Расчет содержания углекислого газа в аквариуме

Онлайн калькулятор определяет концентрацию углекислого газа CO2 в воде аквариума по двум параметрам - карбонатной жесткости kH и кислотности pH. Результат показывает фактическое содержание CO2 в мг/л и оценку для травника или рыбника.

В воде CO2 растворен в равновесии с ионами бикарбоната HCO3^-. Чем ниже pH (кислее вода), тем больше CO2. При заданной карбонатной жесткости kH зависимость описывается формулой:

\[ CO_2 = \frac{10^{-pH} \cdot kH \cdot 44}{2.804 \cdot 4.95 \times 10^{-7}} \]

Где 2.804 - перевод °dKH в ммоль/л бикарбоната; 4.95 × 10^-7 - первая константа диссоциации угольной кислоты Ka1; 44 - молярная масса CO2. Упрощенная форма, используемая аквариумистами: CO2 ≈ 3 × kH × 10^{(7 - pH)}.

Как работает расчет. В воде CO2 находится в равновесии с угольной кислотой H2CO3, которая диссоциирует на ионы H⁺ и HCO3^-. Карбонатная жесткость kH характеризует концентрацию бикарбоната HCO3^-, а pH определяет концентрацию ионов водорода. Зная оба параметра, можно точно рассчитать содержание растворенного CO2 через константу диссоциации угольной кислоты Ka1 = 4.95 x 10^-7. Упрощенная формула CO2 ≈ 3 × kH × 10^(7-pH) дает похожий результат (погрешность около 5%) и удобна для быстрого расчета в уме.

Оптимальное содержание CO2 для травника. Для большинства растительных аквариумов с CO2-инжекцией целевой диапазон составляет 20-30 мг/л. При более высоком освещении (свыше 0.5 Вт/л) допустимо 25-35 мг/л. Концентрация выше 40 мг/л начинает вызывать стресс у рыб, выше 60 мг/л - опасна. Без CO2-инжекции в аквариуме обычно 3-10 мг/л - этого хватает лишь для неприхотливых теневых растений.

Связь pH, kH и CO2 на практике. При неизменной карбонатной жесткости каждые 1.0 единицы снижения pH дают увеличение CO2 в 10 раз. Именно поэтому разница между pH 7.0 и pH 6.0 столь критична. Для настройки CO2-инжекции удобно использовать справочную таблицу: при заданном kH смотреть, при каком pH будет нужная концентрация CO2. Калькулятор строит эту таблицу автоматически.

Как измерить kH и pH. Карбонатную жесткость измеряют титровочным тестом (например, Tetra KH Test) - результат в °dKH. pH измеряют pH-метром (точность 0.01) или тест-полосками (точность ±0.5, для расчета CO2 недостаточна). Стеклянный pH-метр с регулярной калибровкой дает достаточную точность. Имейте в виду: разница pH на 0.5 единицы меняет расчетный CO2 более чем в 3 раза, поэтому точность pH-метра критична.