Die Dichte von Seewasser

Die Dichte von Seewasser ist eine Funktion von Salinität, Druck und Temperatur. Diese sind die wesentlichen Messgrößen in der Ozeanographie und auch für uns Seewasser-Aquarianer unbedingt zu beachten. Als Aquarianer können wir hierbei allerdings, die in der physikalischen Ozeanographie wichtige Funktion Druck, vernachlässigen.


Die Dichte ist eine der wichtigsten Parameter in der Seewasseraquaristik, da sich schon durch geringe Temperaturabweichungen im Aquarium, Dichteunterschiede nachweisen lassen. Sie ist, wie schon geschrieben, Funktion von Temperatur T, Salinität S und Druck P. Um die Dichte als Charakteristikum bestimmter Wassermengen vergleichbar zu machen, wird als Angabe meistens die potentielle Dichte (sigma-t) angegeben.

(sigma-t) = (S,T,P=0)-1.0000

Die Dichte von Seewasser steigt mit zunehmender Salinität an. Seewasser zeigt nicht die Besonderheit von Süßwasser (höchste Dichte bei +4?C, bei weiterer Temperaturabnahme Dichteabnahme). Seewasser ist gering kompressibel, mit dem Auflastdruck nimmt daher auch die Dichte zu.

Die Beziehung Dichte/Salinität/Temperatur wird durch eine international verbindlich festgelegte Formel (International Equation of State, Siedler, & Peters, 1982) beschrieben. Da die zuvor beschriebene Funktion nicht linear ist, gibt es den Effekt, dass durch die Mischung von zwei Wassermengen mit gleicher Dichte aber unterschiedlicher Temperatur und Salzgehalt eine neue Wassermenge mit höherer Dichte entstehen kann.

für uns Aquarianer ist es daher wichtig bei jedem Wasserwechsel darauf zu achten das die Temperatur des Wechselwasser, der Temperatur des Aquariumwasser angepasst wird, da sich ansonsten, wie oben beschrieben, Dichteunterschiede ergeben.

Salinität

Meerwasser enthält etwa 3.5% gelöste Salze, gelöste Gase und organische Substanzen. Den größten Anteil macht Kochsalz (NaCl) aus. Da das Verhältnis der gelösten Ionen in Meerwasser stabil ist, reicht es aus, eine Komponente zu messen, um die Gehalte aller Ionen zu kennen. Aus diesem Grund wird der Salzgehalt durch Messung des Chloridgehalts bestimmt. Die Salinität wird in Promille angegeben. Moderne Messgeräte bestimmen die Salinität über die Leitfähigkeit („practical Salinity“). Größere Abweichungen können im Aquarium auftreten wenn ein Teil des Aquarienwassers verdunstet, der Salzgehalt im verbleibenden Wasser erhöht sich dadurch messbar. Die verdunstete Wassermenge sollte daher regelmäßig wieder ergänzt werden, am besten mittels einer automatischen Niveauregulierung. Als Ergänzungswasser sollte man hier auf Osmosewasser zurückgreifen. Bei kleineren Aquarien kann man die fehlende Wassermenge auch von Hand ergänzen, sollte dies aber auch mindestens einmal am Tag tun.

Die Anteile an gelösten Salzen im Seewasser sind weltweit und über die gesamte Tiefe der Ozeane relativ konstant. Unterschiede treten nur auf durch Verdunstung, Eintrag von Regenwasser, abschmelzen von Eis und dem Eintrag der Flüsse ins Meer. Dies geschieht aber relativ langsam, sodass die Tiere sich ohne Probleme anpassen können. Dies müssen wir auch im Aquarium berücksichtigen. Eine Anpassung von Dichte bzw. Salinität sollte daher langsam geschehen um unsere Pfleglinge nicht zu schädigen.

(Verteilung des Salzgehalt, östliches Mittelmeer um Zypern, Abbildung der University of Cyprus, Mediterranean Forecasting System, Cyprus Contribution.)

Die Salinität an der Oberfläche der Weltozeane in PSU (practical salinity unit, entspricht Promille) im Jahresmittel. Die Bandbreite reicht von Brackwasser (z.B. Bottnischer Meerbusen der Ostsee) mit einer Salinität < 10 Promille bis etwa 40 Promille im Persischen Golf. Die Salinität ist gesteuert durch das Verhältnis von Evaporation zu Süßwassereintrag durch Niederschläge und Flüsse. Vor großen Mündungen großer Fluss-Systeme (z.B. Amazonas) dominiert der Flusseintrag, im offenen Ozean das Verhältnis von Niederschlag zu Verdunstung. Der letzte Effekt kann am Atlantik studiert werden: erhöhte Salinität im niederschlagsarmen Bereich 20-30? N und S, erniedrigte Salinität um den Äquator.

(Daten aus Levitus et al (1994), World Ocean Atlas)

Messen von Salinität und Dichte

Zum messen von Salinität und Dichte stehen uns in der Aquaristik verschiedene Messmittel zur Verfügung. Die drei wichtigsten möchte ich hier kurz vorstellen.

1. Aräometer

Das Aräometer, auch Spindel genannt, dient zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten oder der Konzentration gelöster Stoffe. Die Dichteangabe erfolgt häufig in g/cm3 (g/ml) oder auch in Baumé. Die Konzentration wird in Volumenprozenten (Vol.%) oder Massenprozenten (Gew.%) angegeben. Die Fehlertoleranz liegt meist innerhalb von 2 Teilstrichen. Wichtig für uns Aquarianer ist hier die Temperaturangabe auf dem jeweiligen Aräometer, sie gibt an, bei welcher Temperatur das Gerät korrekt anzeigt bzw. misst (20° bzw. 25°C). Wichtig ist es auch, darauf zu achten das die  Spindelanzeige größer als 15cm ist. Kleinere Spindelanzeigen lassen sich meist nur sehr schwer ablesen.

2. Refraktometer

Das mit Abstand präziseste Messgerät zur Bestimmung der Salinität ist meiner Meinung nach das Refraktometer! Refraktometer nutzen, vereinfacht ausgedrückt, die unterschiedliche Lichtbrechung von destilliertem bzw. salzhaltigem Wasser. Einen Tropfen Flüssigkeit auf das Prisma geben und den Deckel schließen. Das Prisma auf eine Lichtquelle halten, durch das Okular schauen und direkt von der internen Skala ablesen. Das ist alles! Die Skala zeigt Dichte und Salinität in Promille (ppt), wobei die Anzeige der Salinität zu preferieren ist. Zu beachten ist, dass das Refraktometer vorher mit destilliertem Wasser geeicht wurde. In keinem Fall Osmosewasser verwenden. Wichtig ist ebenfalls das das Refraktometer ein automatisches Temperaturausgleichsystem besitzt, welches den Ausgleich im Temperaturbereich von 10- 30 Grad Celsius übernimmt.

3. Leitwertmesser/Conductivity Meter

Als Leitfähigkeit bezeichnet man die F?higkeit eines chemischen Stoffes oder Stoffgemischs, Energie oder andere Stoffe oder Teilchen im Raum zu transportieren.

Leitfähigkeitsmessgeräte zeigen sehr genau die Leitfähigkeit in Süßwasser, Brackwasser und Meerwasser an. Sie sind um ein mehrfaches genauer und einfacher, als ein Labor-Aräometer. Auch Leitfähigkeitsmessgeräte sind in aller Regel automatisch temperaturkompensiert, wie ein Refraktometer.

Viele anorganische Stoffe wie Ammonium, Nitrit, Nitrat, Phosphat, Kalium, Natrium sind geladen und können somit per Leitfähigkeitsmessung erfasst werden -> je mehr Stoffe von den Tieren ausgeschieden werden, desto schneller steigt die Leitfähigkeit an.

Um den Zeitpunkt für einen Wasserwechsel zu automatisieren, kann die Leitfähigkeit kontinuierlich gemessen und beim Überschreiten eines Maximum Osmosewasser bzw. Wechselwasser (frisches Salzwasser) zugegeben werden.

Die Qualität des Reinwassers einer Umkehrosmoseanlage kann mit Hilfe eines Leitfähigkeitsmessgerätes ebenfalls ermittelt werden.

Vergleich von Leitwertmessung und Dichtemessung

Im Gegensatz zur Leitwertmessung, bei der die „Summe aller Salze“ im Meßergebnis zum Ausdruck kommt, wird durch die Aräometermessung das „spezifische Gewicht des Salzwassers“ gemessen, was im Ergebnis zwar annähernd das Gleiche bedeutet, in der Summe ist jedoch die Leitwertmessung genauer. Das Meßergebnis selbst ist Temperaturabhängig, achten Sie daher immer auch die Eichangaben des Aräometers, wie zuvor schon beschrieben.

Achtung!

Die Ergebnisse beider Messungen können nicht miteinander verglichen werden!

Je nach der Wertigkeit mancher Inhaltsstoffe kann sich die elektrische Leitfähigkeit ändern. Es wird mehr oder weniger Leitfähigkeit angezeigt. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Salzmarke gewechselt wird (aufgrund anderer Inhaltsstoffe, wenn statt Calciumchlorid Natriumchlorid verwendet wurde etc.).

Die ideale Dichte nach Aräometer liegt bei 1024 bis 1026. Achten Sie auf alle Fälle beim Kauf des Gerätes auf die Temperatur, bei der es geeicht wurde! Für die Aräometermessung im Wirbellosen – und Fisch-Aquarium kommen nur Geräte die im Bereich zwischen 22 und 26 Grad Celsius (üblich ist eine Eichung bei 25 Grad) geeicht wurden. Aräometer, die bei 15 Grad Celsius geeicht wurden dürfen nur im Temperaturbereich um diese 15 Grad herum zur Dichtemessung verwendet werden (Artenbecken Mittelmeer/Atlantik).

Die Temperatur des zu messenden Salzwassers sollte ziemlich genau der Eichtemperatur der Meßspindel entsprechen. Je geringer die Abweichung des Wechselwassers in der Dichte von der Dichte des Aquariumwassers abweicht, desto erfolgreicher ist die Maßnahme des Wasserwechsels.




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