Дропчекер як засіб контролю за концентрацією вуглекислого газу в акваріумі

Tekhi - Юре, а пам'ятаєш ти розповідав про дропчекера?

Ю.В. - Звісно. Ми тоді говорили про методи контролю за СО2. А що?

Tekhi - А можеш детальніше розповісти? І про принцип роботи, і про те, який краще купити…

Ю.В. – Чи зробити?

Tekhi - Ага, чи зробити)))

Ю.В. - Та не питання, Ір. Принцип роботи ДЧ відомий дуже давно і ґрунтується на законі про парціальний тиск газів.

Ось дивись, схемку тобі намалював:

Tekhi – І що тут що?

Ю.В. - Ну, сам дропчекер підписаний))) Він являє собою деяку ємність, що складається з двох камер, з'єднаних між собою вільним простором.

Tekhi - Трубкою чи що?

Ю.В. - У даному випадку, на схемі, так-трубка. Але в принципі конструктивних рішень може бути багато, тому я й назвав його “вільним простором”.

Так, то ці ємності різні. Одна (на схемі вона ліворуч) відкрита та занурена в акваріумну воду так, щоб дзеркало води відкривалося у цей сполучний простір. А друга (на схемі вона справа) – закрита з одного боку. А друга сторона так само відкривається у цей сполучний простір. І ось у цю праву ємність залито індикаторну рідину.

Tekhi - За якою ми оцінюємо концентрацію СО2 у воді?

Ю.В. - Так. Саме "оцінюємо", тому що це не дуже точний замір. Але про це трохи згодом.

Принцип роботи дропчекер.

Відповідно до закону про парціальний тиск газів, концентрація СО2 в індикаторній рідині прагне врівноважитись з концентрацією СО2 у повітрі над нею. Якщо в повітрі вона більша, то СО2 розчиняється в індикаторній рідині до досягнення рівноважного стану, якщо менше, то СО2 з індикаторної рідини випаровується.Теж до досягнення рівноважного стану. Природно, що за зміни концентрації СО2 в індикаторній рідині, змінюється її кислотність (рН) і залитий туди індикатор на рН змінює колір.

Такий самий процес відбуватиметься і в правій (на схемі) частині дропчекера при зануренні його в акваріумну воду. Із дзеркала води, що потрапив у відкриту частину ДЧ, СО2 виходитиме у повітряний простір між камерами або навпаки розчинятиметься з нього у воді.

Tekhi - І так відбуватиметься доти, доки не встановиться рівновага між концентраціями СО2 в обох камерах дропчекера?

Tekhi - І виходить, що згідно із законом про парціальний тиск, рівновага встановиться тоді, коли концентрація СО2 у камері з індикаторною рідиною стане такою самою, як і в акваріумній воді?

Tekhi – І як же нам цю концентрацію визначити?

Ю.В. - Так дуже просто ж)) Оскільки в індикаторну рідину виробники ллють звичайний тест на рН, то при зміні в ній цього рН, вона змінює свій колір так само як і звичайний тест. Дивлячись на свій ДЧ, за його кольором та шкалою рН-тесту, ти визначаєш який у тебе рН в індикаторі в дропчекері. А потім за допомогою калькулятора визначаєш концентрацію СО2.

Tekhi - Стривай! Для калькулятора потрібен ще й КН? Де його взяти?

Ю.В. - Усі виробники індикаторних рідин роблять їх на воді з КН 4. Тож сміливо можеш четвірку ставити в калькулятор.

Tekhi - Ясненько)) Тільки я ось не зрозуміла, то за допомогою дропчекера, виходить, визначати рН акваріумної води не можна?

Ю.В. - Ні, звичайно! Це дуже поширена помилка. ДЧ не міряє (!) рН акваріумної води! Він вимірює рН індикаторної рідини з КН 4.І не більше! Це зроблено спеціально, щоб мати можливість порахувати реальний вміст СО2 у воді. Тому що якщо ти заміряєш в акваріумі рН і КН і по них порахуєш, то можеш отримати спотворені значення СО2.

Ю.В. - Тому що в тебе у воді може знаходитися (і найчастіше таки знаходиться) щось, що підкислює воду чисто хімічно-чи гумінові кислоти, чи якийсь рН-у вигляді якоїсь кислоти, чи ще що- те, що змінює рН без зв'язки із вмістом СО2 у воді.

Tekhi - Так що, виходить, що за допомогою ДЧ можна з'ясувати наскільки в тебе вода підкислюється чисто хімічно?

Ю.В. - Так. Ось дивись. Припустимо, що в тебе в акваріумі рН 6,5, а КН 2. За калькулятором виходить що 2 20 мг/л.

Дропчекер показує рН 7,0 , що з його штатної КН 4 відповідає 13 мг/л

Це означає, що в тебе в акваріумі концентрація СО2 таки 13, а воду щось таки підкислює, наприклад твої улюблені листя кетапангу.

Так от тепер якщо ти вручну в калькуляторі введеш КН 4 і будеш перебирати рН, поки не отримаєш СО2 13 мг/л, то побачиш що цей рН вийшов 6,7.

Ю.В. - Те, що твоєму робочому КН 2 і фактичному СО2 13 мг/л в акваріумі повинен відповідати рН 6,7. А він у тебе 6,5. Значить на ось це різницю 6,7-6,5 = 0,2 у тебе твоє умовне листя і підкислюють воду хімічно.

Tekhi - Здорово! Дуже зручно!

Ю.В. - Так)) Тільки є одна проблемка. Загальна всім дропчекерів- великий час реагування зміну рН.

Tekhi - А з цим якось можна боротися?

Ю.В. - Певною мірою ... Як випливає зі схеми (яка була на початку розмови), чим більше площа дзеркала акваріумної води та індикатора Sводи та Sінд, тим швидше відбуватиметься газообмін між середовищами. Так?

Ю.В. - І що менше обсяг індикаторної рідини Vінд, то швидше вона буде насичуватися чи віддавати СО2 у простір між камерами, так?

Ю.В. - А якщо так, то виходить, що у нас має бути така форма камери з індикатором, щоб там виходило, що при мінімально можливому обсязі індикаторної рідини, площа її дзеркала повинна бути максимально можливою. Так?

Ю.В. - У теорії це повинен бути кульовий сегмент. Звідси й класична, найпоширеніша форма ДЧ.

Кулька-права камера за схемою, дзвін-ліва. Вигнута трубочка - сполучна камера.

Тільки люди чомусь забувають про принцип мінімності обсягу індикатора при максимальності площі поверхні. Приблизно (щоб не мучити тебе формулами) це буває при заповненні кульки на 0,25-0,3 його діаметра. Тільки в цьому випадку ДЧ відпрацьовує зміни рН якомога швидше.

Іншими словами, заповнювати ДЧ індикаторною рідиною потрібно не так

Tekhi - А як же?

І тут він відпрацює зміна рН найшвидше.

Але в ДЧ є ще один істотний момент, що впливає на швидкість його реагування зміну рН.

Ю.В. - Сполучна камера та загальний об'єм повітря між камерами. Камера тут виконана у вигляді трубочки з дуже маленьким (для естетики) внутрішнім перетином (на схемі воно у нас позначено Sд.ч.). Зате обсяг самої кульки досить малий. Він хоч і не настільки естетичний як великий і красивий "глибоко фірмовий" і майже кришталеву кулю, зате чітко виконує свої функції-швидко реагує на зміни рН, що у разі подачі СО2 в акваріум може стати критичним.Тому для тих кому потрібен дропчекер не на передньому склі для милування, а десь у не помітному місці і для реального контролю СО2 вже давно користуються або маленькими кульками, або саморобними. Вони не такі красиві, але примітивно прості, легкі у виготовленні, точні, хоч і не дуже "швидкі".

Tekhi - У тебе, напевно, такий є! Покажеш?

Tekhi - Не зрозуміла! Це ж звичайна "пеніцилінова" бульбашка в яку встромлена якась трубка і одягнена присоска?

Ю.В. – Саме так. Трубка-п'ятикубовий шприц-він туди чудово заходить із невеликим натягом. Я його дрібною наждачкою заматував- на білому краще видно індикаторну рідину. Але він не дуже вдалий- через форму бульбашки повітряна камера (пам'ятаєш, трохи вище говорив) вийшла збільшеною і реагує він повільно. Тому я використовую його як резервний.

Tekhi - Знизу, в його шийці акваріумна вода?

Tekhi - А шприц - сполучна камера великого перерізу?

Tekhi - А між шприцем та шийкою камера з індикатором?

Ю.В. - Так! Як приємно мати справу з розумною людиною! Ось він з індикатором-до речі, це його оптимальний рівень.

Tekhi - А наклейка навіщо?

Ю.В. - Так просто для зручності-щоб відразу бачити рН в індикаторній рідині))

Але, повторюся, щоб він був швидким, потрібно використовувати іншу бульбашку, вдвічі коротше.

Tekhi - Так, справді здорово! А що фірми нічого подібного не випускають?

Ю.В. - Та ось кілька років тому почали вже випускати т.зв. "бочки", зроблені за таким же принципом. Стоять, щоправда, як реактивний літак. Але виглядають, так, непогано. І там точно продумано і так щоб перетин сполучної камери був максимально можливий, і об'єм її був мінімальний. Дуже швидкі))

Я ось, до речі, робив нещодавно порівняльні випробування саме цієї саморобної і саме цієї кульки.

Ю.В. - Кулька виявився швидше. Але це й зрозуміло- загальний обсяг повітряної камери менше, площа дзвону в місці контакту з акваріумною водою більше, співвідношення площі контакту індикатора і повітря з обсягом індикатора максимально велике. Йому б ще площу перетину його камери-трубки побільше, ціни б не було.

Tekhi - А взагалі, яка приблизно швидкість реагування дропчекера?

Ю.В. - На "посиніння" в середньому 5-10 хвилин при його витягу з акваріума, на зворотне "позеленіння" від хвилин сорока до кількох годин. Від умов. Ось, дивись, я тут ролик зняв на цю тему. ДЧ у мене тут саморобний, тому все трохи довше, ніж було б у кульці.

Tekhi - Юре, а взагалі, до речі, має значення де саме в акваріумі дропчекер встановлювати?

Ю.В. - Якщо ти про те "на виду" або подалі від очей, то не має)) Але взагалі його краще встановлювати не біля самого джерела СО2 у воді-біля нього концентрація СО2 буде явно вищою ніж у стороні. Так, десь подалі від помп, грілок і т.д.- якесь "усереднене" по воді місце.

Та й по висоті теж. Не під поверхнею. Десь сантиметрів 15+- нижче поверхні.

Ю.В. - Тому що при різному тиску води розчинність газів різна. Отже, і концентрація у верхніх шарах, що ще й мають газообмін з атмосферою, може виявитися меншою ніж у дна. Відповідно, усереднене по акваріуму-де то посередині))

Tekhi - Ясно. Дякую, Юрочко, за таку докладну розповідь. Здається мені тепер все зрозуміло про них))

Ю.В. - Та нема за що. Ти головне завжди пам'ятай, що колір індикатора в ДЧ не має жодного відношення до рН акваріумної води і показує ТІЛЬКИ рН в індикаторному розчині, знаючи КН якого (зазвичай 4) можна порахувати концентрацію СО2 в цьому самому індикаторному розчині, яка після встановлення рівноваги дорівнює концентрації СО2 в акваріумі. І не більше!

Tekhi - Та вже запам'ятала!))) Дякую тобі величезне!

Дропчекер

Для екосистеми, що відтворюється в акваріумі, потрібна підтримка певних параметрів – температури, жорсткості, водневого показника, кількості розчинених у воді газів – кисню та діоксиду вуглецю. моніторинг вуглекислоти, що міститься у воді, є дропчекер.

Що таке дропчекер

Назва пристрою (Dropchecker) утворена двома англійськими словами:

Перша частина назви описує зовнішній вигляд пристрою. Вона зараз має форму краплі.

Друга частина – призначення пристосування. Дропчекер контролює рівень розчиненого у воді вуглекислого газу.

Принцип роботи

Контроль рівня СО2 здійснюється за допомогою індикаторного розчину. Газ, вступаючи в реакцію з рідиною (водою), змінює рН (водневий показник).

• жовтий - кількість СО2 занадто велика (80 мг/л) і відповідає рН = 6,0;
• зелений - оптимальна кількість (10-25 мг/л), що дорівнює рН = 6,6;
• синій – недостатній рівень СО2 (10 мг/л), рН=7,2;
• трав'яно-зелений – відповідає нейтральному титру рН=7,0 та 40мг/л СО2.

Як тестер, як правило, застосовують кислотно-основний індикатор – бромотимол блакитний. Для більш точного моніторингу слід використовувати готовий індикаторний фабричний розчин, приготований з урахуванням карбонатної жорсткості води (kН=4) і кількості барвника.

У колбу (краплю) дропчекер заливають 1-2 мл індикаторного розчину.

За допомогою присоски тестер закріплюється на внутрішній стінці акваріума так, щоб лійка була занурена у воду. Між індикаторною рідиною та поверхнею води у вирві є повітряний прошарок. Через неї відбувається насичення розчину СО2. Вступаючи в реакцію з водою, СО2 утворює вугільну кислоту, яка і впливає на зміну рН – чим вищий вміст в акваріумній воді розчиненого діоксиду вуглецю, тим нижчий водневий показник.

В акваріум СО2 попадає з атмосфери. Гази мають властивість вирівнювати тиск на межі середовищ – розчинені у воді та атмосферні. З акваріумної води, насиченої СО2, газ перетворюється на повітряний прошарок, та якщо з неї – в індикаторну рідину. Насичення відбувається до того моменту, поки не встановлюється рівновага між атмосферним та розчиненим рівнем СО2. Тому повітряний прошарок є обов'язковою умовою для точного визначення характеристики рН акваріумної води та вмісту в ній діоксиду вуглецю.

Різні конструкції дропчекера та їх переваги

Стандартний дропчекер складається із 3 частин:

• колби з індикаторною рідиною;
• перехідного каналу, заповненого повітрям;
• відкритого кінця приладу, який контактує з водою в акваріумі.

Швидкість реакції тестера залежить від:

1. Площі контакту 2 серед. – рідини (води чи індикаторного розчину) з повітряним середовищем. Чим більше площа, тим швидше відбувається процес насичення чи випаровування.
2. Довжини повітряного стовпа - Чим він довший, тим повільніше відбувається переміщення СО2 до індикатора.

Різні компанії займаються виробництвом дропчекерів:

1. ISTA (Тайвань). Випускає дропчекери у формі: кулі з мінімальною довжиною повітряного каналу; прозорого акрилового конуса, всередину якого входить конус трохи меншого розміру; прямокутного паралелепіпеда, розділеного на 2 частини – для реактиву (прозора) та для води або повітря (чорна).
2. SERA GmbH (німецька компанія). Дропчекер має ізольовану прозору конусоподібну камеру для реактиву та циліндричну капсулу зони переходу. Хороша якість у пристроїв провідних німецьких фірм Dennerle та JBL.
3. ТМ Ptero, AQUAYER та Rikka (Україна). Скляний дропчекер класичної форми дозволяє визначити рівень СО2 через 30 хв. після встановлення в акваріумі. Вітчизняні пристрої поєднують якість та доступну ціну, оскільки особливих відмінностей у швидкості довготривалих тестів перелічені форми дропчекерів не мають. Інші пристрої починають показувати справжні результати через 1-3 год.

Комплектація. Кожен прилад має кольорову шкалу рівнів СО2, готовий індикаторний розчин або індикатор для приготування розчину на основі акваріумної води. Деякі пристрої забезпечені найпростішою шкалою «багато-норма-мало», інші – більш точною колірною шкалою із зазначенням концентрації СО2 мг/л і додатковою шкалою рН.

правила вибору. Крім форми пристрою, що впливає швидкість вимірів, при виборі дропчекера слід звернути увагу на надійність кріплення (присоски або навісний) і простоту заміни індикаторної рідини. Найпростіші, класичні форми пристрою і в цьому мають перевагу перед невиправдано складними конструкціями.

Велике значення має вибір якісної індикаторної рідини. Від її складу залежить точність свідчень.

Індикаторна рідина в результаті реакції втрачає колір, тому раз на 2 тижні її необхідно міняти.

Зберігати флакон потрібно у темному місці, оскільки індикатор має фоточутливість.

При приготуванні індикаторної рідини з реактиву та акваріумної води необхідно набрати і помістити в посудину 1,5 мл акваріумної води, до якої додати 2 краплі реактиву. Кількість реактиву можна збільшити вдвічі, щоб отримати інтенсивніше забарвлення індикатора.

Читайте також:

Як застосовувати пристрій

1. У ємність для індикаторного розчину за допомогою шприца відміряти та влити 2-2,5 кубика рідини.
2. Відкриту частину контактної посудини помістити у воду, щоб її рівень заповнив ½ трубки і залишалося місце для повітряного прошарку.
3. Стінку акваріума очистити від водоростей та нальоту, щільно притиснути сухі присоски та переконатися у надійності кріплення.
4. З зовнішнього боку акваріума поруч із ємністю індикатора наклеїти кольорову шкалу.
5. Пристрій необхідно закріпити на стінці, протилежній розміщенню дифузора обладнання насичення води СО2.

Колірні шкали відградуйовані для певної карбонатної жорсткості води, яка вказана на упаковці або шкалі (kH 4-6). При зміні цього показника значення рН змінюватиметься. На карбонатну жорсткість води впливають:

• концентрація нітратів;
• використання засобів зміни водневого показника (рН);
• фільтрування через торф'яний наповнювач.

Для точного виміру карбонатної жорсткості застосовують спеціальні експрес-тести.

Очищення.

Для очищення зовнішньої поверхні пристрою від відкладень та нальоту водоростей можна використовувати спеціальні рідини PowerClean або BioClean. Якщо шкала під дією сонячних променів зблідла, її також можна замінити.

Дропчекер необхідний в акваріумах із великою кількістю живих рослин.

У природних водоймищах рівень СО2 досить постійний завдяки великому об'єму рідини, що контактує з повітрям. Об'єм води в акваріумі значно менший, отже, і концентрація СО2 коливається – газ споживають рослини, а швидкість розчинення його невелика. Для того, щоб підвищити концентрацію вуглекислоти, необхідно подавати її в акваріум примусово, а це вимагає приладу, який показує рівень СО2 постійно.