstufung 0,1 – 0,03 – 0 und somit ist die Ablesegenauigkeit schon recht schlecht (siehe das obere Bild beim Farbvergleich-Paragraphen). Kann ich so gut wie nicht zwischen diesen drei Farbwerten unterscheiden so ist die Ablesegenauigkeit das halbe Intervall zwischen den beiden angrenzenden Messwerten. Für den vorgenannten Fall wäre sie für 0,03 also (0,1-0,03)/2=+0,035 und (0,03-0)/2=-0,015 und somit wäre das Testergebnis 0,03+0,035-0,015 nur durch die Ablesegenauigkeit. Könnte ich hingegen deutlich zwischen den 3 Farbwerten unterscheiden so wäre die Ablesegenauigkeit nicht das halbe Intervall sondern viel kleiner und damit die Messgenauigkeit viel höher.

Das ist aber leider noch nicht die einzige Messunsicherheit. Deswegen sollte ein Wassertest immer mit einer Referenzflüssigkeit getestet werden. Die Referenzflüssigkeit ist dabei eine speziell hergestellte Lösung, in der die verschiedenen Stoffe in präzise gemessenen Mengen vorkommen. Wir kennen hier also das zu erwartende Messergebnis des Wassertests. Die Referenzlösung hat dabei in der Regel Angaben, die weitaus genauer sind als die von uns verwendeten Wassertest und deswegen lassen sich Messunsicherheiten der auf ihr angegebenen Werte meist vernachlässigen.

Wir messen also die Referenzflüssigkeit nach unserem Wassertest, wobei wir peinlichst genau auf die Durchführung achten, genauso wie wir auch unser Wasser testen. Dies Wiederholen wir mindestens 5 mal und bilden aus allen gemessenen Werten den Mittelwert. Diesen Mittelwert vergleichen wir jetzt mit dem Referenzwert auf dem Flaschenaufdruck und ermitteln daraus unseren Korrekturfaktor nach folgender Formel. Korrekturfaktor = gemessener Mittelwert / Referenzwert auf der Flasche. Diesen Korrekturfaktor müssen wir jetzt immer auf jede Messung dieses Wassertest anwenden. Wir müssen dabei einen Korrekturfaktor für jeden Wassertest den wir machen möchten also z.B. PO4, NO3, Kh ect… berechnen. Die Korrekturfaktoren müssen wir auch regelmäßig erneut bestimmen, da die Wassertest ihre Genauigkeit mit der Zeit ändern können.

Leider ist dieses Verfahren auch nicht unbedingt genau genug. Der Korrekturfaktor kann trotz Bildung des Mittelwertes aus einer Messreihe noch einen großen Fehler besitzen, wir wollen aber einen  möglichst genauen Korrekturfaktor. Der Fehler des Korrekturfaktors sollte deutlich kleiner als der Korrekturfaktor selbst sein, sonst bringt die Korrektur nichts. Zur genauen Bestimmung des Fehlers des Korrekturfaktors müssten wir aber sehr viele Einzelmessungen der Referenz durchführen und uns dann die Verteilung der Einzelmesswerte anschauen. Ist diese Verteilung eine schmale, symmetrische Verteilung so kann man den Fehler bestimmen und dieser sollte klein genug sein. Sollte aber die Verteilung stark asymmetrisch sein oder sehr breit so kann man diesen Wassertest in der durchgeführten Art nicht verwenden.

Leider ist die Anzahl der benötigten Einzelmessungen zur Erstellung und Auswertung der Verteilung so groß, das die Charge des Wassertest wahrscheinlich schon fast aufgebraucht ist, wenn die Verteilung endlich aussagekräftig gemessen wurde. Es ist also nicht nur ein extrem zeitaufwendiges sondern auch teures Unterfangen. Leider gibt es keine gute Alternative um relativ sichere Messungen zu Hause erstellen zu können.

 

Fazit: Was bringen Wassertest?

Auch wenn sie oft nicht so genau sind, wie wir das gerne hätten, so ist es doch meist möglich grobe Missstände zu erkennen. Damit die Test so genau wie möglich sind sollte eine Referenzflüssigkeit benutzt werden und der Test mit einer Messreihe von ca 5 Einzelmessungen kalibriert werden.

Für die genaue Bestimmung des täglichen Verbrauchs der Korallen an Kh, Ca und Mg sind die Tests schon nicht mehr genau genug. Trotzdem lassen sie sich auch für die Verbrauchsermittelung nutzen. Dazu wird einfach die Zeit zwischen zwei Messungen so gewählt das das betreffende Element um einen größeren Betrag gefallen ist als die Messgenauigkeit.

Hier ist zu beachten das vor allem Kh nicht zu weit fallen darf, dies quittieren zumindest meine Korallen mit schlechtem Polypenbild und schmollen recht lange bis sie wieder gut aussehen.

Aus dieser ersten Messung kann dann der tägliche Verbrauch grob bestimmt und entsprechend dosiert werden. Nach einigen Tagen misst man erneut mit einer Messserie jeden Wert und vergleicht mit dem erwarteten Wert. Danach passt man die Dosierung entsprechend an. Ist der gemessene Wert größer als der erwartete Wert wird die Dosierung herabgesetzt und andersherum entsprechend erhöht. Danach wird wieder Dosiert und nach einem deutlich längeren Zeitintervall wieder gemessen. Erneuter Vergleich mit dem erwarteten Wert führt dann wieder zu besseren Korrekturen der Dosierung. Durch dieses iterative Verfahren kann die richtige Dosierung gefunden werden ohne eine Unterversorgung der Korallen zu riskieren und gleichzeitig müssen nicht so viele Einzeltest durchgeführt werden, da die Messintervalle immer größere Abstände aufweisen.

 

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