Alchemie

Of kennis van de samenstelling en bouw van het al.

Vanaf de Aarde zien we een universum met:

oneindig veel sterren, enkele planeten, zon en maan.

Sterren zijn woonplaatsen voor oneindig veel zielen.

Planeten zijn als boodschappers die daartussen heen en weer reizen.

Zon zorgt voor het duister en het licht.

Maan voor de wind en de stroming.

Aarde is de plek waar dit alles samenkomt.

Hierdoor krijgt het lichaam van de aarde steeds een nieuwe vorm.

Het wordt gekneed en geslepen, gespleten en vergruisd.

De wereld bestaat uit vier elementen: Aarde, Water, Lucht, Vuur.

En alles binnen de wereld is uit deze vier elementen gevormd.

In de wereld vinden we:

De Planten,

En met die planten voeden zich Dieren

Evenals De Mens; waarin de ziel tijdelijk woont.

Het water transporteert mineralen terwijl het licht dit met lucht verbindt.

(vocht) Water, (mineralen) Aarde, (licht) Vuur, (stikstof) Lucht.

De eerste wezens op aarde waren geen mensen maar Reuzen.

Die reuzen waren enorm groot maar ijl.

Zij waren geen planten of dieren maar vraten ongelooflijk veel.

De eersten, vraten zwavel en anderen werden van stikstof zat.

Hun afval was zuurstof en met genoeg tijd, werd hun wereld één afvalbelt?

Zij heetten oerbacterie en blauwalg en wonen nog overal.

Zo ver is het echter nooit gekomen want er kwamen nieuwe wezens dat waren kabouters.

Kabouters zijn klein en hebben weinig nodig.

Zij aten het afval van de reuzen waarin voor hen nog genoeg voedsel reste.

Zij heetten schimmel en zwam en wonen nog vooral onder de grond.

Na lange tijd werd de hemel licht en de grond koud.

Nieuwe wezens ontstonden de elfen. Zij konden spinnen, weven en waren erg handig.

Zij heetten wieren en wij kennen ze nu als plant.

Planten vonden geen warmte op de bodem dus reikten naar het licht.

Mineralen uit de bodem werden nu door regen nat gemaakt en liepen zo naar binnen.

Het eten was rondom. De planten (wieren) groeiden en groeiden; het was een lieve lust.

Maar de bodem werd koeler en het water bleef liggen. Het werd natter en natter en zwemmen geblazen.

Was het aardse vel eerst vol puisten van vulkanen; nu was het één oceaan.

Nu gingen veel planten dood en oh! Wat een geluk, niet allemaal.

En, . . . de hele zeebodem werd niet bedekt met een eeuwig durende dikke laag plantaardig afval want er ontstonden nieuwe wezens: de dieren.

Sommigen hadden in plaats van zich met de vier elementen te voeden, zich tegoed gedaan aan de resten van die planten. Die nieuwe wezens konden die dode stukjes plant hergroeperen en er zo hun lichaam mee bouwen. Het licht dat door planten was gevangen en opgeslagen wisten ze vrij te maken om er leuke dingen mee te doen.

Ze gingen zich bewegen en zochten zo hun kostje bij elkaar.

Maar toen er dan niets meer te vinden was moest er iets verzonnen worden.

Slim moest men worden. En kon men ook niet een plantje levend eten?

Intelligentie kwam in de wereld. De plant zocht verdedigingssystemen en het dier weer een nieuwe aanvalmethode.

En als zo'n plant dan niet meer smaakt is dan een mededier soms lekker?

Ook rovers ontstonden en het leven in het water krioelde van alle vormen en maten van levende wezens.

Sommigen werden groot en anderen juist klein. Ze zochten zich een weg naar alle plaatsen en vonden antwoorden op elke beperking die ze tegenkwamen.

De zo ontstane wapenwedloop vroeg om techniek en organisatie.

Sommige wezens organiseerden zich in samenwerkingsverbanden en beschikten zo over uiteenlopende voordelen.

Vaak namen deelnemende wezens een specifieke taak op zich waardoor zij daarin heel goed werden. Wederzijds voorzag men elkaar van de nodige levensbehoeften.

Deze wezens kennen we als organismen: planten en dieren waarvan verschillende delen heel verschillende taken voor hun rekening nemen.

Toen de maan uit de alsmaar tollende aarde een continent optrok werd het voor planten mogelijk om de voordelen van zowel water als land te genieten.

Planten hebben op de grens van water en lucht de beste toegang tot alle vier elementen.

Naarmate planten (mossen, varens) dit beter konden en door hun organisatie van delen verder van het water leefden, kwamen de dieren mee.

Nadat planten, wortels stengels en bladeren hadden ontwikkeld die het leven op land mogelijk maakten, kwam het regelmatig voor dat zij door aardverschuivingen of andere wijzigingen in het aardoppervlak terug onder water kwamen.

In deze nieuwe situatie ontstonden zodanig aanpassingen dat deze plant haar verworven voordelen van boven water groeien niet hoefde op te geven.

Stengelplanten proberen als zij onder water komen op de reserves snel naar het oppervlak te groeien (Penningkruid).

Rozetplanten proberen hun stelen te rekken en met het blad boven water te komen en reservevoedsel op te slaan voor tijden dat het water oppervlak onbereikbaar is (Waterlelie).

Polvormige plantjes proberen te drijven en de wortels zo lang mogelijk te maken met een heel groot oppervlak zodat het weinige voedsel uit het water kan worden benut (kikkerbeet). De prijs hiervoor is dat ze zelden fors kunnen uitgroeien wat door uitlopers en een snelle vermenigvuldiging wordt gecompenseerd.

Ook zijn er planten die met grote hoeveelheden drijvend zaad steeds de oever en het ondiepe water bereiken (Crinum).

Dan zijn er planten die tijdens het hoogwaterseizoen rusten om bij laagwater te groeien en te bloeien (Anubias, Cryptocoryne).

En ten laatste maar daarom niet het minste is de kunst van halve aanpassing.

Het deel dat onder water groeit is daartoe aangepast terwijl het deel dat boven het oppervlak komt, niet is aangepast en optimaal kan groeien en bloeien (Vederkruid, Pijlkruid).

En bij enkelen is de laatstgenoemde aanpassing zover gegaan dat ze volledig ondergedoken kunnen blijven en al groeiende alleen nog het oppervlak hoeven halen om te bloeien (Waterpest, Hoornblad).

Het spreekt haast vanzelf dat die laatste oplossing alleen in moerassen van voordeel is terwijl de strategie van periodieke rust, geëigend is voor tropische regenwoudplanten.

Uit fossiele vondsten is gebleken dat er ten tijde van de dinosauriërs erg veel moeras op aarde was waarvan wij bijna alle fossiele brandstoffen als olie, kolen en gas hebben geërfd. Alle koolstof die erin is vastgelegd maken wij nu weer vrij zodat we ook het toenmalige klimaat terug kunnen verwachten.

Vooral dinosauriërs staan model voor de hiervoor al genoemde wapenwedloop tussen de soorten. De een overtroeft de ander voortdurend in dikker pantser, grotere klauwen of tanden. Grotere snelheid of zelfs vliegvaardigheid.

Deze miljoenen jaren durende wedstrijd heeft onze vogels vleugels gegeven, de antiloop snelheid.

Elke wedloop kent een grens en moet dan worden vervangen door iets beters want een systeem kun je wel perfectioneren maar niet verbeteren. (?)

Een beter systeem was dan ook het warmbloedige dier. Een dier dat in sociaal verband levend, de jongen verzorgt en deze in de gelegenheid stelt om een langdurige ontwikkeling door te maken waarbij het door enig leerproces informatie overdraagt; dit op een niveau dat hier niet genetisch maar cultureel is bepaald.

Het erfelijk celmateriaal dat honderden miljoenen jaren van generatie op generatie de enige informatie bevatte over het wezen dat eruit ontstond werd nu plots aangevuld met de kortstondige informatie die de nood van de dag soms ingaf. Dit is een bron voor conflicten die zich vooral in de mens openbaart en deze mens steeds zal dwingen e.e.a. in overeenstemming te brengen of er een oplossing voor aan te dragen. Al is het maar een tijdelijke.

Hiermee is het kringetje rond en zijn we bij die mens aangeland die boven aan dit verhaal omhoog en omlaag kijkt en aan de hand van wat hij ziet een verklaring probeert te geven voor de dingen die hij ziet en meemaakt.

Die kennis noemt hij Alchemie de synthese van alle elementen:

Het Al.

______________________________________________________________________________________

Nu wij dit alles weten kunnen we er in ons aquarium alles aan doen om de situatie optimaal te houden.

Dit miniwereldje achter glas kan slechts functioneren als de vier elementen voldoende toegang krijgen.

Aarde (Zand en Mineralen), Water (Zoet of Zout), Lucht (Zuurstof en Koolzuurgas), Vuur (Lampen en Verwarming).

Enkele zaken spreken vanzelf maar andere zijn een voortdurende bron van problemen.

Een probleemfactor is steeds weer koolzuurgas en zuurstof.

In de natuur is het watervolume zo groot, dat als een plant daar iets koolzuurgas van neemt, dit ogenblikkelijk door vers, koolzuurrijk water vervangen wordt. In ons aquarium neemt daarentegen het totaalvolume koolzuurgas af met elke hap die onze planten ervan nemen. Wordt het koolzuurgas in het natuurlijke water onmiddellijk aangevuld dan zal dit in het aquarium ook moeten gebeuren. Zo niet: dan slaat er kalk neer op onder meer onze planten en vormt daar een hechtingsplaats en voedingsplek voor met name baardalgen.

Doordat er opgelost kalk en magnesium uit het water verdwijnen raken we ook het bufferend ofwel zuurbindend vermogen van dat water kwijt en zal de zuurgraad instabiel worden. Bij verdere afname van koolzuur stijgt de pH waarde en wordt het water alkalisch.

Het erge aan een oplopende pH is: dat het water steeds minder in staat is om het koolzuurgas aan te vullen dat door de planten is verbruikt. En verder zijn de afvalstoffen die in het water worden omgezet eerder giftig bij een hoge pH. Vooral voorbij een waarde 8 wordt het gevaar op ammoniakvorming snel groter.

Een manier om het verbruikte koolzuurgas direct aan te vullen was steeds een voldoende dichte visbezetting.

Vissen ademen en evenals actieve planten en bacteriën, geven zij daarbij koolzuurgas af dat door het water wordt opgenomen en zelfs makkelijker wordt opgenomen naarmate er meer gebrek aan koolzuurgas is.

Een ander gas waar geen gebrek aan mag zijn, is zuurstof. Zuurstof bevindt zich diffuus in het water en wordt in een zeker evenwicht gehouden met de concentratie van zuurstof uit de lucht.

Uitwisseling van gassen vindt plaats aan het scheidingsvlak van water en lucht en dringt daarna heel moeizaam door in dieper gelegen waterlagen. Stilstaand water wordt hierom en ook vanwege een sterke oppervlakte spanning dus altijd zuurstofarm.

Alles wat ademt verbruikt zuurstof en dat zijn niet alleen de planten en vissen.

In een gezond aquarium bestaat een goede ploeg kabouters in de vorm van bacteriën die minstens zoveel zuurstof verbruiken als uw vissen en planten tezamen. Een goede plantengroei kan dit verbruik tijdens de groei aanvullen. Zelfs tot meer dan de 100 % die er bij een evenwicht met de lucht zou bestaan. Zo'n overmaat is noodzakelijk omdat de groei maar een paar uren per etmaal optimaal is en alles dat in uw aquarium leeft het 24 uur met die zuurstofproductie moet stellen.

Volgens het bovenstaande heeft u dus veel vissen nodig voor voldoende koolzuurgas. Die maken met z'n allen een flinke vervuiling want ze doen hun behoefte in hun eigen badwater. (Je moet er toch niet aan denken)

Die vervuiling wordt opgeruimd door de schoonmaakploeg die evenredig veel zuurstof gebruiken. De precieze hoeveelheid wordt door de verzorger bepaald.

De hoeveelheid voer die in de bak belandt, vereist een vaste hoeveelheid zuurstof. Is de voorraad zuurstof niet toerijkend dan gebeuren er gekke dingen. Dan ontwikkelen er zich allerlei wezens waar we geen prijs op stellen en die we als stinkend en smerig kenmerken.

Bij voldoende zuurstof blijft alles echter schoon en wordt het afval tot nieuwe mineralen verwerkt die de planten op hun beurt gebruiken om te groeien, mits:….er genoeg licht is en de bodem niet al te zuurstofrijk is.

Vooral wat dieper in de bodem moet het gehalte aan zuurstof laag zijn omdat er voedingsstoffen zijn die anders nooit opnieuw voor de planten beschikbaar komen en dus uitputten. Tegelijk zal de bodem in zo'n situatie een overmaat aan afvalstoffen gaan bevatten die sommige planten via de wortels uitscheiden en zich daar ophopen.

De aandachtige lezer raadt het al. Alle onderdelen van het omzettingsproces in een aquarium grijpen als radertjes ineen. Een kapot tandje zet het uurwerk stil of: "een ketting is zo sterk als de zwakste schakel".

Als er zich problemen voordoen is het die zwakke schakel die we zoeken. En wanneer iemand zonder verstand van zaken het ene, en dan het ander andere gaat wijzigen zal diegene steeds verder achterop raken. Beter niets gedaan dan verkeerd gehandeld is mijn devies. Ik ben ook wel lui maar dat heeft hier niets mee te maken.

Dit was de theorie maar hoe gaat nu de praktijk?

Er zijn vele hulpmiddelen op de markt en ook zelf te fabriceren die ons kunnen helpen het gestelde doel te bereiken en de theorie tot praktijk te maken.

Het belangrijkste attribuut is echter a.i.r. (aandacht, interesse, regelmaat)

En ook voldoende gezonde lucht natuurlijk.

Frans Kellner

Technische gegevens water:

Water : symbool = H₂O

Ionen : HO^- en H⁺ (Elektrolyten)

Potenti Hydrogenii. pH 7 : Tien miljoenste gram H⁺ ionen per liter. (Het getal telt het aantal cijfers achter de komma.)

Diffusie van koolzuurgas in water verloopt 10.000 x trager dan in lucht.

Oplosbaarheid van koolzuurgas in water is 50 x dat van zuurstof.

Van het opgeloste koolzuurgas gaat 0,2 % over in koolzuur (H₂CO₃).

Als elektrolytische stoffen (mineralen) in water oplossen stijgt de elektrische geleidbaarheid van dat water.

De gezamenlijke hardheid (Totale hardheid) is een maat voor de opgeloste mineralen.

De tijdelijke hardheid of (KH) carbonaat hardheid is een maat voor het opgeloste koolzuur (Hydrogeencarbonaat, symbool is HCO₃¯ ). (Tegenwoordig aangeduid als ZBV.)

ZBV staat voor zuurbindend vermogen. Wordt bepaald door de hoeveelheid hydrogeencarbonaat die als een buffer een kleine toename of afname van zure - of basische deeltjes neutraliseert. ZBV is het grootst in neutraal water (pH 7) en stijgt naarmate de hardheid toeneemt.

"Wit water" is afkomstig uit bergen en daarom rijk aan mineralen. (Hard water)

"Zwart water" is plaatselijk regenwater dat met tannine e.d. uit het bos is gekleurd. (Zacht water)

Reductio hydrogenii. rH: redoxpotentiaal geeft het oxidatievermogen van water weer.

Een maat voor zuurstof. Eh zuurstofrijk water + 0,5 V

8 tot 10 mg/l zuurstof = 100 % bij 20 °C

Verzadigingspercentage = 200 %

°dH, staat voor: graad Duitse hardheid en komt overeen met 10 mg Calcium- of Magnesiumoxide per liter water.

µS/cm, is een maat voor de elektrische geleidbaarheid van het water. (S = 1/1 OHM,MHO µS = 1/1000.000 )

1 graad dH (KH) = ± 36 µS \ 1 graad dH (GH) = ± 46 µS

Bijdrage van verschillende stoffen aan de geleidbaarheid bij 25° C

Door de KH en de pH te meten kunt u in onderstaande tabel aflezen hoeveel kooldioxide het water bevat.

Ideaal is 12 tot 18 mg per liter.

Door de geleidbaarheid van het water in µS (microSiemens) te meten hebben we een maat voor het totaal aan elektrolyten in dat water. (Zuren+logen+ zouten)

Verminderd met het product van het aantal duitse hardheidsgraden en het bijbehorende getal uit de tabel hierboven, geeft het restant een indruk van de vervuiling van het water door voornamelijk nitraten en sulfaten.

Chemie

Hieronder volgt een uitleg over de chemische verhouding tussen opgeloste stoffen.

Watermoleculen als kleinst bestaande waterdeeltjes bestaan op hun beurt uit 2 waterstofatomen gekoppeld aan een zuurstofatoom. (2x Hydrogenium met 1x Oxygenium weergegeven als H₂O )

Deze voorstelling verbeeldt een watermolecuul waarbij de kleine bolletjes waterstof voorstelt en de grote bal dus zuurstof.

( H-O-H ) Bij puur water zal een gedeelte van deze moleculen gesplitst voorkomen. (OH) + (H).

Daarmee hebben we twee delen met een tegengestelde, elektromagnetische lading en omdat geladen deeltjes, electrische stroom kunnen geleiden worden het elektrolyten genoemd. Over het algemeen worden chemische elektrolyten wel ionen genoemd.

Het ion (H) heeft een positieve lading en het ion (OH) een negatieve.

Bij puur water vindt men eentienmiljoenste gram van het ion (H) die in aantal overeenkomen met de tegengestelde ionen (OH). Dit is neutraal water en heeft een pH 7. ( pH 7 staat voor het percentage Hydrogenium waarbij het getal, het aantal decimalen achter de komma weergeeft. (Dus pH 7 = 0,0000001 gram H⁺ per liter water ))

We noteren ionen altijd met de bijbehorende lading door er plus- of mintekens bij te plaatsen.

Wanneer we dit water door een leiding sturen dat door een sterke permanente magneet een positieve en nagatieve zijde krijgt en vervolgens het water van de verschillende zijden in verschillende vaten laten stromen dan bevat het ene vat wat meer H⁺ ionen dan het andere. Dit water zal daardoor zuur smaken en wordt ook zo genoemd. In het andere vat vindt men meer OH^- ionen dat een logende werking heeft en basisch wordt genoemd.

(Zuurgraad is dus een maat voor de hoeveelheid H⁺ ionen per liter water.)

Mengt zich lucht in zuiver water dan zal iets koolzuurgas zich met dat water verbinden.

Lucht bestaat uit gassen: 80% stikstof (N₂), 20% zuurstof (O₂), 1% edelgassen (He) en slechts ca 0,03 % koolzuurgas (CO₂).

Van het koolzuurgas (CO₂) dat zich met het water mengt, gaat 0,2 % een verbinding aan met de OH^- ionen.

Er ontstaat de verbinding Hydrogeencarbonaat ( HCO₃^- ) waarbij de eigenschap van het, door het CO₂ opgenomen OH^- ion, is verdwenen en de overmaat aan H⁺ ionen het water zuur maakt.

Stroomt dit zure water door kalkhoudende bergen dan lost zulk water het kalk uit die berg op en neemt het mee op z'n weg.

( Bergen die kalk bevatten zijn haast altijd, ooit zeebodem geweest waar dit kalk door schelpen is gevormd. Afrika bevat zulke bergen niet of nauwelijks. )

Het oplossen van dat kalk wordt veroorzaakt en in stand gehouden door het Hydrogeencarbonaat (HCO₃^-) dat door CO₂ en het OH^- ionen was gevormd. Als planten tijdens de groei CO₂ afnemen van van HCO₃^- dan blijft er weer een OH^- ion over dat samen met H⁺ weer water vormt. ( H+ en HO- = H₂O ) Als gevolg kan het kalk niet meer in oplossing blijven en slaat neer als Calciumcarbonaat.

( Als er bij gebrek aan H⁺ geen water meer kan worden gevormd, maakt het overschot aan OH^- het water weer basisch. )

Een zeker gehalte aan opgeloste kalk houdt dus een hoeveelheid koolzuur in het water waaraan de planten voor de groei CO₂ kunnen onttrekken. Dit verloren CO₂ dient direct te worden aangevuld om de bestaande toestand stabiel te houden.

Alleen sterk aan het onderwaterleven aangepaste planten kunnen zich op deze wijze bedienen.

De bedoelde planten hebben nauwelijks wortels welke vooral dienen om zich te verankeren en om in tijd van bloei wat extra mineralen aan te leveren.

De anderen verlangen uitsluitend het in het water gemengde koolzuurgas. Wanneer het met water vermengde koolzuurgas snel afneemt om het afgebroken HCO₃- ion te vervangen en dit onvoldoende uit de lucht wordt aangevuld dan komen de minder goed aangepaste planten als eerste te kort. Hierom kan waterpest, hoornblad en vallisneria het onderwater veel langer uithouden dan leidse plantjes.

( Het is een wijdverbreide misvatting om te denken dat het water dus kalk moet bevatten voor een goede plantengroei. Integendeel is het voor een aantal planten onmogelijk om op hard water te groeien. Vooral die planten welke men als zijnde "moeilijk" beschouwt en waarvan de veel vertegenwoordigers uit Afrika stammen, groeien heel makkelijk als er van osmose of regenwater wordt uitgegaan dat met wat ijzerhoudende mest en koolzuurgas is verrijkt. Voorbeelden zijn: Eichhornia natans en Cabomba furcata. Bij een uitgekiende selectie van geschikte planten met vissen uit 'zwart water' werkt dit probleemloos. Op natuurlijke wijze kan de zuurgraad van water nooit lager dan pH 4.6 worden; dat nog prima te verdragen is maar de praktijk zal uitwijzen dat de pH bij oordeelkundig onderhoud rond de 6 zal schommelen. Zie het voorbeeld op de vorige pagina. )

Als het water niet meer zuiver is doordat planten en dieren afvalstoffen afgeven, brengt de verwerking hiervan door bacterieën: fosfaten, nitraten en sulfaten in het water. Deze stoffen binden zich op dezelfde manier aan kalk als koolzuur (HCO₃^-) en verdringt dit laatste zelfs. (Sterkere zuren verdringen zwakkere. Salpeterzuur zal het waterstofcarbonaat dat van koolzuur kwam verdringen waarbij dit laatste ontleed in kooldioxide en water. Zwavelzuur verdringt op zijn beurt het nitraat dat van salpeterzuur kwam waarbij dit laatste ontleed in stiktofgas en zuurstofgas. Als het nitraat door fosforzuur wordt verdrongen dan zal dit als calciumfosfaat neerslaan want dit is slecht oplosbaar. Als al het bicarbonaat is opgebruikt dan zullen zuren als koolzuur en salpeterzuur niet verdwijnen en de pH doen dalen. Deze pH-daling stopt doorgaans bij een waarde 5 waarna andere interacties dit in balans houden.)

Kalk dat door deze stoffen in oplossing wordt gehouden slaat niet meer neer maar kan ook geen koolzuur (HCO₃^-) meer aannemen en speelt in de koolzuurkringloop geen rol meer. Dit laatste noemt men de blijvende hardheid en het deel dat met (HCO₃^-) verbonden is de tijdelijke hardheid (KH). Opgeteld zijn het de totale ofwel gezamenlijke hardheid (GH).

Het kalk dat zich op bovenbeschreven wijze met fosfaat bindt, is slecht oplosbaar en slaat neer. Hierom wordt de 'blijvende hardheid' ook wel 'sulfaathardheid genoemd'.

Bij oud water zal de tijdelijke hardheid zich vaak hebben afgezet op het interieur van het aquarium in de vorm van calciumfosfaat. De blijvende hardheid bestaat uit het zout calciumsulfaat terwijl het water met salpeterzuur worden aangezuurd tot een vaste pH.

Alles wat zover over kalk is gezegd, geldt evenzeer voor Magnesium.

Symbolen zijn: voor kalk: Ca als afkorting van Calcium - Mg als afkorting van Magnesium - voor koolstof: C als afkorting van Carbonium.

De koolzuur kringloop is van belang omdat dit de plant in staat stelt om aan koolstof te komen dat wordt gebruikt om koolwaterstoffen (koolhydraten) te maken waarin lichtenergie ligt opgeslagen.

( Suiker, vet en zetmeel zijn voorbeelden van koolhydraten. )

Met de gewonnen energie moet worden gebouwd.

Om te kunnen bouwen heeft de natuur bouwstenen nodig. Stikstof (Nitrogenium, Symb.:N), het hoofdbestanddeel uit de lucht is het materiaal om ze te bakken.

Dit lijkt simpel want het is tenslotte rondom aanwezig maar het blijkt anders. Stikstof kan alleen door planten worden opgenomen als het in bepaalde verbindingen voorkomt. ( Blauwalg is een uitzondering op deze regel wat ook verwacht kan worden van het organisme dat als eerste leerde om het op aarde voorkomende stikstof te binden. )

Stikstofverbindingen komen tot stand en blijven beschikbaar in de stikstofkringloop die samen met de koolstofkringloop het leven in de wereld mogelijk maakt. Zowel in de natuur als in een aquarium is het in standhouden van deze kringlopen aan voorwaarden is gebonden.

Organische stikstofproducten worden wel eiwitten genoemd of proteïne.

Salpeterzuur is een anorganisch stikstofproduct maar ook: ammoniak en nitraat. Al het dierlijk weefsel bestaat voor een groot deel uit stikstof dat na afbraak als ureum wordt uitgescheiden.

De boer gooide vroeger de koemest uit de stal die in een beerput was opgespaard in het voorjaar over het land om daar in het najaar weer een rijke oogst nutsplanten van af te halen. Het hooi werd weer aangeboden als voer voor diezelfde koeien wanneer ze op stal waren. Het kringetje is rond dus er was niks mis.

Het gaat mis als de boer massaal droogvoer in België koopt en daar een enorm aantal dieren mee voert en daarna de alzo geproduceerde mest op zijn stukje land gooit dat nog niet binnen 20 jaar de groeicapaciteit heeft om hetzelfde voer te produceren.

U kent de rest van het verhaal de regen spoelt de mest in de sloten waarna dit via onze rivieren naar meren en de zee wordt getransporteerd en onderweg de bodem en het grondwater vergiftigd.

In een aquarium geldt dezelfde politiek. Het gaat om de goede verhoudingen of om de juiste milieu sturende ingrepen.

Die maatregelen zijn een ander verhaal maar de chemie in dit verband is er een waarbij dit keer zuurstof de hoofdrol speelt.

Zoals ik eerder al vermeldde, bestaat onze atmosfeer uit 20 % zuurstof (O₂) met de mooie naam Oxygenium waarvan onder meer het woord oxideren is afgeleid. Oxideren betekent verbranden en verbranden is weer het zich verbinden met zuurstof.

Ook de 20 % zuurstof in de lucht danken we aan de vroegere activiteiten van blauwalg of met een mooi woord Cyanobacterieën die dit in een ver verleden met de opname van stikstof hebben vrijgemaakt.

Zij hebben uw en ons leven op deze planeet mogelijk gemaakt en zetten dit werk in het aquarium gewoon voort als u er geen stokje voor steekt.

Want laten we wel wezen, in een gevarieerd ecosysteem dat ons aquarium moet zijn, is geen plaats meer voor deze zonderlingen. Bovendien produceren ze nog eens stoffen die zeer onaangenaam zijn voor concurrerende organismen.

Bedoelde concurrenten zijn nu net de trouwe helpers van de aquariumliefhebber. Bacteriegroepen die onder de namen Nitrosomonas en Nitrobacter worden samengevat verwerken de stikstofproducten namelijk door ze te verbranden; ze te oxideren. Anders dan de blauwalg plakken zij er zuurstof aan en maken het tot plantenmest. Voorwaarde is dan natuurlijk dat er voldoende zuurstof voorhanden is. (Er zijn veel meer soorten die dit klusje klaren en afhankelijk van het zoutgehalte en de zuurgraad zal dit de ene danwel een andere groep van bacteriën, schimmels en eencelligen zijn. Deze organismen vormen tevens samenwerkingsverbanden waardoor vele aaneengehechte soorten honderden malen efficiënter opruimen dan wanneer zij los voorkwamen. Voldoende hechtingsmateriaal is daarom een vereiste voor een grondige afvalstoffenverwerking.)

Ureum wordt bij een zure pH omgezet in ammonium (NH₄⁺) dat enkele, goed aan het onderwaterleven aangepaste planten en dus ook algen direct tot mest kan dienen. Bij een basische pH vormt ureum het zeer giftige ammoniak (NH₃).

In een oxiderende omgeving zal Nitrosomonas deze spullen omzetten tot het eveneens giftige nitriet (NO₂^-).

( Nitriet verhindert de vissen zuurstof op te nemen waardoor ze kunnen stikken. )

Nitrobacter kan aan nitriet nog een zuurstofatoom toevoegen waardoor het in nitraat (NO₃^-) dus plantenmest wordt omgezet. Dat een overmaat aan mest averechts werkt zal iedereen weten zodat ook dit regelmatig dient te worden verwijderd.

(Vorming van nitraat gaat ten koste van de KH. De NO₃^- anionen zullen HCO₃^- splitsen in CO₂ en water. Bij gebrek aan kationen van Ca of Mg zal het nitraat als salpeterzuur voorkomen waarbij de pH daalt. )

In een reducerende cq zuurstofarme omgeving gebeurt het omgekeerde en wordt er steeds een zuurstofatoom afgepeuterd tot er uiteindelijk stikstofgas (N₂) overblijft dat als gas in de lucht verdwijnt.

Bij voldoende licht gebeurt dit door assimilerende Cyanobacteriën en in het duister zijn dit dissimilerende Cyanobacteriën samen met andere primitieve bacteriën.

Net als bij gewone planten wordt het lichaam uitgebouwd en vermeerderd bij assimilatie en vinden er tijdens dissimilatie alleen interne processen plaats. Blauwalg zal dus altijd op de loer liggen om aan het licht te komen.

Dat de stikstof aan de lucht verdwijnt is geen optie omdat er voordat het zover is, tijdens verschillende tussenstappen, giftige stoffen als lachgas en ammoniak worden gevormd. Andere hieraan parallel lopende afbraakprocessen kennen ook dergelijke gevaren.

Toch wordt er in de wereld van het zeewateraquarium met deze mogelijkheid geexperimenteerd.

In een aquarium zullen zich altijd beide processen afspelen waarbij het belangrijk is dat oxyderend vermogen steeds wat groter is dan het reducerend vermogen.

Als een aquarium een goede biologisch evenwicht heeft dan blijft het nitraatgehalte op een vaste waarde doordat de aanwas middels oxidatie gelijk is aan de afname door reductie.

Een maat om dit te meten is het redoxpotentiaal (rH). Veilig is rH 27 tot 32.

( Maten zijn hierbij relatief aan de omstandigheden en niet zonder meer uitwisselbaar. )

Dat zo'n waarde snel kan veranderen blijkt uit het volgende.

Bij het verhogen van de watertemperatuur kan het water minder lucht bevatten en neemt dus het opnamevermogen voor zuurstof af.

De verwerking van een gram droogvoer kost in drie uur tijd, een gram zuurstof.

Wanneer u op een hete zomerse dag eens goed voert kan het oxyderend vermogen drastisch wijzigen met alle gevaar van dien.

De vertering van alle onverwerkte voeding en dode plantendelen door onze micro opruimploeg wordt aangeduid als mineraliseren. Bedoelt wordt dat de stoffen die oorspronkelijk door de planten zijn samengevoegd tot organische stoffen na de afbraak weer dezelfde mineralen opleveren.

Zoals eerder vermeld, verdwijnt in aanwezigheid veel van Ca²⁺, Mg²⁺ ionen, het bij voedselafbraak gevormde fosfaat uit de oplossing. Het nitraat kan door reductie als stikstof naar de atmosfeer verdwijnen. Het sulfaat blijft in aanwezigheid van Ca²⁺, Mg²⁺ ionen in oplossing maar zonder deze hardwatermakers zal het sulfaat door ijzer en alluminium gebonden kunnen worden en neerslaan. Wel is de aanwezigheid van ijzer (Fe) of alluminium (Al) in zachtwater een voorwaarde. Met toevoeging van hard water komt dit gebonden sulfaat weer terug in oplossing. Pyriet (FeS₂) is een mineraal dat in de natuur is gevormd door genoemde manier van sulfaatbinding.

Deze bijzondere verschillen tussen 'hard-' en 'zachtwater' heeft als gevolg dat elke watersoort een eigen en verschillende bacterie flora heeft.

Men kan de waarnemingen, gedaan aan een hardwateraquarium niet zonder meer toepassen op een zachtwateraquarium en vice versa. Deze wetenschap hebben waterbiologen die de kwaliteit van het oppervlaktewater moesten verbeteren uit schade en schande geleerd. Maar, is niet alle wetenschap het gevolg van gemaakte fouten?

Nog meer water.

Voor u opgetekend door F.J.A. Kellner

Commentaar is welkom zodat deze opsomming als samenvatting van alle kennis over dit onderwerp uit de afgelopen eeuw compleet en up to date wordt en blijft.

Link waterland

Werkgroep Water- en Oeverplanten

Themadag: Waterplanten als graadmeters voor de ecologische toestand van het water. Woensdag 2 april 2003, Naturalis Leiden. Aanmelden tot 26 maart.

terug