息止めトレーニング表 CO2 と O2。 重さは何グラムか: CO2 基準。 結論と成果

すべてのアクアリストは、植物は 40 ～ 50% の炭素 [C] (乾燥重量) で構成されており、CO2 供給のない水槽では炭素 [C] が非常に少なく*、入手する場所がまったくないことを理解する必要があります。 基本的な細胞の構築材料！ これは植物成分表ではっきりとわかります。

植物は光エネルギー、酸素、炭素、水素を使用して光合成を行います。
光合成により、次の反応により二酸化炭素 CO2 からグルコースなどの炭水化物が生成されます。

CO2 + 6 H2O + 674,000 cal ---> C6H12O6 + 6H2O
または CO2 + 2H2O --> + O2 + H2O

これを見てわかるように、 不可能 CO2が足りなければ。
この式は、植物の光合成のプロセスには一定レベルの光エネルギー (約 674,000 cal) が必要であることも示しています。 光が十分に明るくないと光合成は行われません。 最適**に近い光レベルでは、光合成はますます速く起こります。

観賞用植物の栽培最大手のトロピカ () による科学研究データ (1994 年) によると、自然界では十分な量の栄養素があれば、CO2 + 光が植物の成長の主な制限要因であることが示されています。 水がすべての栄養素で飽和しているという条件で、トロピカ社はリシアの栽培結果を 2 週間観察し、次のような結果を得ました。
- CO2 供給なし + 低照度 - 植物の成長 = 0. (2 週間で葉の量はほとんど増加しません)
- 低 CO2 供給 + 低光により、成長は 4 倍に増加します (補償点が低いため、水生植物の LCP)
- 低 CO2 供給 + 高照度により、成長が 6 倍増加します。
- 強い照明と高い CO2 供給により、1 グラムのリッシアは 6.9 グラムに成長し、これにより 1 日あたり 9.2% の体重増加が得られます。 (チャートを参照)

低い光強度で多量の CO2 を供給すると、光のみを増加させた場合 (青線) と同様に、植物の成長がわずかに増加します (緑の線)。 しかし、強い光と水中の高濃度の CO2 (約 15 ～ 25 mg/l) では、その効果は驚くべきものになります (赤線)。 光補償点（LCP）を下回る光強度では、植物の成長は停止し、植物の生命を維持するのに十分な光エネルギーのみになります（黄色の線）。

薄暗い水槽内での CO2 供給が平均レベルであっても、植物のエネルギーバランスに致命的な影響を与えることなくより多くのクロロフィルを生成できるため、植物の成長は 4 倍に増加します。植物は水から CO2 を抽出するために費やすエネルギーと資源が少なくなります。 、植物組織における光エネルギーの処理を最適化するために、より多くのエネルギーが利用可能になります。 その結果、光強度は増加しませんが、植物は既存の光をより効率的に利用できます。 明らかに、照明強度 + CO2 供給量を増加させることの利点は、どちらか一方のみを増加させる効果を上回ります。
このグラフは、植物の葉への入射角に関係なく、すべての光子が光合成反応に使用されるという真実を裏付けています。 この反応での CO2 分子の使用 直接光の強さによって異なります。
注: 最大の成長を実現することと、安定性を実現することは別のことです。

上記の事実から、照明の強度は次のとおりです。 対応する水槽に供給されるCO2の量とその逆。

水槽内の照明が暗い場合でも、CO2 濃度は少なくとも 15 mg/l (これは 小さいイニング）！ さらに良いのは、常に ~30 mg/l を維持することです。

正しい技術を持たない植物愛好家の大多数は光が不足しており、二酸化炭素の供給がないため、植物の成長速度はせいぜい黄色の線に相当します。 緑。 光だけを増やすことで、成長と利益が向上します 青この場合、藻が発生する危険性があります。 そして、照明を通常に戻し、CO2を供給するだけで、成長は数倍に加速されます（ レッドライン）！ これにより、植物は前例のない速度で成長します。
なぜこれが必要なのでしょうか? まず、構成が計画どおりの形になるまでに数か月待つ必要はありません。これはわずか 1.5 ～ 3 か月で完了します。 第二に、これにより植物を頻繁にトリミングし、組成を正確に形成することが可能になります。 第三に、水生植物のかなり若い葉だけが理想的な状態を持ち、したがって理想的な外観を持っています。 植物の成長が非常に速い場合にのみ、天野尚氏の作品のような完璧な水槽を得ることができます。

なぜCO2?
植物は炭素を 2 つの形で利用できます。一酸化炭素として気体として、もう一方は重炭酸として水に溶けています。 植物は重炭酸塩からの CO2 ではなく、高いエネルギーコストを必要とせずに純粋な CO2 として CO2 を消費することを好みます。さらに、多くの植物は光合成に重炭酸塩を直接利用することができません。 水に溶けた一酸化炭素 (CO2) は、植物に最良かつ最も容易に吸収される炭素源を提供します。

植物にはどのくらいの濃度のCO2が必要ですか?
一酸化炭素 CO2 は水によく溶けます。 水と空気中の CO2 濃度は 0.5 mg/l に等しくなります。 残念なことに、CO2 は空気よりも水に溶けるのが 1 万倍遅いのです。 この問題は、水生植物の葉を取り囲む比較的厚い撹拌不可能な層（またはプラントル境界）によって解決されます。 水生植物の静止層は、ガスと栄養素が植物の葉に到達するために拡散する必要がある静止水の層です。 厚さは約0.5mmと陸上植物の10倍ほどあります。
この結果、 水生植物の最適な光合成を確保するには、水中の遊離 CO2 濃度は約 15 ～ 30 mg/l である必要があります。ただし、魚の最大許容 CO2 濃度 30 mg/l を超えることはできません。
水中の CO2 の溶解度が低く、比較的厚い不動の層と、光合成をサポートするために必要な CO2 濃度の高さにより、ある科学者は次のように述べています。「淡水植物の場合、水中の炭素化合物の自然レベルが光合成の主な制限要因です。 ..」 (詳細については、最適な飽和水 CO2 と を参照してください)
注: ADA はディフューザーを使用し、夜間は CO2 を停止し、かなり高い値の二酸化炭素を供給します。ただし、植物による集中的な消費のため、水中の濃度は 30 mg/l を超えません。 微細な泡のミストからCO2ガスが発生し、植物の成長を大幅に促進します。

CO2と酸素
一般に信じられていることに反して、二酸化炭素は水中の酸素***を置き換えることはなく、魚が呼吸するための酸素の利用を制限することもありません。それらはうまく共存しています。 それどころか、植物の生育が良好なため、植物が光合成を活発に行う日中の酸素濃度は、水温24℃での100％飽和限界をはるかに上回る11mg/lに達し、朝には酸素濃度が上昇します。 8.0mg/lまでしか下がりません。 魚の通常の生活では、水中の溶存酸素濃度は 5 mg/l (60% 飽和) で十分です。 実際、水草水槽では、環境の質が通常の水槽よりもはるかに優れているため、魚の状態ははるかに良くなり、ほとんどの種は産卵のための刺激がなくても繁殖し、稚魚はよく成長します。一般的な水族館（飼育する餌が一般的な水族館、小型サイクロプスなどに適している場合）。 CO2 と pH 7.2 ～ 7.5 が供給されている場合、マラウイ シクリッドをコミュニティ水族館で定期的に飼育する場合でも、優れた結果が得られます。

夜はCO2を止める
夜間に二酸化炭素の供給を停止するかどうかについては、2 つの意見があります。 一部の情報源は、これは必要ないと主張しています。 最大 1200 リットルの水槽に通常緩衝水 (dKH = 2 ～ 4) があり、魚が過密になっていない場合、朝までの酸素含有量はかなり高い (8 mg/l) ままであると考えられています。 pHは多かれ少なかれ安定しています。 ディフューザーによるADA経由のCO2供給には特徴があり、夜間でも安心してガスを止めることができ、思いのほか良い効果が得られます！
植物は光合成中にのみ CO2 を消費するため、夜間にガスを供給する必要はありません。 最大限の光合成が起こる 午前中に、水中に多くの自由CO2があり、O2と太陽放射のレベルが最も高いとき 低い[cm。 ] したがって、朝、明かりを付ける前に、明かりを付ける 1 ～ 2 時間前に CO2 の供給をオンにして、水を二酸化炭素で飽和させることが重要です。 段階的照明方法では、ルビスコの活動がはるかに活発で、均一照明よりも朝の CO2 必要量が少なく、CO2 消費がより効率的であるため、電源を入れる 1 ～ 2 時間前に CO2 供給をオンにする必要がありません。ライト。 [代謝の柔軟性のセクションを参照]
通常、選択は個人的な好みに基づいて行われます。 CO2 がスプレーによって供給される場合、夜間はオフになりますが、溶解（キャニスターフィルター内）による場合はオフにならないため、ガラスディフューザーを節約し、水槽から 1 つのデバイスを取り外すことができ、ガス消費量を大幅に削減できます。システムのメンテナンスが容易になります。 スプレーは植物の外観をわずかに良くすることができ、水から浮遊物質を除去するのに非常に効果的です。 いずれにせよ、水槽の安定性の決め手となるのはCO2供給の安定性です。 どちらのオプションもうまく機能します。

光とCO2のバランス
光の強度とCO2供給量を一致させる必要があります。

トロピカ社の研究は、天野尚氏がアクア・ジャーナルで述べたことを裏付けるものである。「光のワット数は供給される二酸化炭素の量と一致しなければならない。光が強すぎて植物が十分な二酸化炭素を吸収していない場合、強い光は良いことよりも害を及ぼすことになる。」

また、適切な二酸化炭素の供給がなければ、光が多すぎると植物に害を及ぼすだけであるとも述べています。 光合成の式: 6 CO2 + 12 H2O --> C6H12O6 + 6 H2O から分かるように、植物の光合成は必ずしも大量の CO2 を必要とするわけではありません。 同時に、植物は栄養素の供給がなくても酸素を放出する（活発に光合成する）ことができます。 これは長くは続かない。 活発な光合成にもかかわらず、植物はますます弱っていきます。 同時に、水からのリン酸塩と窒素の消費量が減少し、藻類はこれをすぐに利用します。

光が多くてもCO2が不足すると、植物は活発に成長せず、藻類が発生します。 液体肥料 (PMDD など) を適用すると、問題はさらに悪化します。 一方、十分な光がなく、大量の CO2 が供給されると、植物は CO2 を消費せず、その濃度が許容限度を超えて、魚や無脊椎動物に有毒になる可能性があります (>30 mg/l)。 一部の植物は他の植物よりも光を好みます。たとえば、茎が長く、葉が非常に薄い植物です。 より多くの光を必要とするため、より多くの CO2 供給が必要になります。 天野尚氏が言うように、植物には複雑で単純な植物はなく、単に光を好む植物と日陰を好む植物が存在するだけで、必要な光とCO2の量が異なることを除けば、それらは何ら変わりはありません。 NAを作成する最初から、将来的にこれらの要因が植物の成長を低下させないように、蛍光灯の電力とCO2の供給を決定する必要があります。他の栄養素の必要性を決定するのが簡単になります。 [Cm。 オーレ・ペダーセン、クラウス・クリステンセン、トロエルス・アンデルセン、1994年 www.tropica.com]

どれくらい出すか CO2

pHと飽和度の作り方 植物に最適な炭酸水? 水槽の KH=min.4 度にし、pH が朝は 6.8、夕方は 7.2 になるように CO2 供給を調整します。その結果、平均 CO2 濃度は約 15 ～ 30 mg/l になります。

pHとKHは水草水槽を飼う人なら絶対に理解しておかなければいけないことです。 これらは相互に関連する 2 つの概念です。
pHは水の酸性度の尺度です（酸度）。 これは、水中の水酸化物イオン (H+) の量の負の対数によって決まります。水酸化物イオンが多ければ多いほど、pH は低くなります。 水の pH は、酸性 (7.0 未満)、中性 (pH = 7.0)、またはアルカリ性 (pH > 7.0) のいずれかになります。
炭酸塩硬度 kH (つまり、炭酸塩硬度) は、水のアルカリ度の尺度です。 KHはpHを一定レベルに維持する能力、つまり水の緩衝性の指標です。。 常に変化しているため、このように呼ばれます。 一時的な硬直。 KH 値は水中の重炭酸塩の量であり、水槽内で常に生成される pH を低下させる酸を中和し、pH の低下を防ぎます。

自然界では、水中の CO2 濃度が水中庭園に必要なほど高くなることはめったにありませんが、自然の貯水池では、CO2 が吸収される水面の植物の質量に対する比率が水族館よりも不釣り合いに大きくなります。そしてその埋蔵量は、底質からの流れと放出によって常に更新されます。 水に人工的に CO2 を濃縮しないと、照明をつけてから最初の 1 ～ 2 時間で水槽内で利用可能なすべての二酸化炭素が植物によって使用され、成長が停止します。

実際には、供給速度は次のように決定できます (反応器効率 100% の場合)。
kH=2-4 では、水槽内の水 10 リットルごとに 1 分間に 1 個の泡を供給する必要があります。 これにより、pH = 6.8 ～ 7.2 で CO2 = 7 ～ 19 mg/l が得られます。
大幅に大きなフィードを使用する方法について議論されました。

これらの推奨事項はガイダンスのみを目的としています。 安全なフレーム CO2供給。 CO2を供給する最も効果的な方法は噴霧法です。 これは、ガラスディフューザー、ポンプディフューザー、または Tom Barr リアクター設計を使用して実行できます。

影響 CO2 pHについて

CO2はpHを下げる
CO2 が水槽に供給されると、水中に少量の炭酸 (0.1 ～ 0.2%) が形成され、イオンと重炭酸塩 (KH 塩基) に解離し、H+ イオンの濃度が増加して pH が低下します。 CO2を供給することで水槽内のpHを下げることができ、同時に植物の成長に最も重要な栄養素である炭素[C]を与えることができます。
水のpHが低下すると、CO2の形の炭素の割合が増加します。 溶解した水には重炭酸塩よりも多くの CO2 が含まれています。 (下記の「pH」セクションを参照) pH 値は炭酸緩衝液 KH と水中の CO2 濃度の影響を受けるため、 関係（pH<->KH<->溶存CO2）は硬い。 pH は主に炭酸緩衝液 KH の存在によって決まるため、供給される CO2 の量は、植物を植えた水槽にどのような pH レベルを求めるかによって決まります。 つまり、トリプル (pH - KH - CO2) では、pH と KH は次のようになります。 与えられたまた、CO2 の供給は、最適なレベルの pH = 6.8 ～ 7.2 と水中の二酸化炭素濃度を同時に確保するように調整されます。 最適な CO2 濃度 = 15 ～ 30 mg/l および pH = 6.8 ～ 7.2 を得るには、水の初期 KH = 2 ～ 8 が必要です。これは、総硬度 dGH = 4 ～ 10 の水に相当します。

しかし、kHとpHはどうあるべきでしょうか？

pH

植物の生育に最適なpHは6.8～7.2です。 なぜ正確に 6.8 ～ 7.2 なのか?

植物は大量のCO2を必要とします .
植物が良好に成長するには、大量のCO2が必要です。 前述したように、植物にとって最良の炭素源は CO2 です。 しかし、水中では、炭素は水に溶けた二酸化炭素 CO2 と重炭酸塩の 2 つの形態で存在します。 水に溶解した CO2 ガスは、細胞壁を通した拡散によってラテニウムに直接吸収されます。 重炭酸塩には化学的に結合した CO2 が含まれています。つまり、植物が直接消費することはできません。植物は最初に HCO3 を吸収し、次に細胞内で CO2 を抽出する必要があります。 これは複雑でエネルギーを大量に消費するプロセスであり、すべての植物がこれを実行できるわけではありません (詳細)。

pHの軟酸性水中<7.0 большинство углерода (~70%) будет находится в виде CO2 прекрасно усваиваемого растениями, и только 30% в виде бикарбоната , то есть: pHが低いほど、より多くの炭素が植物に容易にアクセスできる形になり、水に溶解します。 ガス状の CO2！これは、次のような場合を示唆しています。 に等しい KH=2～6（dGH=4～6°）の軟水の水槽にCO2を供給することで、植物は硬水の水槽よりも多くのCO2を受け取ります。

水族館内の生物学的プロセス中のpHの安定性。
緩衝作用は弱酸の化学的性質の結果です。 弱酸が水中で解離すると、形成される酸と塩基の対の比率は対数になります。 酸塩基比と pH のグラフを印刷すると、特定の pH 値を超えても下回っても、曲線は基本的に平坦であることがわかります。これは、酸または塩基を水に添加しても、pH は大きく変化しないことを意味します。 特定の pH では、と呼ばれます バランスポイント、曲線はほぼ平坦です。これは、酸と塩基を追加しても pH はほとんど変化しないことを意味します。 平衡点は複数存在する可能性があり、それらは酸によって異なることに注意してください。
炭酸に興味があるのですが、 平衡点 pH=6.37。 これ 理想値水族館の植物にとって、 望ましい pH レベルはこの値をわずかに上回る程度で、通常は低下する傾向があります。なぜなら、水族館では硝化プロセスでアルカリ性緩衝液（重炭酸塩 HCO3）が大量に消費されるからです。 初期の pH レベルは平衡点よりも高く、あらゆる変化は平衡点に向かうため、pH がこの点を下回る前にかなりの量の酸が「緩衝」されます。 これがpH安定性の鍵であり、天野哲也がネイチャーアクアリウムに最適なpH（6.6～7.2）を選んだのです。
注: 特定の水族館の水の最適な pH を決定するクラウス法は、おそらくこの現象に基づいています。

アンモニウムNH4+と有毒アンモニアNH3の比率。
アンモニウムは、すべての生物にとって非常に有毒なアンモニアの形で存在することもあります (0.06 mg/l の濃度ですでに有毒です)。 水槽内のアンモニウム NH4+/アンモニア NH3 の比率は主に pH 値に依存します。 pHが低いほど、アンモニアの毒性は低くなります。 pH = 7.0 では、アンモニアはわずか 0.5% ですが、pH が 7.5 に上昇すると、アンモニアはすでに 4% になります。 それは8倍です！ 単純なルール: pH が 7.0 を超えると、有毒なアンモニアの割合が大幅に増加し始めます。 pH = 6.8 ～ 7.2 では、NA 中の有毒なアンモニアの割合は 0.4 ～ 0.8% の範囲になります。 NA は非常に低いレベルのアンモニウム/アンモニアを維持するため、状況が悪化した場合でも、pH 6.8 ～ 7.2 であれば有毒なアンモニアが存在しないことが保証されます。

硝化細菌の活動。
pH=6.6 では、細菌の硝化活性は最大レベルの約 85% になります。 これは、pH = 6.8 ～ 7.2 の NA ではバクテリアが最大限に活動することはなく、水質パラメータがわずかに悪化しても常に活動をわずかに増加させ、増加した負荷に対処し、水槽の安定性を維持できることを意味します。 これにより、pH 平衡点を使用した上記の例と同じ安定性余裕が生まれます。 (硝化は pH = 7.5 ～ 8.5 で最も活発ですが、pH 7.5 未満では速度が低下します。)

KH

次に、KH の値を決定する必要があります。 水族館では、植物の最適な成長のために、pH 6.8 ～ 7.2 を維持する必要があることがわかりました。

kH = 2 ～ 5 の軟水はそれ自体が酸性であり、それに含まれる炭素のほとんどが炭酸ではなく二酸化炭素の形であるため、pH = 6.0 ～ 7.3 で自動的に緩衝されます。これは、pH が以下に低下するのを避けるためであることを意味します。通常、二酸化炭素を供給する場合、水槽に二酸化炭素を供給する前の最低kHレベルはmin.KH=4.0でなければなりません。

なぜそれ以上ではないのでしょうか？ なぜなら、初期レベル kHmax.>7.0 の場合、つまり 水が硬すぎると、初期 pH は約 7.8 になり、望ましい pH レベルに達するには、魚の最大許容 CO2 濃度 30 mg/l を超える必要があります。 この場合、pH を最適レベルまで下げることは単純に不可能になります。
KH が低すぎる場合 (kH<2), при завышенной подаче CO2 или повышении уровня нитратов возникнет угроза внезапного シャープ pH レベルが 6.8 を下回る低下 (いわゆる pH 崩壊)、植物や魚に有害です。

安定した pH を維持するには、水には次の条件が必要です。 最小レベル kHzmin.=4そのため、水の炭酸緩衝液はいつでも枯渇することがなく、pH の低下につながることはありません。 これを回避する別の方法があります。それは、優れた緩衝特性を備えた基質で、次のような原因による pH を緩衝します。 アルカリ性 kHではありません。

さらに遠く。 (pH - kH - CO2) という関係を覚えていますか? 厳しいこれは、必要な pH と指定された KH に応じて、ある値の別の値への依存性を示した表 1 から、選択した kH と pH での CO2 濃度を決定できることを意味します。

表は、pH = 6.8 ～ 7.2 および KH = 4 ～ 5 で、CO2 濃度が 7.6 ～ 23.8 mg/l になることを示しています。 この量の CO2 を KH = 4 ～ 5 の水に加えることにより、水槽内の植物の急速な成長に最適な pH と CO2 による水の最適な飽和の両方が得られます。

pHが低いほど（<7.0), тем больше в воде легко потребляемого растениями 溶解した CO2、および他のすべての栄養素の植物の消費が良くなります。 同時に、植物にとって kH はまったく重要ではありません。pH は重要です。 多くの場合、kH の値は dH と等しくなりますが、等しくない場合もあります。 水の硬度 dH は重要な要素ではありませんが、水草を植えた水槽では二番目に重要です。 高い GH は植物の成長をまったく抑制しません。多くの場合、茎の長い植物でも、硬度 dH が 10 ～ 12 の水の方が軟水よりも成長します。また、坐骨神経痛を避けるために水が柔らかすぎてはいけません。

pH/kH/CO2 のこのような相互依存性は典型的なものであることを知っておくことが重要です。 のみアルカリ性の主成分が炭酸水の硬度 kH である水族館 (有機物や植物のない中性土壌) では、有機物とフミン酸が豊富な土壌で植物が存在する水族館では、kH の役割ははるかに小さくなります。バッファーシステムでは同様のテーブルが作成され、pH コントローラーは役に立ちません。 CO2 濃度を制御する唯一の確実な方法は、kH=4.00 の校正溶液を使用するドロップチェッカーです。

そもそもkHが必要なのでしょうか？
水中の CO2 濃度が増加すると、pH と kH の両方が低下します。 CO2 が供給される場合、CO2 濃度が特定の値に達したときに pH 酸性度が崩壊 (不可逆的に急激に低下) しない特定の最小レベル min.kH が必要であると上で述べました。これにより、kH バッファー全体が使い果たされます。つまり、pH緩衝作用が停止します。 問題は、このような崩壊の後、CO2供給を減らした後、kHが回復できなくなることです。 つまり、アルカリ性緩衝液が必要となる。 これは真実ですが、水草を植えた水槽は kH をまったく使用しなくても大丈夫で、pH の崩壊が起こらないように十分な緩衝液を備えています。
たとえば、超軟水に CO2 ～ 30mg/l を供給すると、pH は 5.8、kH=0 になります。 では、なぜ pH は崩れず、安定したままなのでしょうか? これは、基質と水中に kH (炭酸塩/重炭酸塩) に加えて、pH を緩衝する物質、つまりアルカリ性も存在するために起こります。アルカリ性は炭酸塩の硬度 kH だけではありません。
この誤解は、カーボン硬度 kH と一般的なアルカリ度の概念が混同されているという事実から生じています。 アルカリ度とkHは全く同じものではありません。 アルカリ度は、酸を加えたときの pH (緩衝液) の低下に耐える溶液の能力です。 数値が大きいほどアルカリ度が高くなります。 これは、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、水酸化物の化合物によって形成されます。 そして、KH は水中の炭酸塩/重炭酸塩の量の単なる尺度です。 つまり、アルカリ度の測定は、これらの化合物のいずれかの存在、つまり炭酸塩/重炭酸塩 - kH を必ずしも示すわけではありません。 簡単に言えば、アルカリ性とは一般に pH を維持する能力であり、kH はその一部、つまり炭酸塩/重炭酸塩にすぎません。 つまり、kH が存在しないことは、溶液にアルカリ性緩衝能がないことを意味するものではありません。 水の KH は 0 ～ 1 ですが、CO2 ~ 30 mg/l が供給されると、pH の崩壊は起こりません。pH は、kH によるものではなく、 その他の接続アルカリ性を与えること。 通常、kH がシステム内のアルカリ度の大部分を形成しますが、植物が植えられた水族館ではそうではありません。 このような水槽では、ADA アクアソイルやその類似品のようなフミン酸や有機物を多く含む基材の緩衝能力によって pH が維持され、これを数年間維持することができます。 フミン酸は CO2 を供給しなくても pH を 6.8 まで下げますが、同時に CO2 が 30 mg/l まで供給されると、システムは pH ~ 6.5 で平衡になります。 さらに、kH および基質バッファーの一部は交換水によって常に更新されます。
しかし、kH = 0 の kH 以外の緩衝アルカリ性では、酸性度の pH は kH に依存しない場合、どうすれば CO2 濃度を制御できるでしょうか。その場合、pH 依存性テーブルは使用できないためです。<->kH 校正済み溶液 KH=4.00 を使用したドロップ チェッカーのみを使用します。
これらのことを理解していないと、アクアリストは水草水槽にとって最も不必要な装置である pH コントローラーを購入してしまうことがあります。
植物の健康のためには、一定の pH と kH が必要です。 無関心。 KH は、重要な元素 (Ca、Mg) を提供する水の総硬度 dH ではなく、植物の成長にはまったく影響を与えず、6.8 ～ 7.2 の最適な pH 範囲のみが植物の成長を改善します。 そして、水草水槽に適したほとんどの魚は、pH 5.5 でも完全に穏やかです。 したがって、kH は必要ありませんが、基質内に別のアルカリ性緩衝液が存在する場合にのみ必要です。

硬水
植物の成長を最適にするには、最適な pH 6.8 ～ 7.2 が必要です。 水道水の KH が 7.0dKH より高い場合、CO2 濃度が魚の最大許容値である 30 mg/l を超えるため、望ましいレベルに達することができません。 逆浸透膜ろ過後の水（KH~0）と混合して水を軟化させる必要があります。
よくある誤解は、CO2 を添加すると硬水の pH レベルが軟水よりも大幅に低下すると考えることです。 これは間違っています。 軟水と硬水の両方で、CO2 を供給すると、夜間に CO2 の供給を停止したときの日内変動を含め、pH の変化はほぼ同じになります。 kH-pH-CO2 表を注意深く見てください。

軟水
軟水すぎると、CO2 供給時の pH 低下の可能性と、Ca + Mg の不足という 2 つの危険が伴います。 軟水は通常 (常にではありませんが)、kH も非常に低くなります。 水中にアルカリ性緩衝剤が存在しない場合、CO2 を添加すると pH が崩れる可能性があります。 しかし、kH はこの緩衝液の一部にすぎないため、水の炭酸塩硬度 kH を上げる必要があるかどうかは、使用する基質の種類によって異なります。 有機物が豊富な植物や土壌が含まれる水槽の場合、kH を増やす必要はありません。 この場合、水の硬度は一定の成分、例えばアマニア GH ブースターのみを導入することによって増加します。 高い pH+kH が必要な場合 (たとえば、シクリッドのいる水槽で植物を育てている場合)、GH と kH の両方を増加させる組成物、Amania GH+KH Booster を使用してください。 硬水水道水とRO水を混合して、必要なdkHとdHの水を得ることができます。 RO水の硬度を上げる方法については、RO水の復元のセクションを参照してください。

水の炭酸塩硬度 (KH) が高すぎる場合はどうすればよいですか?
逆浸透を利用して硬水水道水を精製し、水道水と混合することで、必要なKH=4まで水を軟化させることができます。
水の炭酸塩硬度 dKH が必要な値よりはるかに高く (>=7.0)、水を軟化させることができない場合は、濃度が 30 mg/l (pH ～ 7.0) 以下に達するまで CO2 を供給する必要があります。 CO2 を供給して pH を最適値まで下げることはできません。これは、魚の許容 CO2 濃度である 30 mg/l を超える必要があるためです。ただし、ADA アクアソイルのような水を酸性化する基材を使用することでこれを行うことができます。 これにはイオン交換カラムを決して使用しないでください。

例。 CO2 を添加する前の水槽の水は KH=10 でした。 CO2供給を設定しましょう。 その後、1 日 1 回 (水槽の点灯期間の途中) に pH を測定し、pH が 7.0 を超えている場合は、二酸化炭素の供給を徐々に増やします。 二酸化炭素の供給量が pH = 7.0 の場合、これが水槽への二酸化炭素の最適な供給量になります。 CO2供給により若干低下したKH値を再度測定し、表からCO2濃度を求めます。 kH=6.0 および pH=7.0 では、CO2 濃度は 18 mg/l となり、朝の pH は 6.8、夕方には 7.2 になります。

植物の光合成が日中のpHに及ぼす影響
日中、植物の光合成は水槽内の水のpHに影響を与えます。 植物は日中に少量の炭酸を消費して光合成を行い、pHを上昇させます。
植物は照明があってもなくても、24時間呼吸をしています。 つまり、植物は常に酸素を消費し、CO2を生成します。 日中のみ、植物は光合成を行うときに CO2 を消費し、副産物として酸素を生成します。
密集した植物の水槽では、朝10時に点灯し、夕方21時に消灯します。 夜間、光がない場合、植物は 11 時間呼吸し、pH を下げる CO2 を放出します。そのため、朝には pH が 6.8 に低下します。 朝、照明が点灯すると、植物は光合成と呼吸を同時に行い、CO2を消費して酸素を放出し、pHが上昇し始めます。 正午になると、pH は 7.0 に上昇し、午後 21 時から 00 時まで上昇し続け、7.2 になります。 照明が消えると、CO2 濃度が増加するため、pH は再び徐々に低下し始めます。 植物が活発に成長すると、日中の二酸化炭素の消費量が増え、夕方にはpHが上昇します。
T. Amano 氏は次のように述べています。「植物がどれだけの CO2 を消費しているかを判断するには、朝と夕方の pH レベルを比較することができます。pH レベルが最も低くなるのは朝、魚が呼吸をした後です。植物が CO2 を消費し、酸素を生成することで 1 日を過ごした後、照明を消す前の夕方に最も高い pH レベルが得られます。この差が大きいほど、CO2 の消費量が多くなり、したがって健康的になります。あなたの植物。」 (ベクトラポイント.com)

硝化プロセスの pH への影響
硝化のプロセス中、つまり バクテリアがNH4+アンモニウムを硝酸NO3に変換するプロセス。ニトロソモナスバクテリアはNH4+と重炭酸塩HCO3-を使用して、まず有毒な亜硝酸塩NO2-と炭酸H2CO3を生成し、次にニトロバクターが亜硝酸塩NO2-を無害な硝酸塩NO3-に変換します。アンモニウム換算の mg では、8.64 mg のアルカリ緩衝液、つまり重炭酸塩 HCO3- が消費されます。 この場合、硝酸の中間代謝物 HNO3 が NO3 に変換されるときに H+ が放出され、pH が低下します。 1 つの NH4 分子が NO3 に変換されると、2 つの H+ イオンが放出されます。これは簡略化されたプロセスです: NH4+ + 2O2 => H2O + H+ + H+ + NO3- (土壌分析データの理解 59p を参照)。 ニトロソモナス菌による NH4->NO2 の詳細: 55NH4++ 76 O2 + 109HCO3- => C5H7O2N + 54NO2-+ 57H2O + 104H2CO3; ニトロバクター細菌による NO2->NO3 の場合: 400NO2- + NH4+ + 4H2CO3 + HCO3- + 195 O2 => C5H7O2N + 3H2O + 400 NO3- ()。
水草を植えた水槽では、時間の経過とともに、炭酸塩 kH と総水硬度 GH 、および pH が低下します。 水中の植物の生育やフィルターや土壌の細菌コロニーの状態が悪化すると、硝化反応が途中で止まり、有害な亜硝酸塩NO2-だけでなく重炭酸塩HCO3-も蓄積し、pHが上昇します。

風化CO2
二酸化炭素は、炭酸水のボトルを振るときと同じように、水から周囲の空気中に非常に簡単に蒸発するため、水面の動きを完全に排除する必要があります。 このために：
- 日中は決して水に曝気せず、夜間にのみ曝気してください。
- キャニスターフィルターの出口パイプは常に水面より下に設置してください。
- フィルターから水槽に水を戻すときにスプリンクラーを使用しないでください。
- 水の動きを作り出すためにポンプを使用する場合は、水面の動きを防ぐようにポンプを配置します。
バイオホイールや滝などの開放型吊り下げフィルターは決して使用しないでください。これらのフィルターは水から二酸化炭素を大幅に除去します。 水景愛好家の中にはこれを使用している人もいますが、重要なのは設置方法です。 枠のある水槽に吊るして高いところから水が落ちるようにすればCO2を換気できますが、枠や紐がなく注ぎ口が水に浸かっている水槽では換気できません。

CO2濃度制御
水中の CO2 濃度を決定するには、水の KH とその pH を測定し、次の式を使用して計算するだけで十分です。 CO2 = 3.0 * KH (度) * 10^(7.00 - pH)。 表やグラフ、または電卓を使用して決定することもできます。 この方法は誤差が大きく、正確な目安にはなりません。

pHとCO2を同じものだと考えるのは危険です
土壌中の細菌の呼吸により大量のCO2が発生し、pHが低下した場合は、CO2の供給量を増やすことができます。 しかし、これが高い硝酸塩レベルを背景に発生した場合、低い pH は生物学的バランスの悪さによって引き起こされており、水の交換を増やし、硝酸塩の濃度を下げ、その後初めて CO2 の供給を増やす必要があります。
pH が高すぎることは、セットアップの初期段階における典型的な水族館の「病気」です。 T. Amano は、Aqua Journal Web サイトの藻類管理に関するセクションで、この状況について次のように注意を喚起しています。
「...初期段階では細菌が十分ではなく、pH が非常に高いので、CO2 の供給を増やして pH を下げます。」 (注: ただし、セットアップの 2 週間目以降ではありません!) 成熟した水槽では、土壌やフィルターの pH に多くのバクテリアが存在し、より多くの CO2 が放出され、その結果 pH が低くなります。

※CO2濃度はわずか2～3ppm：土壌やキャニスターフィルター内の有機物を分解する硝化菌の生命活動、魚や植物の呼吸によるもの
**NA用蛍光灯の電力の計算については、照明のセクションを参照してください。
*** 酸素の役割に関するセクションを参照。

Ole Pedersen、Claus Christensen、Troels Andersen による記事 (2001 年)、1994 www.tropica.com ();
それは英語です。 オンライン ジャーナルの .pdf 形式: CO2 と光の相互作用は水生植物の成長を刺激します。 。
記事「」より、George および Karla Booth 著、著作権 2000、www.frii.com/~gbooth/AquaticConcepts/Articles/book.htm#Intro
,
Dave Hueber 著、http://www.hallman.org、メールアドレス: [メールで保護されています]
ホルスト、カスパール、キッパー、ホルスト E. (1986)。 最適な水族館。 ビーレフェルト、ドイツ: AD aquadocumenta Verlag GmbH
Ole Pedersen、Troels Andersen、Claus Christensen 著。この記事は、2007 年 vol.2 に初めて掲載されました。 20 (3) 24-33 ページ。
光と CO2 の相互作用は Riccia fluitans L. の成長を促進します。 Andersen T & Pedersen O. (2002); 水文学 477: 163-170
Andersen T、Pedersen O (2004) より高い CO2 濃度は、水生肝麦汁 Riccia fluitans L の成長における光、N、および P の共制限を軽減します。 XXIX SIL Congress。 8月8日～14日、フィンランド、ラハティ、
ジョン・ウィットマーシュ、ゴビンジー著
光合成 -
造園された水族館の CO2 - TFH、06/00
植栽タンクへの CO2 補給 - TFH、03/96
Petfrd.com で
ジョン・ルヴァスール著
CO2に関する最も大きなもの（英語）
""
www.rexgrigg.com - 。
トム・バール
,トロピカ()
植物水族館の一般化学を理解する、グレゴリー・モーリン博士、Seachem ()

室内空気中の過剰な二酸化炭素含有量の問題は、過去 20 年間にわたってますます議論されるようになりました。 新しい研究が発表され、新しいデータが発表されています。 私たちが暮らし、働いている建物の建築基準は、そのペースに沿っているでしょうか?

人の健康とパフォーマンスは、その人が働いたり休んだりする場所の空気の質と密接に関係しています。 そして、空気の質は二酸化炭素CO2の濃度によって決まります。

なぜCO2?

• このガスは人がいる場所ならどこにでも存在します。
• 部屋の中の二酸化炭素の濃度は、人間の生活プロセスに直接依存します - 結局のところ、私たちは二酸化炭素を吐き出します。
• 二酸化炭素の濃度を超えると人体に悪影響を与えるため監視が必要です。
• CO2 濃度の増加は、換気に問題があることを明らかに示しています。
• 換気が悪くなるほど、空気中に汚染物質が集中します。 したがって、室内の二酸化炭素の増加は、空気の質が低下していることを示しています。

近年、医師や建築設計者の専門家コミュニティでは、空気の質を測定する方法を改訂し、測定される物質のリストを拡大するという提案がなされています。 しかし、これまでのところ、CO2レベルの変化ほど明白なものは見つかっていない。

室内の二酸化炭素レベルが許容できるかどうかはどうやってわかりますか? 専門家は基準のリストを提供していますが、それらは目的に応じて建物ごとに異なります。

住宅二酸化炭素基準

アパートや民間の建物の設計者は、「住宅および公共の建物」というタイトルの GOST 30494-2011 を基礎​​としています。 屋内微気候パラメータ。」 この文書では、人間の健康にとって最適な CO2 レベルは 800 ～ 1,000 ppm であると考えられています。 1,400 ppm のマークは、室内の二酸化炭素含有量の許容限界値です。 それが多ければ、空気の質は悪いと考えられます。

しかし、体の状態が CO2 レベルに依存することをテーマにした多くの研究では、1,000 ppm はもはや正常とは認識されていません。 彼らのデータは、約 1,000 ppm で被験者の半数以上が微気候の悪化を感じていることを示しています。つまり、心拍数の増加、頭痛、疲労感、そしてもちろん悪名高い「呼吸不能」です。

生理学者は、正常な CO2 レベルは 600 ～ 800 ppm であると考えています。

ただし、指定された濃度であっても、息苦しさに関するいくつかの個別の苦情が発生する可能性があります。

CO2 レベルの建築基準は生理学的研究者の結論と矛盾していることが判明しました。 近年、許容限度を更新するよう求める声がますます大きくなっているのは後者からであるが、これまでのところ、事態は要求以上に進んでいない。 建築業者が指針とする CO2 基準が低いほど、コストも安くなります。 そして、アパートの換気の問題を自分で解決しなければならない人は、その費用を支払わなければなりません。

学校における二酸化炭素基準

空気中の二酸化炭素が多いほど、集中して仕事量に対処することが難しくなります。 このことを認識して、米国当局は学校が CO2 レベルを 600 ppm 以下に維持することを推奨しています。 ロシアでは、この基準はわずかに高く、すでに述べた GOST は、保育施設には 800 ppm 以下が最適であると考えています。 しかし実際には、アメリカだけでなくロシアの推奨レベルもほとんどの学校にとって夢のような話です。

私たちの学生の一人は、学校時間の半分以上で、空気中の二酸化炭素の量が 1,500 ppm を超え、時には 2,500 ppm に近づくことを示しました。 このような状況では集中することが不可能であり、情報を認識する能力は著しく低下します。 過剰な CO2 によって考えられるその他の症状: 過呼吸、発汗、目の炎症、鼻づまり、呼吸困難。

なぜこうなった？ 窓が開いていると子供たちが寒くなり、通りから騒音が聞こえるため、オフィスはめったに換気されません。 たとえ校舎に強力な中央換気装置があったとしても、通常は騒音が大きかったり、老朽化し​​ているかのどちらかです。 しかし、ほとんどの学校の窓は現代的なもので、プラスチック製で、密閉され、気密になっています。 窓を閉めた50～60平方メートルのオフィスに25人のクラスがいると、空気中の二酸化炭素はわずか30分で800ppmも上昇します。

オフィスの二酸化炭素基準

学校と同じ問題がオフィスでも観察されています。CO2 濃度の上昇により集中力が低下します。 エラーが増加し、生産性が低下します。

オフィスの空気中の二酸化炭素含有量の基準は、一般にアパートや住宅と同じで、800 ～ 1,400 ppm が許容されると考えられています。 しかし、すでにわかっているように、1,000 ppm でも、2 人に 1 人に不快感を与えます。

残念ながら、多くのオフィスではこの問題はまったく解決されていません。 単にそれについて何も知らないところもあれば、経営陣が故意にそれを無視しているところもあり、エアコンの助けを借りて解決しようとしているところもある。 冷たい空気の流れは一時的に快適な錯覚を生み出しますが、二酸化炭素はどこにも消えることはなく、汚れた働きを続けます。

また、オフィススペースがすべての基準に従って建設されているにもかかわらず、違反した状態で運営されている可能性もあります。 たとえば、従業員の密度が高すぎます。 建築規制によれば、1人当たりのスペースは4〜6.5平方メートルでなければなりません。 従業員の数が増えると、空気中の二酸化炭素の蓄積が速くなります。

結論と成果

換気の問題は、アパート、オフィスビル、保育施設で最も深刻です。
これには 2 つの理由があります。

1. 建築基準と衛生的および衛生的な推奨事項の不一致。
最初の警告は「CO2 は 1,400 ppm 以下です」、2 番目の警告は「これは多すぎます」です。

2. 建物の建設、改築、運営中に基準を遵守しなかった場合。
最も単純な例は、外気の通過を許さないプラスチック製の窓の設置であり、それによって屋内の二酸化炭素の蓄積により状況が悪化します。

フリーダイビングのコースを修了した人から、次の旅行に備えてフォームを崩さないために、海から離れた自宅でどのように息止めを鍛えることができるのかと尋ねられることがよくあります。

フリーダイバーの間でかなり効果的で人気のあるトレーニングは、息を止める時間を大幅に増やすことができる、CO2 テーブルと O2 テーブルを使用した戦略的ホールド トレーニングです。 それは何で、何のためにあるのでしょうか？

CO2表。 高炭酸ガステーブル

よく知られているように、吸入の主なきっかけは肺内の二酸化炭素のレベルです。 私たちが息を止めて二酸化炭素の量が増えると、脳は呼吸器系に呼吸するように信号を送ります。 それ。 息止めは、脳が積極的に呼吸器系に信号を送り、横隔膜の収縮（収縮）によって反応し始める快適段階と闘争段階の 2 つの段階に分かれています。

このトレーニングは、CO2 レベルの上昇 (高炭酸ガス血症) に対する体の耐性を開発することを目的とした一連の息止めで構成され、その後の息止めのたびに二酸化炭素レベルが増加します。 これを行うには、息止め時間を一定に保ち、息止めの間の休止時間を徐々に短縮し、それによって後続の息止めごとに残留 CO2 レベルを増加させます。

CO2表の例

テーブルO2。 低酸素テーブル

一連の息止めは、酸素レベルの低下（低酸素）に対する体の耐性を高めることを目的としています。 これは、同じ休憩時間を保ちながら、息を止める時間を徐々に長くすることで達成されます。 休憩間隔は、遅延後に蓄積された過剰な CO2 レベルを除去し、回復するのに十分な長さである必要があります。 遅延間隔は、必要な低酸素負荷を得るのに十分な長さです。 テーブルの終わりに近づくにつれて、遅延は最大に近づくはずです。

O2テーブルの例

すべての独立した息止めトレーニングは陸上でのみ実行する必要があることを思い出してください。 フリーダイビングの最初のルール - 決して一人で潜らないことは、静的息止めにも当てはまります。

便宜上、ノーズクリップを使用し、結果を監視および記録するためにオキシメーターを購入することをお勧めします。 心拍数、血中酸素飽和度、収縮の開始時間、最大遅延時間などの重要なパラメーターを記録するテーブルを作成できます。 これにより、結果を分析し、進捗状況を確認し、トレーニングに対する追加のインセンティブを生み出すことができます。

しばらく息を止めるときの重要な原則の 1 つは、時間を考えないことです。 したがって、テーブルを使用してトレーニングするには、携帯電話用の特別なアプリケーションを使用することをお勧めします。このアプリケーションで、必要なトレーニングパラメータを設定します。その後、ベッドに快適に座り、携帯電話を隣に置くと、アプリケーションがすべてのトレーニングを教えてくれます。説明書。

Android スマートフォンのアプリケーションの例: