Meten is weten (1)

Meten is weten (1)Ons vijverwater bevat allerlei toxische stoffen. Bijvoorbeeld ammoniak. Onze koi scheiden continu ammonium, waaruit ammoniak ontstaat, af via hun kieuwen en hun nieren. Daarnaast vinden allerlei afbraakprocessen in ons vijverwater plaats, zoals verrotting van bladeren, voedselresten en de ontlasting van de vis enz.
Het water is de leefomgeving van onze koi. Als er geen zuiveringsprocessen gaande zijn of die processen te traag verlopen zodat het water onvoldoende gezuiverd wordt, zwemmen onze koi letterlijk in hun eigen beerput. Wat dat voor gevolgen heeft, heeft al menigeen tot zijn schade ondervonden. Lees meer over meten is weten……..

Ammonium (NH4) en Ammoniak (NH3)
Er zit altijd ammonium in het water. Het lost daarin ook heel goed op. Deze stof is niet giftig.
Ammonium wordt pas giftig naarmate het water minder zuren bevat en uit ammonium het zeer toxische ammoniak ontstaat.
Er is dus een wereld van verschil tussen de begrippen ammonium (NH4) en ammoniak (NH3). De een wordt uit de ander geboren.
De zuurgraad ofwel de pH-waarde is hiervoor in eerste instantie verantwoordelijk, terwijl de watertemperatuur een extra beïnvloedende factor is.
Hoe hoger de pH-waarde, hoe meer giftig ammoniak uit ammonium ontstaat.
Hoe hoger de watertemperatuur, hoe hoger het ammoniakgehalte.

Bij een pH-waarde van 6 bevat het water zoveel zuren, dat er geen ammoniak kan ontstaan.
Het neutrale punt ligt bij een pH-waarde van 7. Vanaf deze waarde ontstaat uit ammonium een percentage ammoniak.
Bij een pH van 7 is dat percentage nog heel beperkt, namelijk 1%.
Maar bij een pH-waarde van 8 is dit al opgelopen naar 4%.
De verhouding ammonium t.o.v. ammoniak is dan 96% t.o.v. 4%.
Zit er dan bijvoorbeeld 1 mg/l ammonium in het water, dan is het giftige aandeel ammoniak 0,04 mg/l

Wanneer het water boven 18 graden Celsius is gestegen, nemen de giftige ammoniakwaarden met elke graad warm water toe.
Een voorbeeld: bij een pH-waarde van 8,3, een watertemperatuur van 15 graden C. en een ammoniumgehalte van 0,5 mg/l is het giftige aandeel ammoniak 0,020 mg/l.
Bij een temperatuursverhoging naar 18 graden C. is de concentratie giftig ammoniak naar 0,027 mg/l opgelopen. En bij 20 graden stijgt deze naar 0,035 mg/l.

Bij een pH-waarde van 9 resulteert al een kwart van het aanwezige ammonium (NH4) in toxisch NH3. Vijvers die langdurig zulke hoge pH-waarden kennen, staan continu op de rand van een catastrofe met funeste gevolgen voor de koipopulatie.

Metingen
De stikstofverbinding ammonium/ammoniak is te meten als NH3-N, dus de combinatie van ammonium en ammoniak samen. Er is allerlei meetgereedschap in de koihandel verkrijgbaar, vanaf strips en flesjes chemicaliën tot digitale meetapparatuur.

Laat een ding duidelijk zijn: wie meet met strips en testkits en dus aan kleurenvergelijking doet met behulp van een stamkaart, beweegt zich op een pad vol doornen.
Deze metingen zijn zeer grof en globaal, zo in de trend van 0,0 tot 0,5 NH3-N voor een bepaalde kleurstelling. Het verschil tussen: o, er is niets aan de hand tot een potentiële vijver vol ellende binnen een en dezelfde meting!

Strips en testkits geven een indicatie, maar alleen digitale meetapparatuur geeft de exacte situatie weer, en wel tot in twee decimalen. Ik beschouw de aanschaf van mijn Hanna ammonia fotometer dan ook als een welbestede uitgave.

Gevolgen
De gevolgen van aanwezigheid van ammoniak in het water liegen er niet om. De vissen worden langzaam maar zeker vergiftigd. Ammoniak is een sluipmoordenaar.

Bij een concentratie van 0,20 mg/l giftig ammoniak voelen de vissen zich reeds zeer oncomfortabel. Je ziet ze af en toe lucht happen aan het vijveroppervlak en een spoor van luchtbellen trekken. Ook walsen ze zo nu en dan over de bodemdrains of langs de vijverwand. Af en toe hangen ze stil in het water (neus iets naar beneden gericht) met alle vinnen wijduit of liggen ze lethargisch een tijdje op de bodem, vaak met de vinnen geknepen.
Dikwijls zie je de vissen met de kieuwdeksels pompen en fel happende, haast spastische bewegingen met de bek maken.
Het zijn symptomen die zich vooral in de namiddag en in de loop van de avond voordoen, als de pH-waarde gedurende de dag gestegen is en het ammoniakgehalte toeneemt.
Ondanks alles eten de vissen nog steeds gretig zodra je de korrels op de vijver strooit.

Bij een concentratie van 0,50 mg/l giftig ammoniak is er een gevaarlijke grens bereikt.
Koi die wekenlang aan dit ammoniakgehalte zijn blootgesteld, krijgen zo veel stress dat het immuunsysteem niet meer naar behoren functioneert.
Alle bovengenoemde symptomen, maar dan in het kwadraat, doen zich voor. Dat uit zich verder in mogelijk forse slijmontwikkeling, het krijgen van een bloeddoorlopen huid en vinnen, het ontstaan van kieuwnecrose en de ontwikkeling van rode plekken die leiden tot schubbenverdikking en uitstaande schubben.
Doordat parasieten en pathogene bacteriën, opportunistisch als ze zijn, de kwetsbare koi gaan aanvallen, is er een reële kans op het ontstaan van wonden op de vis.
Het is niet onmogelijk dat incidentele koi hun kleur verliezen: een mooie kohaku wordt een hikari muji!
Vanaf 0,50 mg/l giftig ammoniak is het water niet meer geschikt voor koi!

Oplossingen
Wie te maken krijgt met ammoniakpieken, kan een aantal (nood)maatregelen treffen, die de situatie naar een permanent goede waterkwaliteit kunnen overbruggen.

Overmatige ammoniakconcentraties doen zich met name voor bij het opstarten van nieuwe vijvers, bij het weer op gang komen van bestaande vijvers na de winter en bij voortdurend haperende, niet goed functionerende filters.
Ook kunnen zich pieken voordoen bij plotseling overmatig voeren, uitbreiding van de koipopulatie, het overmatig doseren van heterofe bacterieculturen (uit flesjes en potjes) en allerlei afbraak- en rottingsprocessen.

In al deze gevallen is de werking van de nitrificerende bacteriën onvoldoende, omdat de aanwezige biomassa niet groot genoeg is om de ammoniak af te breken, of nog niet volop functioneert door bijvoorbeeld lage watertemperaturen, gebrek aan zuurstof e.d.

1) Waterverversingen. Het vergt veel water om de aanwezige ammoniak in het vijverwater te verdunnen. De kraan kan dagenlang aan. Let er wel op dat uw kraan- of bronwater een lager ammoniakgehalte kent dan uw vijverwater, anders is het water naar de zee dragen en verergert u de situatie.
2) Het gebruik van zeoliet. De beste optie. Dit vulkanisch gesteente absorbeert niet giftig ammonium in grote volumes. Mijn ervaring is dat zo’n 3 kilo zeoliet per kuub water na een dag het giftige ammoniakgehalte dramatisch vermindert. Gebruik geen zout in het water!
3) AmquelPlus. We hebben hier veel ervaring mee opgedaan bij het opstarten van de bassins in Arendonk. Amquel is een vloeistof dat het ammoniak bindt, zodat het niet toxisch meer is. Het blijft wel aanwezig in het water, totdat het wordt omgezet door de bacteriën. Amquel wordt veel gebruikt in het showcircuit in Amerika en Japan, als de vissen dagenlang in vaten worden tentoongesteld.
4) Het opvoeren van de beluchting in de vorm van verneveling Hierdoor kan een gedeelte van NH3-N uit het water worden verwijderd.
5) Het toevoegen van bacteriënculturen uit potjes en flesjes. Ik vind het gebruik ervan zeer speculatief, maar sommige hobbyisten zweren erbij. Baat het niet, het schaadt ook niet, zeggen anderen, maar dat is niet helemaal waar. Het vervelende van deze toepassing is, dat deze potjes en flesjes in ieder geval ook kolonies heterofe bacteriën bevatten die versneld vuil afbreken. Consequentie daarvan is, dat er door deze vuilafbraak weer extra ammoniak ontstaat en dat wilden we juist vermijden!
6) Het plaatsen van een eiwitafschuimer. Eiwitten zijn opgebouwd uit verschillende stoffen en een ervan is stikstof. Wie al op voorhand zo veel mogelijk eiwitten uit het water haalt, vermindert preventief de aanmaak van ammonium en dus ammoniak.
7) Stoppen met voeren. Verdere toelichting overbodig.
8) Verlagen van de pH-waarde. Dit kan door een zuur aan het water toe te voegen, zoals ascorbinezuur (vitamine C). Meestal is het effect slechts tijdelijk, omdat de KH-buffering de pH-waarde weer binnen een dag herstelt.
9) Het verlagen van de watertemperatuur. Inderdaad neemt het ammoniakgehalte dan af, maar deze maatregel ligt niet altijd binnen bereik. Bovendien doet een temperatuursverlaging de bacteriegroei vertragen. Geen ideale optie derhalve.


Nitrosomas
Bovengenoemde maatregelen zijn noodmaatregelen. Ze verminderen de kritische situatie voor een poos. Waar het natuurlijk om gaat is een permanente, optimaal functionerende biomassa in onze filters. De bacteriën dus, die ammonium en ammoniak als toxische stof omzetten in een ietsje minder schadelijke stof, t.w. nitriet. Hier begint de stikstofcyclus en primair hiervoor verantwoordelijk zijn de bacteriën van het type Nitrosomas. Het duurt ongeveer 6 tot 8 weken bij nieuwe vijvers voordat er voldoende bacteriegroei is om het aanwezige NH3-N te oxideren, en dan moeten de vereiste condities (zuurstof, watertemperatuur) bovendien toereikend zijn.

Nitrosomas bacteriën komen van nature in het water voor. Ze zijn weinig mobiel en hechten zich vast op allerlei oppervlakten in de vijver en op de media in de filters.
Dat is de reden waarom bijvoorbeeld een Bio-UV effectief is tegen pathogene bacteriën, zoals Aeromonas, die zich vrijzwemmend in het water bewegen en dus de UV-lamp op een gegeven moment passeren. Nitrosomas kolonies zijn honkvast en komen normaliter niet in de UV terecht.

Nitrosomas zijn gram negatieve bacteriën en zijn nogal kwetsbaar. Ze hebben veel zuurstof nodig voor de oxidatie van NH3-N naar nitriet (100% zuurstofverzadiging krikt de activiteit enorm op). De bacteriën gebruiken CO2 mede als energiebron.
Nitrosomas zijn gevoelig voor veranderingen in de chemische samenstelling van het water. PH-veranderingen en temperatuursschommelingen hinderen de kolonisatie. Bij droogvallen of gebrek aan zuurstof sterft de bacterie af.

Vermenigvuldiging geschiedt door binaire celdeling en die gaat nogal langzaam. Optimale activiteit en deling vinden plaats vanaf 24 graden Celsius watertemperatuur en bij een pH-waarde van 7.2 tot 8.0. De bacterie deelt zich dan elke 8 uur. Bij 16 graden werkt de bacterie op halve kracht en beneden de 5 graden is Nitrosomas niet meer actief.

Er zijn verschillende stammen van de Nitrosomas bacterie, elk met hun specifieke eigenschappen en tolerantiegrenzen, maar een ding doen ze allemaal: ammonium/ammoniak (NH3-N) omzetten in nitriet. Dat doen ze het beste bij optimale condities: hoge zuurstofwaarden en warm water.
Voor de groei (celdeling) en kolonisatie zijn ze afhankelijk van het voedsel dat ze toegevoerd krijgen: ammonium/ammoniak.. Kolonies Nitrosomas kunnen nooit groter worden dan de hoeveelheid voedsel hen toelaat. De stroom van voedsel in de vorm van NH3-N is de beperkende factor en de omvang van de kolonie hangt daarvan af.

Het is daarom een fabel dat filters nooit te groot kunnen zijn. Dat kunnen ze namelijk wel. Wanneer er veel media ter beschikking staat van deze bacteriestammen en de aanvoer van NH3-N beperkt is, zullen de kolonies bacteriën heel dun zijn. Die kolonies zijn dan heel kwetsbaar.
Het beste is dat te zien bij de bewegend bed filtratie met Kaldness. De witte kunststof wieltjes krijgen op den duur een licht nicotinekleurtje. Maar bij mindere gunstige condities kan dat ineens verdwijnen, waarna de Kaldness zo maar weer hagelwit wordt. Dikke kolonies bacteriën kunnen veel meer hebben en vangen wijzigingen in de chemische samenstelling van het water veel beter op.

In volwassen vijvers met gerijpte filters mogen – met behulp van digitale meetapparatuur – nauwelijks ammonium/ammoniak meten. Hooguit tot 0,06 mg/l NH3-N, wat een vrij normaal omgevingsgehalte is.
Vijvers zonder ammonium bestaan niet. Vissen produceren continu ammonium en voordat dit de filters passeert om afgebroken te worden, wordt een bepaald minimum gehalte bereikt: het omgevingsgehalte. Hoe sneller door de filters, hoe lager het omgevingsgehalte.

Rini Groothuis

Meer afbeeldingen

Reacties

7 reacties tot nog toe

Rini wat bedoel je met opvoeren van de beluchting in de vorm van verneveling bij punt 4.

Willem.

willem on 29/01/2008 17:57

Rini, dit is blijkbaar professioneel meetapparatuur.
Kunnen wij ons dit ook ergens aanschaffen? Betaalbaar?

Willy on 29/01/2008 19:40

Willem, een voorbeeld om dat te illustreren: onze bassins in Arendonk worden voorzien van bronwater. Dat is verder van uitstekende kwaliteit, maar er zit wel ammoniak in. Als ondersteuning hebben wij op de drie toevoerkranen een vernevelaar gezet, zo'n ding dat ook op sproeiinstallaties voor tuinen gebruikt wordt. Het verspreidt het water als een soort miezerig regen en vernevelt daardoor het ammoniak en andere potentieel schadelijke stoffen.

Rini on 30/01/2008 00:07

Willy, als ik me niet vergis verdeelt groothandel Sibo deze meetapparatuur, dus je kan het via de handel betrekken als het niet op voorraad is. Niet bepaald goedkoop, want deze meters kosten tussen de 300 en 350 euro bij mijn weten. Je hebt ook reagentia nodig voor de metingen.

rini on 30/01/2008 00:13

Hoi Willy,

Als je interesse hebt kan ik je mischien in contact brengen met mensen van Hanna.
mail maar: a.raf@belgacom.net

groetjes,
Raf

Raf on 30/01/2008 07:57

Rini, Raf, dank voor de info.
Aan bovenvermelde prijzen blijf ik meten zoals ik het altijd gedaan heb.
Maar de reacties geven een goed gevoel, we zijn een koi familie.

Willy on 30/01/2008 10:41

Het gebeurt me niet vaak, maar ditmaal sloeg Murphy toch toe. Er zat een storende fout in mijn tekst onder het kopje "Gevolgen". De daar genoemde waarden 0,02 mg/l en 0,05 mg/l moeten zijn 0,20 en 0,50 mg/l. Dit is nu aangepast.
Voor het gemak toch de conversietabel toegevoegd (bron Sera) voor wat meer overzicht. Met dank aan Robby.
Deze tabel bevat geen correctie voor temperatuursinvloeden. Als leidraad kan men de pH-waarde met 0,3 opplussen bij watertemperaturen vanaf 20 graden.
Dus: meting 0,5 en pH-waarde 8,5 wordt vanaf 20 graden: meting 0,5 = pH-waarde 8,8. Dus de waarde gifitig ammoniak ligt dan tussen 8,5 en 9,0 ph, i.c. tussen 0,08 en 0,18 mg/l. Patrick, bedankt voor de opmerking.

rini on 31/01/2008 14:54