будем считать, что 100-процентно растворяемый в растворе газ СО2 не покидает жидкость - не диффундирует в воздух.
будем считать также, что буферность (кН) раствора определяется только гидрокарбонатным буфером НСО3- , типа никаких иных в нем нет.

молекулярная масса СО2 = 46.
один моль газа СО2 занимает объем 22.4 литра и весит 46 грамм.
соответственно 1 мг газа занимает объем 0,487 мл, а в практическом смысле: 1 мг = 0.5 мл.

объем пузырька равен 2.09 его диаметра (объем = 4/3 пи радиуса - это вроде Архимед вывел и очень гордился).

таким образом, 120 стандартных пузырьков диаметром 4 мм составляют 1 мл; 60 пузырьков = 0.5 мл = 1 мг.
растворив в 1 литре воды 60 пузырьков СО2 диаметром 4 мм, мы повышаем концентрацию СО2 в воде на 1 мг/мл.

в начале 20-го века Хендерсон, Хассельбах и Серенсен круто потрудились и описали взаимоотношения рН (отрицательный десятичный логарифм содержания протонов), гидрокарбоната [НСО3-] и углекислоты [СО2] приблизительно таким уравнением:

рН = Const + lg [НСО3-]/[СО2]

константа для химической реакции находится опытным путем, у разных авторов получается разная константа, но, как мы увидим далее – она нам не важна.

концентрации гидрокарбоната и СО2 исчисляются в мг/л, взаимоотношения часто выражаются в таблицах..
подобных таблиц множество, мне полюбилась таблица с Миклухиного сайта: http://www.ukrop.inf...

дальше неумолимо приближается самое интересное.
путем некоторых преобразований уравнения Хендерсона-Хассельбаха, мы получаем формулу изменения рН при растворении в воде дополнительного СО2:

после преобразований нас перестала волновать константа ибо она константа и есть, нам можно использовать в расчетах кН прямо в каплях/градусах и мы легко расчитываем в мг/л концентрацию дополнительно растворенной углекислоты ([СО2]’) – просто делим количество пузырьков на 60.

теперь каждый, измерив исходные рН, кН, глянув исходный же СО2 в таблице и посчитав количество растворенных пузырьков углекислоты (только пузырьки надо будет загодя штангенциркулем измерить), узнать - как изменится рН и не уронит ли он его куда не надо.

для примера, пузырьки 4 мм:

а) в 1 литре воды с рН = 7.5 и кН = 5 растворяем 600 пузырьков (+ 10 мг) и получаем рН = 7.0
б) в 1 литре воды с рН = 7.5 и кН = 5 растворяем 2700 пузырьков (+ 45 мг) имеем рН = 6.5
в) в 1 литре воды с рН = 7.5 и кН = 5 растворяем 9000 пузырьков (+ 150 мг) и имеем рН = 6.0

конечно, в реальности СО2 диффундирует в атмосферу и потребляется растениями.
но мы заложимся на расклад четыре-ноль в трефях, пренебрежем этими потерями углекислоты, и для 100 литрового аквариума с приведенными для примера параметрами увидим, что поток 3 и более пузыря в секунду (примеры б-в) может стать опасным.

вполне же безопасным будет режим 40 пузырьков в минуту (пример а).

по формуле Wampl’a ( N = kH*V/30), легендарного знакомого Евгения Подсыпальникова и Michael’а, в данном случае рекомендуется более чем в два раза медленный режим -17 пуз/мин.

совершенно очевидно, что для воды кН>5 и рН>7.5 формула Wampl’a, не учитывающая описаную давешними варягами логарифмическую зависимость, будет предлагать еще более заниженные нормативы.

мы предлагаем модифицировать ее до, по крайней мере, N = kH*V/15, где N выражена в пузырьках в минуту.

p.s. мучас грацис моим друзьям, святому патрику, разливному туборгу, научному калькулятору хъюлит-паккард 30S и сайту безумного доктора ( http://www.tagota.sc... ) из красноярска

p.p.s. поправил линк на таблицу с Миклухиного сайта.

[Отредактировано: 20-12-2002 написал layka]

Так-с. Курвуазье испарился. И хоть сейчас опять 3:30 ночи, позволил себе усомниться и пересчитать кое-какие цифры, подаренные нам Layka (кстати, если не секрет, как настоящее-то имя звучит? А то не знаю, как склонять. )

При температуре 21С и нормальном давлении 1 кг СО2 занимает 0,55 куб. метра. Это равноценно 0,55 мл/мг.

Пузырек газа диаметром 4 мм имеет объем 0,0335 мл.

Отсюда, мы вычисляем, что 1 мг СО2 содержится в 16 пузырьках газа (0,55/0,0335). Не в 60, а в 16!!!

Далее, повторив мои вычисления, представленные выше,
мы приходим к тому, что нам надо только 16000 пузырьков в сутки, что составляет всего 11 пузырьков в минуту для 0,4 кв метра дна.

Для аквариума Дианы это составит 8 пузырьков в минуту. И это, наконец, похоже на правду, исходя из того, что у Дианы с источником углерода должна была быть некоторая напряженка.

Теперь мы имеет

КН=7,5
V= 171 литра
N= 8 пуз/мин

8=7,5*171/X=1283/X

X=1283/8=160


Так что, в формуле Дианы в знаменателе будет 160 !!!! А вот теперь, переведя суточную подачу на, скажем, 10-часовую, мы придем к 67 в знаменателе (т.е. формуле, более консервативной, чем формула толстяка, но более похожей на правду в СО2-дефицитных банках Дианы)

У-ффф!!!Ни фига себе ошибочки!

Вот и верь после этого людям! Воспользовались минутной слабостью и обманули! Остается надеяться, что хоть Gene дал правильные ссылки, а то лень лезть в дианину книжку.


[Отредактировано: 12-25-2002 написал Michael]

объем пузырька диаметром 4 мм действительно составляет 0.0335 мл (радиус-то у архимеда в кубе) и 1 мг (22.4 л = 44 г) = 0.5 мл.
соответственно 1 мг=15 пузырьков. пусть 16, мне теперь все равно

кроме этого: формула расчета изменения рН, приведенная выше, хоть и вроде верна, но во-первых - нафиг не нужна (достаточно таблиц и соотношения пуз/мг), а во-вторых - в дальнейших пивных экзерсисах тоже есть ошибки.

в сухом остатке, "формула безопасности" (т.е. скорость подачи, приводящая за 24 часа в "идеальном литре" к падению рН от 7.5 (или 8.0) к 7.0, но не ниже) совпадает с формулой, озвученной Wampl'ом (N = kH*V/30) или, при низких уровнях кН и рН, будет предлагать знаменатель даже больший - до 50-60.

я думаю, человек, который ее придумывал, он исходил из похожих критериев - нежелания ронять рН за 7.0. наверное, опять ошибаюсь.

p.s. Michael, ник "лайка" склонять теперь можно хоть как.

[Отредактировано: 25-12-2002 написал layka]

Ну вот, стоило отвлечься, тут такие душераздирающие события развернулись! Пинание ногами, самобитиё пяткой в грудь… Давайте немного «осядем пыль»
К чему я написал предыдущую мессагу? К тому, что разворачивается интересное обсуждение – попытка оценить баланс поступления-потребления углерода в аквариуме. Но всё это не так просто, посему предлагаю пока что абстрагироваться от конкретных цифр «пуз/мин» (просто рановато) и взглянуть более общо. Что мы имеем на входе в систему?
1) Углерод из дыхания рыб и прочей фауны
2) Углерод от ночного дыхания растений
3) Углерод – продукт разложения органических остатков в грунте
4) Углерод из подменяемой воды.
5) Углерод, искусственно вносимый через посредство продувки.
Ничего не упустил? Тогда давайте попробуем прикинуть, что из этого набора мы можем реально учесть.
1) Углерод из п.1, можно прикинуть исходя из данных по темпам метаболизма рыб (улиток и прочую мелочёвку отбросим – с этим бы разобраться). По-видимому, такую информацию должна нарыть где-нть в статьях, у меня пока под рукой нет.
2) Вклад растений можно, наверное, прикинуть по изменениям ночного значения рН.
3) Ночной вклад «разложенческого» углерода войдёт составной частью в предыдущий пункт. С дневным вкладом навскидку сказать не готов – надо репу почесать ещё…
4) Доля невелика. В книжке Вальстад такая цифирь есть, при необходимости можно скорректировать.
5) Тут (традиционное заклинание «спасибо, layka» ) ход расчетов боль-мень понятен. Единственно, что надо учесть, это то, что все эти рассуждения действительны только для полного растворения внесённой углекислоты. Если пытаться это применять, то придётся озабочиваться…
Теперь про выход.
1) Ну, потребление всякой мелкотой отбросим.
2) Улёт от продувки придётся учитывать, Майкл это достаточно наглядно продемонстрировал. И сам же указал способ этого учёта. Единственная неясность: будет ли достаточным принять во внимание только интенсивность продувки (литры воздуха в час) или заметно скажется и характер пузыряния (мелкость пузырьков, особенности распылителя). Опять-таки навскидку трудно сказать, в какой степени надо учитывать влияние физических параметров среды – атмосферного давления, температуры… Поглядеть надо будет.
3) Растения. Самое существенное и интересное (для меня, по крайней мере ). Информацию про Ветцеля и Вальстад я привел не столько для того, чтоб её вслепую использовать и пытаться лепить «формулы Дианы», сколько для того, чтобы продемонстрировать подход к этому учёту. Различия в скоростях прироста в природе и в более-менее «стандартно-любительском» Дианином аквариуме показывают, что вслепую к этому вопросу подходить нельзя. И площадь поверхности (кстати, в прикидке площади дна её банки я исходил из её информации о том, что она у нее 50-и галонная. Принимая, что обычная высота столба для такого сосуда должна составлять что-то порядка 40 см, я и получил эти 40 кв.см.) тут не лечит – просто показывает, что нужен ещё и «нормирующий делитель», соотносящий «число пузырей» и «число их потребителей». Корректную же информацию можно получить лишь учтя индивидуальные особенности каждого вида или, скорей, наверное, групп видов. Понятно, что потребление в банке, забитой под завязку кабомбой будет отличаться от такой же банки с дном, покрытым хоть и сплошь, но анубиасами. Вот это, по ИМХУ, весьма интересный вопрос!
Давайте предположим, что мы обеспечиваем нескольким видам, содержащимся в наших банках, некие «аквариумно-идеальные» условия. Взвешивая время от времени укоренившееся, адаптировавшееся к этим условиям растение, можно построить график прироста его биомассы и рассчитать отсюда скорость роста. Как взвешивать живое растение – вопрос технический, можно держать его в горшочке, можно аккуратно выкапывать вместе с корнями – обсуждаемо. С длинностебелькой еще проще – просто взвешивать обрезаемые при «тримминге» плети и соотносить со временем прироста. Высушивать растения при этом совершенно необязательно, процентное содержание воды в них примерно одинаковое (кстати, цифра известная, но прям щас на ум нейдёт, кто вспомнит?) Понятно, что останется не вполне ясным вопрос об этих самых «аквариумно-идеальных» условиях. Полагаю, тем не менее, что признак устойчиво развивающейся, не болеющей, гармонично выглядящей травы может быть неким критерием этой «идеальности». Набрав такую статистику из различных банок (и учтя, конечно, характеристические их особенности), можно более-менее корректно её усреднить и считать средней скоростью нормально развивающихся растений данного вида (в аквариуме, конечно!) При этом такая информация даст пищу к расчетам потребления не только углерода, но и других жизненноважных элементов, ибо известны цифры их «критических» концентраций. Зная средние значения содержания этих элементов в рыбьем корме, подменяемой воде и, при наличии, в грунтовых добавках (в книжке Вальстад кое-что имеется), можно будет зряче подходить к внесению подкормок, удобрямсов тех же… В переписке я обсуждал с Дианой этот вопрос, она весьма заинтересовалась и грозилась поработать на эту тему. Однакоть, не думаю, что она сразу кинется делиться «сырой» информацией, так что, ежели не остыли, то придётся пошустрить самим.
А ошибки в формулах на данном этапе – фигня-вопрос, я, признаЦЦа, и проверять эту цифирь не стал – неактуальна она пока. Для «пристрелки», по ИМХУ, достаточно и крибовской рекомендации, а дальше её просто надо юстировать по состоянию обитателей конкретной посудины. А вот если набрать статистику по скоростям потребления различными растениями, тогда, действительно, всякий любитель, сосчитавший, сколько кого и чего у него живёт и растёт, сможет оценить, сколько чего нужно добавлять. Вот тогда и потребуются грамотные выверенные уравнения, а не «формулы толстяка»
ЗЫ. Майкла и других не-в-России-проживающих – с буржуйским Рождеством!

Genez, а углерод из гидрокарбоната мы не считаем? Или если днем он разложился растением на потребляемый углерод и осадок, а ночью из осадка снова а гидрокарбонат перешел за счет пузыряния, сведеть в итоге все к нулю, и им можно будет пренебречь?

ЗЫ: Да, у меня пузыряется по формуле толстяка, 1 пузырь в сек. (приблизительно конечно), объем 150, КХ около 15-ти. Утренний ПЫХ = 7, вечерний 7.5. Засадку оценить пока затрудняюсь.

ЗЫЫ: С рождеством!
[Отредактировано: 25-12-2002 написал CABA]

[Отредактировано: 25-12-2002 написал CABA]

А зачем его считать-то, гидрокарбонатный? Поглощение из гидрокарбоната (равно как и другие "альтернативные" способы типа накопления его в малатной форме, фиксация "самовыдохнутой" углекислоты или корневое его поглощение) - не от хорошей жизни. Если обеспечивать растения "нормальной" растворённой углекислотой, эти варианты ему просто не потребуются, они более энергоёмкие и менее экономичные. Можно, конечно, и на жучках-червячках выживать, как "последние герои", но если антрекоты в доступе имеются?..

В качестве существенного (как мне кажется) источника СО2 стоит учитывать и нитрификацию. Однако, как правильно заметил Женя, все эти дополнительные источники (дыхание всей живности, включая рыб, моллюсков, растения и микроорганизмы) можно оценить по изменению рН в неосвещаемом аквариуме.

Есть у нас и цифры оптимальных концентраций СО2, которые, с одной стороны, не вредят рыбе, а с другой стороны обеспечивают интенсивный рост растений. Концентрации эти были многократно проверены на опыте и вроде бы, оказались вполне удовлетворительными. Т.е. можно найти и им применение при расчетах. А, может быть, не мудрствуя лукаво, и ограничить расчеты формулой, которая в основном, и основывается на этой оптимальной концентрации. Т.е. формализировать таблицу, приведя ее к формуле, которая еще и как-то учитывает дополнительные источники СО2 в "среднестатистической" банке.

Но чует мое сердце, что придем мы к тому же самому альпийскому толстячку.

[Отредактировано: 12-25-2002 написал Michael]

стырить ладью - это не самая плодотворная дебютная идея, но она ведь лучше, чем совсем никакой?

потери от выветривания (в категориях подвижная поверхность против неподвижной поверхности) можно будет посчитать, приблизительно. несколько человек померили бы, что-нибудь среднее будет.
предлагаю так - сбавляем скорость в 2 раза и мерим рН 4 раза: вечер-утро, останавливаем поверхность, и опять вечер-утро.
сам завтра уже доложусь.

поступление от всех обитателей скопом из этих же цифр по ночному падению потом прикидывать. но как население стандартизовать? какой-то критерий надо - много-средне-мало.

ну и главное - потребление на фотосинтез - это, блин, песня.

p.s. мыкая горе, допер рецепт изготовления альпийской формулы. основывается она таки на поиске безопасности и устроена она, как козий сыр:

округленным знаменателем 30 скорость N выведена такая, какая приводит к растворению количества СО2 потребного для достижения рН=7.0 через 24 часа пузыряния 4-х мм. пузырьками.
реально, для кН от 2 до 15, там выходит разброс 27-33. посередине, на кН 4/5/6 - знаменатель ровно 30.

т.е в таблице глядится СО2 в мг/л на пересечении рН 7.0 и разных кН, это кол-во мг переводится в пузыри и делится на кол-во минут в сутках.
абсолютно забито на исходный уровень СО2, выветривание, потребление, поступление и сброс счетчика.

вот проверочные расчетные "по науке" цифры (на 200 литров):

кН/ СО2/скорость/знаменатель
2 ... 7 ... 15 ... 27
3 ... 10 ... 21 ... 29
4 ... 13 ... 27 ... 30
5 ... 16 ... 33 ... 30
6 ... 19 ... 40 ... 30
10 ... 30 ... 63 ... 32
15 ... 43 ... 90 ... 33

для того, чтобы свалить рН до 6.0 (за те же 24 часа) надо было бы пузырять в 10 раз быстрее. запас прочности ого и вперед.

[Отредактировано: 25-12-2002 написал layka]

Один из результатов. Исходное значение КН=6, рН=8, реальное кол-во воды ~210 литров (в 284-литровом(по паспорту) аквариуме).
Население/загрузка/свет описаны выше. Никаких удобрений в последние несколько недель.

Абсолютно спокойная поверхность. Подача 32 пузырьков в минуту на вход канистры. К вечеру рН дошло до 6,9-7 (сломался электронный измеритель, как назло, так что не обессудьте).

Если такая ситуация устраивает, то в формуле толстяка знаменатель будет равен 39 для этой банки.

Только "безоасность" формулы определяет еще и успешный рост растений (свет+удобрения), отсутствие "посторонних" буферов и конечно вся формула идет лесом, если в фильтр положить торф или подлить всякие такие экстракты.

Я по формуле толстяка ухитрялся завалить ПЫХу за 6. Это дневное значение было.

кН=3.5, базовый рН=7.7 (СО2=2 мг/л), 200 л нетто, свет люминесцентный 0.6 ватт/л, день 10 часов, растений умеренно (розеточные/длинностебелька=3/1, засажено ~85% дна, но некрупные, только в рост пошли), удобрений месяц никаких, рыб 0.6-0.7 см на литр.
движение поверхности 0.4 кв. метра обеспечивается флейтами, рябь 2-3 мм.
пузыряние с бражки, 9-10 пуз/мин, реактор, растворение в расчеты принимается как 8 пуз/мин = 3.84 мг/литр/сутки=0.16 мг/литр/час.

а) движущаяся поверхность: утро рН=7.2 (СО2=6.5 мг/л); вечер рН=7.4 (СО2=4мг/л)
б) абсолютно неподвижная поверхность: утро рН=7.0 (СО2=11.5 мг/л); вечер рН=7.2 (СО2=6.5 мг/л)

получается, что в таких условиях:
1) движение поверхности 0.4 кв.м ускоряет выветривание СО2 (по отношению к выветриванию с неподвижной поверхности) на 0.36 мг/литр/час для ночных часов и на 0.25 мг/литр/час для дневных часов.
разница в скорости выветривания день/ночь может быть обусловлена более высокой концентрацией СО2 в ночные часы.
2) выдох такого населения аквариума обеспечивает поступление СО2 приблизительно равное выветриванию с движущейся поверхности, т.к. ночное закисление в а) эквивалентно напузыреному СО2.
3) похоже, в данной банке скорость при движущейся поверхности можно смело увеличивать раза так в три - с точки зрения утреннего рН ничего плохого не произойдет, а растениям больше достанется.

опущеные расчеты по п. 3) прямехонько приводит к альпийской формуле со знаменателем близкому к 30. такие вот дела.

Не, такая математика не пойдет. Постоянно пузыряющая бражка сильно сбивает с толку.

Нужно сделать следующее.

1. Создать абсолютно спокойную поверхность.

2. Отключить подачу СО2 суток , хотя бы, на четверо.
3. Замерять рН на рассвете и в прямо перед выключением света вечером. Усреднить эти значения, полученные за последние трое суток.

4. Начать подавать СО2 только во время освещения в течение нескольких (тоже, скажем, четырех)дней.
5. Повторить № 3.

Таким образом мы сможем оценить выработку СО2 обитателями аквариума и поглощение ее растениями (№3) и проверить то же самое в условиях дополнительной подачи СО2 (№5).

А уж потом можно поиграть с рябью, если есть желание.

[Отредактировано: 12-27-2002 написал Michael]

Согласен. Давайте попробуем составить журнал недельный.
Правда точно измерения ПЫХа оставляет желать лучшего

Все участники обязуются пользоваться свежеоткалиброванными электронными рН-метрами.

Тады я не участник

Да ладно уж! Заодно сравним точность тестирования реактивами.

так что, замеры кто ведет или всем надоела эта бодяга?
я б померил, но банка сильно далеко. и еще калибровочный буфер кончился

САВА, а как по формуле толстяка завалить пыху за 6? наверное, без растений.