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Chlorinität, Salinität und die Dichte des Meerwassers

Zu den wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften des Meerwassers gehören die Chlorinität, die Salinität und die Dichte. Für einen Meerwasseraquarianer stellt sich die Frage, welche Größe primär gemessen werden soll? Warum? Und wie? Was kann man aus den Ergebnissen ableiten?

ein Artikel von Frantisek Floder

 

Zu den wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften des Meerwassers gehören die Chlorinität, die Salinität und die Dichte. Diese hängen in erster Linie von den Konzentrationen der wichtigsten Grundbestandteile des Meerwassers ab:

 

Cl- Na+ Mg2+ SO42- Ca2+ K+

 

Diese Ionen bilden 99,8% der im Meerwasser gelösten Stoffe (Natriumchlorid allein 86%). Alle oben genannten Grundbestandteile stehen in einem proportionalen Verhältnis zueinander, der Gehalt eines Salzes kann deshalb unter definierten Temperatur- und Druckverhältnissen reproduzierbar aus dem Gehalt der anderen Salze abgeleitet werden. Für einen Meerwasseraquarianer stellt sich die Frage, welche Größe primär gemessen werden soll? Warum? Und wie? Was kann man aus den Ergebnissen ableiten?

 

Salinität

Die am häufigsten verwendete Bezeichnung für den "Salzgehalt" des Meerwassers wird wie folgt definiert:

S(‰) = (Gesamtgewicht der gelösten anorganischen Ionen (g) / 1 kg Meerwasser) * 1000

In 99% des Salzwassers aller Weltmeere bewegt sich der Salinitätswert im Bereich von 33 - 37‰, der durchschnittliche Salzgehalt liegt bei 35‰, was 35g gelöstem Salz in 1l Wasser entspricht. Die Salinität des Meerwassers ist am genauesten (± 0,001‰) mit einem guten induktiven Salzgehaltmesser festzustellen, da die elektrische Leitfähigkeit des Wassers von der Menge der gelösten Salze abhängig ist.

 

Spezifische Anwendung in der Meerwasseraquaristik:

Das Messen des Salzgehalts mit einem Leitfähigkeitsmesser setzt voraus, dass im Meerwasser nur vernachlässigbare Mengen weiterer Stoffe gelöst sind, die die Leitfähigkeit beeinflussen. Das sind:

  • Spurenelemente und weitere mineralische Nährstoffe
  • Gelöste organische Stoffe (DOM)
  • Diese Voraussetzung ist jedoch bei Wasser aus einem Meerwasserbecken nicht in jedem Fall erfüllt.

      

    Dichte

    Die Dichte wird folgt definiert:

    ρ (g/cm3) = Gewicht (g) eines Kubikzentimeters (cm3) = Gewicht (kg) eines Liters (l) Meerwasser

    Die Dichte von Meerwasser hängt stark von der Temperatur und dem Luftdruck ab und eignet sich daher nicht als primärer Messparameter - sie wird überwiegend von der Salinität oder der Chlorinität abgeleitet, die sich wesentlich einfacher und genauer messen lassen.

      

    Chlorinität

    Die Chlorinität wird definiert als:

    Gesamtgewicht (g) der Chlorid- (Cl-), Bromid- (Br-) und Iodid- (I-) Ionen (letztere umgerechnet auf Chloride), die aus 1 kg Meerwasser mithilfe von Silberionen (Ag+) ausgefällt werden können.

    Laut dieser Definition wird die Chlorinität in g/kg angegeben, resp. unter gegebener Temperatur (und auch der Dichte) kann sie auch in g/l angegeben werden.

      

    Warum man den "Salzgehalt" messen sollte

    NaCl bildet gleichsam das 'Fundament' bei der Zusammensetzung von Meerwasser. Deshalb sollte kontrolliert werden, ob es in der richtigen Konzentration vorliegt. Im Unterschied zu natürlichem Meerwasser mit konstantem NaCl-Gehalt kann dieser in Meerwasseraquarien schwanken. Die Konzentration von NaCl kann in folgenden Fällen z.T. erheblich von natürlichem Meerwasser abweichen:

    • Wasserwechsel - Konzentration von NaCl im verwendeten Meersalz
      • Risiko einer NaCl-Abweichung in beide Richtungen
    • Anwendung der Balling Methode
      • Risiko einer NaCl-Abweichung in beide Richtungen
    • Anwendung von Zusätzen (vor allem Kalzium und Magnesium) auf Chlorid-Basis
      • langfristiger Anstieg der NaCl-Konzentration

      

    Auswahl der primären Messgröße für die Meerwasseraquaristik

     

    Nachteile

    Vorteile

     

    Salinität

    • Anschaffung eines teuren Messgeräts erforderlich
    •     Maximale Genauigkeit
    • Ungenaue Messergebnisse bei hoher Konzentration von Spurenelementen, anderen mineralischen Nährstoffen oder gelösten organischen Stoffen (DOM) in der Probe

     

    Dichte

    • Abhängigkeit von Temperatur (und Luftdruck)
    •    Die Dichte kann als Richtwert schnell bestimmt werden.
    • Maximal mögliche Genauigkeit nicht ausreichend für die aquaristische Praxis
    • Ermöglicht keine Aussage, ob die Zusammensetzung des Meerwassers korrekt ist - eine bestimmte Dichte kann theoretisch durch eine unendliche Anzahl unterschiedlich kombinierter Ionen-konzentrationen bedingt sein.

     

    Chlorinität

    • Der Titriertest muss sehr sorgfältig durchgeführt werden
    • Hohe Messgenauigkeit
    • Die Messergebnisse hängen vor allem von der Konzentration des Chlorid-Iones ab, bilden also den NaCl-Gehalt ab.

      

    Wie wird die Chlorinität gemessen und das Messergebnis interpretiert?

    Die Chlorinität kann durch die Titration einer geringen Menge Meerwasser mit Silbernitrat-Lösung (AgNO3) sehr genau bestimmt werden, wenn die in der Probe eventuell vorhandenen Störfaktoren bekannt sind.

    Firma coral-shop hat neulich einen Test zur Bestimmung der Chlorinität im Meerwasser entwickelt. (Mehr Infos dazu hier

    Wie bereits geschildert, können bei gegebener Temperatur Salinität, Dichte und Chlorinität empirisch voneinander abgeleitet werden. In der aquaristischen Praxis ist die wichtigste Beziehung diejenige zwischen Chlorinität und Dichte - siehe die nachfolgende Tabelle für 25°C:

     

    Salinität    Dichte    Chlorinität  ‰ kg/l g/l 42,50 1,029 22,86 41,00 1,028 22,08 40,00 1,027 21,56 38,50 1,026 20,77 37,00 1,025 19,98 36,00 1,024 19,46 34,50 1,023 18,67 33,00 1,022 17,88 32,00 1,021 17,35 30,50 1,020 16,55

     

    Wenn Meerwasser (zumindest im Hinblick auf NaCl) in seiner Zusammensetzung natürlichem Meerwasser entspricht, kann mit Hilfe der Tabelle aus dem Messwert der Chlorinität direkt die Dichte des Wassers bei 25°C abgeleitet werden. Zwischen der Chlorinität und der Dichte/Salinität besteht also ein unmittelbarer Zusammenhang.

    Für eine Kontrolle der Messung sind folgende Schritte durchzuführen:

    • möglichst genau die Dichte bei 25°C bestimmen (am besten mit einem guten Refraktometer)
      • das Ergebniss ist die reale Dichte der Probe
    • die Chlorinität der Probe bei 25°C mit einem geeigneten Test bestimmen
      • aus der Tabelle die theoretische Dichte der Probe ablesen
    • In folgenden Fällen besteht ein Messproblem:
      • die reale und die theoretische Dichte unterscheiden sich um 10% oder mehr
        (mindestens 2 Tabellenzeilen)
      • die reale und die theoretische Dichte unterscheiden sich zwar nicht, sind aber wesentlich höher oder niedriger (10% oder mehr) als der aufgrund der Dosierung des Meersalzes oder den Parametern der Balling-Methode erwartete Wert

    Ausführliche Informationen zur Auswertung der Dichte- und Chlorinitätmessungen und zur Vorgehensweise bei problematischen Messwerten sind schon bald im neuen Artikel zu finden.

    der weiterführende Link: coral-shop.com



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