Der pH-Wert war der erste Wasserparameter, welcher vom Aquarianer leicht ermittelt werden konnte. Zuerst mit einfachem Rotkohlsaft, dann später mit Lackmuspapier. Fragen zum pH-Wert im Aquarium und seiner Veränderung gehören zu den am häufigsten gestellten bezüglich der Wasserchemie im Aquarium.

Die chemische Grundlage des pH-Wertes ist die Existenz von Säuren und Laugen (auch Basen genannt). Säuren reagieren sauer, Laugen reagieren alkalisch oder basisch. Eine Säure ist beispielsweise Essig oder Zitronensaft. Eine Base zum Beispiel Seifenlauge oder aber auch Salmiakgeist (wässrige Ammoniaklösung). Säuren und Basen können aus unterschiedlichen Stoffen entstehen. So entsteht Salzsäure aus dem Gas Chlorwasserstoff (HCl), wenn dieses in Wasser geleitet wird, Natronlauge bei der Reaktion des Metalls Natrium mit Wasser. All diesen Verbindungen gemein ist, dass sie ihre saure oder basische Reaktion und Eigenschaft erst in Verbindung mit Wasser zeigen. Legt man einen Zitronensäurekristall auf ein Stück Lackmuspapier, geschieht nichts. Gibt man einen Tropfen Wasser darauf, färbt sich das Lackmuspapier rot. Gleichsam zeigt das Lackmuspapier keine Reaktion, wenn man etwas Speisenatron darauf gibt. Erst mit der Zugabe von etwas Wasser färbt sich das Lackmuspapier blau. Wieso ist das so?

Erst das Wasser vermag es, die Säure oder Base aus einem Stoff „herauszulösen“. Dabei werden bei Säuren H⁺ Teilchen (Wasserstoff-Ion, Proton) frei, bei Basen OH^- Teilchen (Hydroxid-Ion). Je mehr H⁺ Teilchen im Wasser gelöst sind, desto sauer ist die Lösung. Je mehr OH^- Teilchen im Wasser sind, desto basischer ist die Lösung. Der pH-Wert gibt, vereinfacht gesagt, die Menge der H⁺ Teilchen sowie das Verhältnis von H⁺ und OH^- Teilchen im Wasser an.

Der pH-Wert, abgeleitet von lateinisch potentia hydrogenii, die Kraft des Wasserstoffs oder auch pondus hydrogenii, das Gewicht des Wasserstoffs, ist das Maß für den Base- beziehungsweise Säuregehalt einer (wässrigen) Lösung. Je höher die Konzentration der Wasserstoff-Ionen, (genauer der Oxonium-Ionen H₃O⁺, da die Protonen nie allein vorliegen, sondern gebunden an ein Wasser Molekül) desto saurer das Wasser, je niedriger die Konzentration, desto alkalischer. Umgekehrt gilt: Je höher die Konzentration von Hydroxid-Ionen, desto basischer, je niedriger ihre Konzentration, desto saurer.

Der pH-Wert ist definiert als der negativ dekadische Logarithmus der Wasserstoff-Ionen Aktivität, -log a(H⁺). Obwohl es eine gewisse Uschärfe bringt, kann die Ionen-Aktivität in der Praxis mit der Ionen-Konzentration gleichgesetzt werden.

In reinem Wasser dissoziieren (teilen) sich ständig einige wenige Wassermoleküle (H₂O) in zwei Teilchen, ein Hydroxyd-Ion OH^- und ein Wassertstoff-Ion H⁺. Das Wasserstoff-Ion oder Proton bindet unmittelbar an ein weiteres Wassermolekül. Es reagiert somit zum Oxonium-Ion H₃O⁺. Der Prozess nennt sich Autoprotolyse (selbsttätige Protonen Herauslösung beziehungsweise Übertragung). Somit liegen immer genauso viele Oxonium wie Hydroxid-Ionen in reinem Wasser vor. Diesen Zustand nennt man neutral und entspricht einem pH-Wert von exakt 7. Liegen mehr Hydroxyd-Ionen als Oxonium-Ionen vor, der pH-Wert liegt über 7, wird dies als alkalisch oder basisch bezeichnet. Im umgekehrte Fall, wo mehr H₃O⁺ als OH^- vorliegen, der pH-Wert liegt unter 7, wird dies als sauer bezeichnet.

Der Vorgang ist dynamisch, so dass immer wieder neue Wasserteilchen zerfallen und andere wieder zusammengeführt werden. Die Teilchenzahl bleibt insgesamt gleich. Reines Wasser, in dem auch keine Gase (insbesondere CO₂) gelöst sind, weist genau so viele H₃O⁺ wie OH^- Ionen oder eine negativ dekadische Oxonium Konzentration von 10^-7 oder pH 7, genauer 10^-7 Mol/Liter H₃O⁺ bei 25°C. Aus dem Zusatz „bei 25°C“ erkennt man auch, dass der pH-Wert temperaturabhängig ist. Je höher die Temperatur, desto mehr Teilchen dissoziieren, es werden mehr H₃O⁺ frei. Der pH-Wert sinkt also mit steigender Temperatur.

Bei einem Unterschied von zwei pH-Stufen (pH 7 » pH 5) sind es schon 10x10, 10² oder 100 mal so viele, bei 3 Stufen (pH 7 » pH 4) 10³ oder 10x10x10 (1000x), mal so viele H₃O⁺-Moleküe und so weiter. Das Wasser ist also jeweils 100 beziehungsweise 1000mal saurer als Wasser mit pH 7.

Dem pH-Wert gegenüber steht die Inversion (Umkehrung) des pH-Wertes, der negativ dekadische Logarithmus der Hydroxid-Ionen OH^- Konzentration oder pOH-Wert. Die Summe von pH-Wert und pOH-Wert ergibt immer 14. Logarithmisch dargestellt sieht das so aus: -log [c H₃O⁺] + -log [c OH^-] = 10^-14. Hieraus kann man auch erkennen, dass durch die Kenntnis des einen Wertes der andere errechnet werden kann. Bei einem pH-Wert 6 von beträgt der pOH-Wert somit 8. So ergibt sich auch, dass eine höhere Zahl auch beim pOH-Wert eine geringere Konzentration der betreffenden Teilchen angibt (Eins an n-ter Stelle hinter dem Komma). [Riedel & Janiak (2007), Sigg & Stumm (1995), Wieland & Frenzel (1995), Wilhelm, (2003)]

Noch eine Bemerkung vorab: Mit dem Begriff Karbonathärte ist in der Aquaristik gemeinhin die Säurekapazität oder das Säurebindevermögen bis pH 4,3 (SBV) gemeint. Dies ist in der Praxis quasi-identisch mit der Konzentration von Carbonat-Ionen (HCO₃^2-) und Hydrogencarbonat-Ionen (HCO₃^-). Ich werde hier ebenso verfahren, um der in der Aquaristik gebräuchlichen Terminologie Tribut zu zollen und Verwirrungen beim Leser zu vermeiden. Der Begriff „Karbonathärte“ (in Anführungszeichen) oder dessen Abkürzung KH ist in diesem Text gleichbedeutend mit Säurebindevermögen zu verstehen.

Zur Bestimmung des pH-Wertes bieten sich für den Aquarianer grundsätzlich drei Verfahrensweisen: Tauchtests (Teststreifen), Indikatorflüssigkeiten (Tropfentests) oder aber die Benutzung eines pH-Meters. Alle diese Methoden haben individuelle Vorteile, aber auch Nachteile.

Teststreifen

Aquaristische pH-Teststreifen, insbesondere Multisticks (Mehrfachtest-Streifen), sind im Vergleich zu anderen nachweisverfahren, recht ungenau. Bei pH-Teststreifen für den Laboreinsatz, beispielsweise von Merck oder Macherey-Nagel, sieht das anders aus. Qualitativ hochwertige pH-Teststreifen kosten allerdings auch um einiges mehr als vergleichsweise einfache Modelle. Aber auch unter den pH-Teststreifen aquaristischer Anbieter gibt es einige erfreuliche Ausreißer, die vergleichsweise gute Ergebnisse liefern. Der pH Streifentest „pH 5-10 Tauchtest“ von Dennerle ist beispielsweise nach meinem Dafürhalten eine Private Label Variante der „pH-Indikatorstäbchen pH 5,0 - 10,0“ von Merck. Generell zeigen pH-Teststreifen in gut gepuffertem Wasser mit hoher Karbonathärte genauer an als in nur schwach gepuffertem (niedrige KH, ≤ 5°d) weicherem Wasser. Um auch nach länger Zeit verlässliche Ergebnisse zu erzielen, ist die korrekte Lagerung der Testsreifen besondes wichtig. Kühl und trocken sollte es sein. Der Unterschrank des Aquariums ist nicht der Aufbewahrungsort erster Wahl.

Tropfentests

Am weitesten verbreitet sind Tropftests zur pH-Wert Bestimmung, die auf Indikatorlösungen basieren. Säure-Base-Indikatoren, von lateinisch indicare = anzeigen, sind Farbstoffe, die abhängig vom pH-Wert ihre Farbe ändern. Ursächlich hierfür ist, dass sie selbst schwache Säuren oder Basen sind und damit Protonen oder Hydroxid-Ionen aufnehmen und abgeben können. Sie können somit jeweils in einer geladenen als auch ungeladen Form vorliegen. Diese Zustandsänderung gibt der Indikator optisch durch eine Farbänderung preis. Als Indikatoren werden beispielsweise Bromthymolblau, Methylrot und Methylorange verwandt. Es gibt aber auch vorkommende Indikatoren. So enthält der Saft des Rotkohls oder Blaukrauts den Farbstoff Cyanidin. Aus dieser Eigenschaft erklärt sich auch, warum das Gemüse regional unterschiedlich entweder Rotkohl oder Blaukraut genannt wird. Je nach Art der Zubereitung, beispielweise sauer mit Äpfeln, oder alkalisch mit Speisenatron, färbt sich der Kohl rötlich oder bläulich.

Als Indikatorlösung wird bei handeslüblichen Testreagenzien in der Regel ein Mischindikator aus verschiedenen Einzelindikatoren verwendet, um eine gute Farbabstufung über den gesamten Meßbereich zu gewährleisten. Nachdem entsprechend der Anleitung die benötigte Probenmenge in den beiligenden Messbehälter (Küvette) gegeben wurde, werden nach Anleitung einige Tropfen der Indikatorflüssigkeit dazu gegeben und durch leichtes Schwenken in der gesamten Wasserprobe gleichmäßig verteilt. Den entstehenden Farbton vergleicht man nun mit den einzelnen Werten auf der beiliegenden Farbkarte. Schwächen zeigen flüssige pH-Indikatoren bei sehr weichen und ungepuffertem Wasser (destilliertes / vollentsalztes / RO-Permeat / Regenwasser), da sie hier oft deutlich saurere Werte anzeigen als tatsächlich gegeben sind. Hervozuheben sind hier besonders die Testssets von JBL, welches durch einen Komparatorblock auch eine mögliche Eigenfärbung des Aquarienwassers berücksichtigen. Je nach Auflösung des Tests fällt die Messgenauigkeit zwischen 0,3 bis 1 pH-Stufen. Dies ist bei den abgelesenen Werten zu berücksichtigen. In der Regel sind Angaben in 0,5er Schritten die sinnvollste Angabe. Zwischenwerte lassen sich abschätzen.

Eine weitere Möglichkeit bietet die Bestimmung des Ergebnisses mit Hilfe eines Photometers. Hier wird die Funktion des menschlichen Auges durch eine Photozelle übernommen. Die mit Indikator versehene Probe wird dabei inm Gerät mit Licht (entsprechend einer bekannten Energiemenge) durchleuchtet. Eine Photozelle wandelt das Licht, welches die Probe Passiert hat, in elektrischen Strom um. So kann die Energiemenge dargestellt werden, welche bei der Photozelle angekommen ist. Da jeder chromatische (farbige) Stoff bestimmte Teile des Lichtes zurückwirft (reflektiert) und andere absorbiert oder bei Flüssigkeiten auch durchlässt (transmittiert), kann man ihn anhand seines spezifischen Adsorptions- (ausgefiltertes Licht) und Transmissions- (durchgelassenes Licht) Spektrums sowohl identifizieren als auch seine Konzentration bestimmen. Anhand der Differenz von eingesandter Energie durch die Lichtquelle (insgesamt oder auf eine bestimmte Wellenlänge bezogen) und der Energiemenge, welche an der Photozelle angekommen ist, kann man die Energiemenge erkennen, die in der Probe absorbiert wurde. Die absorbierte Energie in einem bestimmten Wellenlängenbereich, die Extinktion bei x nm (Nanometer), ist äquivalent zur Konzentration des Indikator-Farbstoffs in der Probe. Da pH-Indikatoren abhägig vom pH-Wert unterschiedlich gefärbt sind, kann aus der Extinktion bei einer besstimmten Wellenlänge der pH-Wert in der Probe mit entsprechenden Vergleichsmustern bekanntem pH-Wertes (Pufferlösungen) bestimmt werden.

elektronische pH-Meter

Da der pH-Wert sich bereits durch die Probennahme verändert und so neben anderen Anwendungsfehlern verfälschte Ergebnisse produziert werden, ist die genaueste Methode die pH-Wert Messung direkt im Aquarium mit einem elektronischen pH-Meter. Zu bevorzugen sind solche Geräte, bei denen man die die Elektrode austauschen kann. Ich persönlich benutze das GPH014 der Firma Greisinger. Das Gerät ist relativ erschwinglich, leicht zu bedienen und für die aquaristische Praxis hinreichend genau.

Zu beachten ist bei Verwendung von pH-Metern die korrekte Behandlung und Lagerung der Elektrode sowie regelmäßiges Kalibrieren („Eichen“) der Messkette. Außerdem ist auch die Haltbarkeitsdauer und korrekte Lagerung der Kalibierlösungen (Pufferlösungen) der Elektrode zu beachten.

Hartes Wasser hat zwar meist ein höheres SBV oder eine höhere „Karbonathärte“, und somit meist auch einen hohen oder höheren pH-Wert, und weiches Wasser meist ein niedrigeres SBV und somit einen niedrigeren pH-Wert. Es besteht nur ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen „Karbonathärte“ beziehungsweise SBV, nicht aber zwischen pH-Wert uns Gesamthärte. Eine hohe Gesamthärte korreliert leidiglich häufig mit einer hohen Karbonathärte, weil Erdalkalicarbonatgesteine, wie Kalkstein, bedeutende Quellen der Härtebildner sind.

Tatsächlich steigt der pH-Wert auch in nur schwach durch Carbonate gepufferten Wässern ohne weitere Puffersysteme leichter in den deutlich alkalischen Bereich oberhalb von pH 8, als bei stärker durch Carbonate gepufferten Wässern. Meist stellt sich auch in solchen ionenarmen und weichen Wässer ein saurer pH-Wert ein, wenn Puffersystemen, welche im sauren Bereich puffern, zum Tragen kommen. Dies wäre beispielsweise der Huminsäure- / Humatpuffer, der beispielsweise durch Torffilterung, aber auch mittels Laub oder Erlenzapfen etabliert werden kann.

Die „Karbonathärte“ und die Kohlensäure (∝ CO₂) Konzentration sind folglich die bestimmenden Komponenten, welche den pH-Wert des Aquarienwassers beeinflussen. Da Kohlensäure eine sehr schwache Säure ist und auch nur ein winziger Teil des im Wasser gelösten Kohlendioxid zu Kohlensäure reagiert, muss man umso mehr CO₂ im Wasser lösen, desto höher die Carbonathärte ist, um den pH-Wert auf einen bestimmten Wert einzustellen. Die änderung des pH-Wertes ansich ist dabei aber unabhängig von der Höhe der „Karbonathärte“. In einem Wasser mit KH 12°d sinkt der pH-Wert bei Erhöhung des CO₂ Gehaltes um 15mg/l genauso um 0,3 Einheiten, wie bei einem Wasser, in dem die „Karbonathärte“ mit 3°d nur ein Viertel so hoch ist.

Kurz und knapp ausgedrückt: Wenn's sauer werden soll, muß die KH weg. Andersherum, wenn es darum geht, den pH-Wert zu erhöhen, kann dies entweder durch Anheben der Karbonathärte oder aber durch Senken des CO₂-Gehaltes geschehen. Dabei gilt grundsätzlich:

1. bei gleichbleibendem CO₂ Gehalt im Wasser sinkt bei Halbierung der Karbonathärte der pH-Wert um 0,3.
2. bei Verdoppelung der Karbonathärte und gleichbleibendem CO₂ Gehalt im Wasser steigt der pH-Wert um 0,3 Einheiten.
3. bei gleicher Karbonathärte muss zur Absenkung des pH-Wertes um 0,3 die CO₂-Konzentration im Wasser verdoppelt werden
4. bei gleicher Karbonathärte muss zur Anhebung des pH-Wertes um 0,3 die CO₂-Konzentration im Wasser halbiert werden

Senkt man beispielsweise die Karbonathärte von 6°d bei einem pH-Wert von 7,5 um die Hälfte auf 3°d, so sinkt, bei gleichbleibendem CO₂ Gehalt im Wasser, der pH-Wert auf 7,2. Andersherum steigt der pH-Wert in diesem Wasser bei der Verdoppelung der Karbonathärte auf 12° dKH auf pH 7,8.

KH	CO2	pH

Daher kombiniert man im günstigsten Fall beide Methoden. Eine Verringerung des CO₂ Gehaltes kann man sehr leicht durch kontinuierliche Belüftung mittels Membranpumpe und Sprudelstein oder aber einer an den Filterrücklauf angeschlossenen Venturi-Düse (Diffusor) erzielen. Ein Anheben des pH-Wertes durch Erhöhung der „Karbonathärte“ erreicht man sehr leicht durch die Zugabe von Speisenatron (Natriumhydrogencarbonat, Natriumbicarbonat, doppeltkohlensaures Natron, NaHCO₃) oder Soda (Natriumcarbonat, Na₂CO₃, einfachkohlensaures Natron). Dies ist beispielsweise als „Kaiser Natron“ oder „Bullrich Salz“ (Natriumhydrogencarbonat) beziehungsweise Waschsoda (Natriumcarbonat)im Supermarkt erhältlich. Prinzipiell ist auch Pottasche (Kaliumcarbonat K₂CO₃) zum Anheben der „Karbonathärte“ geeignet.

Neben diesen Alkalimetall-Salzen der Kohlensäure sind prinzipiell auch Erdalkalimetall-Salze der Kohlensäure zum Anheben der „Karbonathärte“ geeignet. Allerdings erhöhen diese Salze, wie Calciumcarbonat CaCO₃ oder Magnesiumcarbonat MgCO₃ (Kalkstein, Muschelschalen, Korallensand) auch die Gesamthärte und sind nur schwer wasserlöslich. Dies macht sie für die Praxis ungeeignet. Natürlich lassen sich ebenso KH/pH-Plus Produkte aus dem Zoohandel zum Senken des pH-Wertes via Senkung der Karbonatärte verwenden. Näheres zum Beeinflussen der Karbonathärte im Artikel Karbonathärte verändern.

Verschneiden mit entsalztem Wasser

Die Absenkung des pH-Wertes kann man, wie im Kapitel Wasserhärte bereits behandelt, erreichen, indem man durch Verschneiden mit salzfreiem oder -ärmerem Wasser (teil- und vollentsalztes Wasser, Umkehrosmosepermeat, weiches Quellwasser oder Regenwasser), um die Salzfracht im Wasser insgesamt zu reduzieren. Beim Verschneiden findet praktisch eine Verdünnung eines wässrigen Gemisches statt

Einen Mittelweg gegenüber Vollentsalzung und Umkehrosmose bietet die Teilentsalzung mit einem schwachsauren Kationentauscher an. Hierbei wird das aufzubereitende Wasser durch einen Behälter mit schwach-saurem Kationentauscherharz geleitet. Dabei wird die Karbonathärte im eigentlichen Sinne, also der Teil der Gesamthärte, wo den härtebildenden Erdalkalimetall-Ionen (Calcium, Magnesium) Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen gegenüberstehen, entfernt Die Teilentsalzung mit schwach-saurem Kationentauscher ist besonders für Wässer geeignet, bei denen die Karbonathärte einen großen Anteil der Gesamthärte ausmacht. Also für solche Wässer, deren Ionenfracht beispielsweise stark von Calciumcarbonat aus Kalkstein dominiert sind. Ein Wasser mit einer GH von 20°d und einer KH von 18°d hat nach Durchlaufen des schwachsauren Kationentauschers oder Teilentsalzers eine Gesamthärte von 2°d und eine Karbonathärte von 0°d.

Umgekehrt kann eine Anhebung des pH-Wertes durch Verschneiden mit härterem Wasser bezeihungsweise Wasser mit einer höheren Karbonathärte (KH) / Säurebindevermögen bei pH 4,3 (SBV) erfolgen. In beiden Fällen findet die Veränderung des pH-Wertes nur indirekt über Veränderung der Karbonathärte (KH) beziehungsweise des Säurebindevermögens bis pH 4,3 (SBV) statt.

Beim Einsatz von Torf ist immer auch dessen ökologische Brisanz zu berücksichtgn. Zur Gewinnung von Torf müssen Moore trockengelegt werden, was die Zerstörung dieser Lebensräume bedingt.

Torffilterung

Hochmoortorf ist ein schwach-saurer Kationentauscher. Die als Ionentauscher aktive Komponete dabei ist die Polygalacturonsäure. 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, 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. 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.

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 desweiteren als Puffer im Mulm. Geisler (1964) schreibt hierzu:

„ Durch Filtern über Torf oder durch Humusextrakte bringen wir Huminstoffe und Huminsäuren in das Aquarienwasser, allgemeiner gesagt: organische Säuren; ein sehr bewährtes und erfolgreiches Verfahren zur Wasseraufbereitung in der Süßwasser-Aquaristik. In derart behandeltem Wasser wird also der pH-Wert nicht nur von der Kohlensäure, sondern auch in einem entscheidenden Anteil von den Huminsäuren beeinflußt. “

[Geisler (1964), S. 20 f.]

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 eingefüllte, 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.

Entcarbonisieren mit Mineralsäuren

Will man lediglich die Karbonathärte reduzieren oder entfernen, eignet sich hierzu besonders die Entcarbonisierung mit Mineralsäuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure. Auch wenn Krause (1990) diese Methode als „aquaristischen Kunstfehler“ ansieht, ist sie doch pragmatisch betrachtet eine effektive Methode ohne Nebenwirkungen. Am geeignesten hierfür ist (verdünnte) Salzsäure bekannter Konzentration. Die bekannte Konzentration ist auch der Grund, aus dem diese den undeklarierten pH-Minus Produkten im Handel vorzuziehen ist. Sie erlaubt es, den Bedarf an Säure zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses vorab zu berechnen, statt durch Versuch und Irrtum durch schrittweise Annäherung (sukzessive Approximation).

pH-Wert Einstellung mit CO₂-Zuleitung

Im Gleichgewicht mit der Luft beträgt die CO₂-Konzentration im Wasser etwa 0,5 mg/l. Durch von Atmungsprozessen der Organismen im Aquarium produziertes CO₂ steigt diese etwa an. Konzentrationen bis 5 mg/l sind nach eigenen Messungen üblich. Sie ist sber grundsätzlich abhängig von der genauen Lage des Fließgleichgewichts zwischen Produktion (aerobe Atmungsprozesse), Verbrauch (Photosynthese der Pflanzen) und Verlust (Ausgansen an der Wasseroerfläche in die Luft). Diese ist in jedem Aquarium unterschiedlich und hängt unmittelbar von verschiedenen Rahmenbedingungen wie Besatzdichte, Beleuchtungsstärke, Oberflächenbewegung und so wieter ab.

Da CO₂ bei aeroben Atmungsprozessen abgegeben wird, hat die Konzentration im umgebenden Medium einen unmittelbaren Einfluss auf die Fähigkeit von aerob atmenden Organismen, beispielsweise den Fischen. Je höher die CO₂-Konzentration im Wasser ist, desto schwieriger wird es für den Fisch, sein eigenes CO₂ abzuatmen. Dabei besteht eine Wechselbeziehung mit der O₂-Konzentration. Je mehr Sauerstoff im Wasser gelöst ist, desto besser werden auch hohe CO₂-Konzentrationen erstragen. Wie hoch darf aber die O₂-Konzentration im Aquarium sein, ohne langfristig schädlich für die Fische zu wirken? Welche Auswikungen hat ein hoher CO₂-Gehalt im Wasser auf den Fischorganismus?

Es gibt keine allgemeingültige Aussage. Insbesondere, weil die Schädlichkeit von CO₂ auch von anderen Umweltfakten abhängig ist. Neben der O₂-Konzentration ist dies insbesondere die artspezifische Toleranz. Es kommt also auch auf die Fischart an. Weitere Faktoren sind die Wasserhärte, aber auch die Ernährung ^[4][5]. Wissenschaftliche Untersuchungen und damit belastbare Daten, dazu gibt es praktisch nur für Fischarten, welche für die Aquakultur von Bedeutung sind. Untersuchungen bei Aquarienfischen hatten bisher nur die akute Toxizität mit entsprechend hohen Konzentrationen von mehreren 100 mg/l zum Thema.

Ist der Fisch, bedingt duch CO₂-Konzentrationen im Wasser, nicht mehr fähig, ausreichend CO₂ abzuatmen, bewirkt die gestiegene CO₂-Konzentration im Blut eine respiratorische Azidose im Fisch. Der pH-Wert im Blut, welcher ebenfalls über das Kohlensäure-Hydrogencarbonat-Carbonat-Puffersystem geregelt wird, fällt in den sauren Bereich.

Der Grenzwert wird in verschiedenen aquaristischen Quellen unterschiedlich gesetzt. So gibt Krause 60 mg/l als Obergrenze an ^[2a]. Durch Diskussionen in der Newsgrupp de.rec.tiere.aquaristik hat sich ein verbreiteter Konsens einer Obergrenze von 20 mg/l eingebürgert. Belastbar ist dieser Wert aber mangels Basisdaten nicht.

Der eigentliche Beweggrund für die Zuführung von CO₂ ins Aquarienwasser sollte daher immer die Düngung der Pflanzen sein. Die Absenkung des pH-Wertes ist dabei eher ein willkommener Nebeneffekt. Daraus ergibt sich auch, das potentiell kritische Konzentrationen schon allein nicht wirtschaftlich sind.

Schwankungen des pH-Wertes im Tagesverlauf oder Jahresverlauf gehören grundsätzlich zu den natürlichen Gegebenheiten, an den Fische angepasst sind. Absolute Differenz und der zeitliche Verlauf der pH-Wert Änderung sind hier, neben der artspezifischen Toleranzspanne, entscheidende Faktoren, ob die Akklimatisierungsfähigkeit der Organismen dabei überschritten wird (und sie somit Schaden erleiden) oder nicht. Im Allgemeinen ist anzunehmen, dass der pH-Wert, wie auch andere physico-chemische Parameter, in großen Wasserkörpern wie großen Flüssen und Seen deutlich stabiler ist als in kleinen Gewässern wie Bächen, Teichen, Entwässerungsgräben und Überflutungstümpeln. Nicht zuletzt wird dies durch den stärkeren Effekt der Sonneneinstrahlung und damit der Temperatur bewirkt, die sich wiederum auf viele andere Parameter auswirkt. Je nach Wassertiefe kann es jedoch gerade in stehenden Gewässern zu einer ausgeprägten Tiefenschichtung des Wasserkörpers kommen, wo in den einzelnen Schichten deutlich unterschiedliche physico-chemische Bedingungen herrschen.

Im Allgemeinen ist im Aquarium ein pH-Wert im Bereich um den Neutralpunkt (pH 6 - 8) anzustreben. Das entspricht nach der Summe der Beobachtungen der physiologischen Präferenz vieler aquaristisch relevanter Pflanzen- und Fischarten oder liegt zumindest in ihrem Toleranzbereich für diesen Umweltfaktor.

Gerade bei Aquarien, die erst vor wenigen Tagen oder auch Wochen eingerichtet worden sind, ist der pH-Wert noch nahe dem des Ausgangswassers. Das ökologische Netz im Aquarium muss sich erst richtig entwickeln, wozu vor allem die Mikroorganismen beitragen, damit das ganze Becken durch ein stabiles Fließgleichgewicht eine Ruhelage einnehmen kann. Mangels Mikroorgansimen, welche durch aerobe Atmungsprozesse einen Großteil des im Aquarium erzeugten CO₂ abgeben, ist auch der CO₂-Gehalt in neu eingerichteten Aquarien relativ hoch. Abhängig von der höhe der Karbonathärte und somit der Stärke des Hydrogencarbonat-Puffers, sind in neu eingerichteten Aquarien häufig pH-Werte um 8 zu messen. Hat sich im Aquarium erstmal nach einer Weile eine stabile Ruhelage eingestellt, finden die Werte sich auch nach größeren Störungen schnell wieder in die von der stabilen Ruhelage im Aquarium erzwungenen. In den meisten Aquarien stellt sich ohne weitere Waseraufbereitung ein leicht alkalischer pH-Wert zwischen 7 und 8 ein, sehr weiche Wässer können auch einen leicht sauren pH-Wert aufweisen.

Der pH-Wert des Aquarienwasser ist maßgeblich bedeutend für viele Prozesse im Aquarium. Er wirkt sich auf die Lebensprozesse aller Organismen im Aquarium ebenso aus wie auf verschiedenste chemische Gleichgewichtszustände. Viele Salze können sich besonders gut oder auch nur bei saurem pH-Wert lösen. Das gilt besonders für verschiedene Schwermetall-Carbonate, die sich im Bodengrund anreichern können, wie Blei- oder Kupfercarbonat. Andere Metalle sind dagegen besonders gut in stark alkalischer Umgebung aus ihren Salzen löslich. Das Dissoziationsgleichgewicht von Ammonium und Ammoniak ist, neben der Temperatur, ebenfalls stark vom pH-Wert abhängig.

Viele Aquarianer wollen den pH-Wert in ihrem Aquarium beeinflussen, weil der pH-Wert nach Hörensagen bei xy liegen muss. Wirklich belastbare Belege oder zumindest plausible Erläuterungen dafür, wieso das so sein sollte, gibt es dafür aber nicht. Es ist zwar richtig, dass jede Art einen Präferenzbereich für jeden Umweltfaktor, wie beispielsweise den pH-Wert, hat. Wieso dieser Präferenzbereich aber nun gerade in dem propagierten eng abgesteckten Wertebereich liegt, wie man ihn vielfach in der populären Literatur oder auf verschiedensten Internetseiten findet, bleibt aber unbeantwortet. Im zweiten Teil werde ich daher genauer auf die ökologische und physiologische Bedeutung des pH-Wertes im Aquarium eingehen.