Gasumsetzung in Teichsystemen

Gas Umsetzung in Wassersystemen

 In Wasser steckt viel mehr, es gibt gelöste Nährstoffe, Chemikalien, Feststoffe und Gase.
 
Während alle Bestandteile auch individuell wichtige Funktionen erfüllen, so ist es doch das Zusammenspiel aller,
 die eine geeignete Wasserqualität bestimmen. 
Es ist Voraussetzung und wesentlicher Bestandteil für konzentrierte Wasserkulturen die gelösten Gase zu kontrollieren.
Es gibt 4 Hauptgase, die in Brutwasser gelöst sind: Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Argon (Ar).
Diese Gase sind alle in der Atmosphäre nachweisbar, allerdings in verschiedenen Konzentratione
n und jedes Gas hat eine unterschiedliche Lösbarkeit im Wasser. Der Unterschied zwischen ihnen ist jedoch,
 ob wir sie im Wasser wollen oder nicht. Kommt Luft in Kontakt mit Wasser, werden lose Gase (O2, CO2, N2 und Ar)
 im Wasser gelöst bis der Druck des Gases im Wasser dem in der Luft entspricht. 
Dieser Zustand wird als Sättigung bezeichnet.
Ist die Konzentration von Gas im Wasser schwächer als sie theoretisch bei einer bestimmten 
Temperatur, Druck und Salzgehalt sein sollte, spricht man von einer Untersättigung. 
Eine Übersättigung tritt dann auf, wenn das Gegenteil der Fall ist: die Konzentration ist höher 
als der theoretische Wert.
In Teichsystemen passt sich die Physiologie der Tiere der jeweiligen Beschaffenheit des Gases an:
 es entwickelt sich eine Tendenz zu Überoder Untersättigung. 
Ist die Art des Gases bekannt, welches das Tier verbraucht, z.B. O2, 
dann wird die Konzentration sehr wahrscheinlich untersättigt sein und die Zielsetzung eines Behandlungssystems wäre den Gehalt des Gases zu erhöhen, welches verbraucht wird.
 Auf der anderen Seite würde ein Gas wie Kohlendioxid, welches von Kulturarten produziert wird, zur Übersättigung tendieren. Eine geeignete Behandlungsanlage würde nun die Konzentration im Wasser verringern. 
Die Technologie die hinter diesen Vorgängen steckt basiert auf den Grundprinzipien des Gasaustauschs.
Die Theorie des Gasaustauschs beruht auf einem Prozess, in welchem eine gasförmige Masse letztendlich in Wasser aufgelöst oder sogar aus diesem ausgetrieben wird. Dieser Prozess findet in vielen kleinen Schritten statt.
Zuerst wandelt sich die Hauptmasse des Gases zu Flüssiggas. Hierbei diffundieren die Gasmoleküle durch das flächenförmige Gas und durch die flächenförmige flüssige Schicht. Der Grad, bei welchem das Gas von Luft zu Wasser wird oder umgekehrt, hängt von der Fläche des Flüssiggases und der Differenz zwischen der Sättigungskonzentration und der eigentlichen Konzentration im Wasser ab. 
Diese geben die Richtung und den Grad des Gastransfers in der Gas-Wasser Verbindung an.
Henrys Law bestimmt die maximale Lösbarkeit von Gas unter vorgegebenen  physikalischen Bedingungen: das Sättigungslevel. Die Lösbarkeit von Gas hängt von der Temperatur, Salzgehalt, atmosphärischem Druck und dem Stoffmengengehalt des Gases ab.
Die Lösbarkeit nimmt ab, sobald die Temperatur oder der Salzgehalt steigt. Zum Beispiel ist das Sättigungslevel von gelöstem Sauerstoff niedriger in Warmwassersystemen, als in Kaltwassersystemen. Die Löslichkeit von Gas nimmt zu wenn der totale Druck (Summe aus atmosphärischem und hydrostatischem Druck) oder aber der Stoffmengengehalt steigt. Anders gesagt: das Sättigungslevel steigt, wenn der totale Druck des Systems steigt.
Mit diesen Grundregeln der Lösbarkeit ausgerüstet, können wir diese auf den Austausch von Gas in offenen Wassersystemen anwenden.
 
 
Der Grad der Auflösung von Gas in Wasser entspricht dem Verhältnis zu:
 
• der Differenz zwischen der eigentlichen und der Sättigungskonzentration des Gases in der Lösung, Cs – C
• die Fläche des Flüssiggases, A (m²)
• die Stärke der flüssigen Schicht, d
• das Volumen des Wassers, in welches das Gas eindringt, V
• der Diffusionskoeffizient, D
 
dC = KL . a. (Cs-C)
dt
 
dC = Grad des Gastransfers
dt
 
KL. a = allgemeinen Massentransferkoeffizient = D.A
                                                                               d.v
 
 
Aber wieso kümmert uns das? Weil beide Bedingungen, Über-oder Untersättigung schädlich für die Gesundheit der Fische sind. 
Es kann vermindertes Wachstum hervorrufen und ist in manchen Fällen sogar tödlich. 
Generell liegt meist eine Sauerstoffübersättigung vor. 
Jede Tierart hat einen bestimmten Bereich, in welchem es gelösten Sauerstoff optimal aufnehmen kann. 
Fällt der Pegel unter diesen Bereich, wird dies in verkümmerter Leistung und vermindertem Wachstum resultieren. 
Es muss eine Umgebung geschaffen werden, in welcher der Fisch bei normaler Stoffwechseltätigkeit
 ausreichend Sauerstoff konsumieren kann. Auf der anderen Seite kann der Zustand bei Übersättigung krankmachend
 sein (normalerweise ist Stickstoff der Übertäter);
Gasblasen-Krankheit oder Gasblasen-Trauma können sogar tödlich sein.
Das Gasblasen
Trauma entsteht wenn übersättigte Gase sich im Gewebe des Fischs lösen und sich zu Blasen formen, 
weil das Gewebe oder Blut versucht das überschüssige Gas in Form von Bläschen abzugeben. 
Die Bläschen vermindern die Zirkulation und blockieren so die Sauerstoffversorgung im Gewebe. 
Die Gasblasen Krankheit tritt hingegen seltener bei Fischen auf, die in der Tiefe leben, 
da der hydrostatische Druck des Oberflächenwassers die Gase aufgelöst hält. 
In flachen Becken ist die Tiefe des Oberflächenwassers nicht ausreichend genug um Druck zu produzieren,
 der das Gas aufgelöst hält.
Dazu kommt, dass hohe Konzentrationen von CO2 (>20 mg/L) die Aufnahmefähigkeit von
 Sauerstoff im Blut reduzieren kann und somit kalkartige Ablagerungen in den Nieren hervorrufen kann. 
Hohe CO2 Pegel beeinflussen die Gesundheit der Fische generell negativ und reduzieren 
das Wachstum und Nahrungsumsetzung. CO2 muss aus Kreislaufsystemen entfernt werden.
Die Technologien der erforderlichen Maßnahmen wurden sehr gut von vorhergehenden Autoren dokumentiert. 
Die Stickstoff und Argon Komponenten von total gelöstem 
Gas sind bedeutungsvoller als Sauerstoff oder Kohlendioxid, 
da sie viel schlechter im Wasser löslich sind. Stickstoffkonzentrationen niedriger als 102-103% der Sättigung kann das Gasblasen
Trauma auslösen. Das liegt daran, dass Stickstoff sehr leicht aus der Lösung kommt, 
da es sowieso sehr schwer löslich ist.
 Bei einem Mangel von gelöster Stickstoff Übersättigung müsste die DO Konzentration einen Wert von 300% d
er Sättigung erreichen bevor überhaupt ein Risiko von Gasblasen-Trauma entsteht.
Trotzdem gibt es Einzelberichte die darauf hinweisen, dass junger Fisch auch von Gasblasen-Trauma betroffen sein kann, wenn der DO (gelöster Sauerstoff) Pegel unter 150% liegt. 
Aus diesem Grund hat die Gasaustreibung höchste Priorität in Teichsystemen.
In den Teichsystemen hängen die meisten Probleme mit Stickstoff zusammen. 
Da es nicht sehr lösbar ist wird es in den meisten offenen Wassersystemen kein Problem darstellen.
Trotzdem muss einströmendes Wasser, dass eine hohe Konzentration an gelöstem Stickstoff beinhaltet
 (z.B. Brunnenwasser), entgast werden bevor es den Fisch erreicht.
 Eine andere Quelle von Stickstoffübersättigung liegt vor, 
wenn ein unter Druck stehender Wasserpegel nicht fachgerecht versiegelt wurde,
 sodass Luft ins Wasser an der Absaugstelle strömen kann.
Stickstoff in der Luft löst sich leicht unter Druck im Wasser auf. Gasübersättigung Probleme können ebenfalls auftreten, wenn kaltes, Stickstoffgesättigtes Wasser erhitzt wird und somit die Lösbarkeit der Gase vermindert und die Gase zwingt aus der Lösung zu verschwinden.

in Wasser für Koi