Portaalsite voor de échte zeeaquariaan

Deze vraag, waarvan velen denken, dit is eenvoudig, blijkt bij nadere beschouwing spijtig genoeg verraderlijk: Hoe hoog is eigenlijk het zoutgehalte in onze aquaria?

Beschouwingen over de meting van het zoutgehalte in het zeewateraquarium.

We meten met aerometers, dichtheidsmeters met drijvende naald, geleidbaarheidsmeters of refractometers en zolang we een goede aerometer gebruiken, het drijvende naaldje zuiver houden en niet beschadigen en de geleidbaarheidsmeter en de refractometer geregeld kalibreren (ijken), kunnen we beoordelen of ons zoutgehalte constant blijft of niet. Of we kunnen zeggen hoe hoog het zoutgehalte, de dichtheid of de geleidbaarheid is, en daarmee vergelijkingen kunnen trekken met de aquaria van onze handelaars of van andere aquarianen, dat is een gans ander thema. Hieromtrent zal wat volgt duidelijkheid geven.

Mij is al meermaals opgevallen, dat bij dit thema nog enkele onduidelijkheden bestaan:
- de saliniteits-/dichtheidstabel van de Seatest-dichtheidsmeter van Aquarium Systems bestaat uit waarde-paren, de ene keer voor 14°C en die dan weer voor waarden tot 30°C gelden. Zonder constante verwijzingstemperatuur heeft zulke tabel helemaal geen zin.
- De soortgelijk opgebouwde hydrometer van Instant Ocean heeft wel een saliniteits-/dichtheidstabel met een constante verwijzingstemperatuur, maar deze ligt op 15°C, terwijl in de gebruiksaanwijzing staat dat het toestel geschikt is voor metingen tussen 20 en 29°C.
- Bij de refractometer RHS-10ATC, die zich volgens de fabrikant op 20°C baseert, is de dichtheid-/saliniteitsbeoordeling dan eens voor 9°C, soms voor 15°C, dus niet voor het opgegeven temperatuurbereik.
- Als ik bijvoorbeeld met de Seatest een dichtheid meet van 1.022, is daarvoor een saliniteit van 29,25 aangegeven. In werkelijkheid stemt deze dichtheid (bij 25°C) overeen met een zoutgehalte van 33,23. Een verschil van meer dan 10%!!

Wat is zo moeilijk in deze problematiek?
De moeilijkheden beginnen al bij de begrippen. Er wordt gesproken over dichtheid, over geijkt gewicht, soortelijk gewicht, over zoutgehalte, over saliniteit en over geleidbaarheid, en dikwijls is het niet duidelijk welk begrip wat eigenlijk aanduidt, en hoe de gemeten waarden met elkaar in verband staan.

Het soortelijk gewicht is een verouderde benaming die vroeger in de plaats van dichtheid werd gebruikt. Die eenheid wordt in de wetenschap niet meer aangewend en zou in de aquaristiek ook niet meer moeten gebruikt worden.

Dichtheid geeft het gewicht per volume aan, dus kg per liter of, wat identiek is, gram per kubieke cm. Water heeft bij 4°C exact een dichtheid van 1. De dichtheid van zout water is afhankelijk van het zoutgehalte, van de druk en van de temperatuur. De dichtheid is een absolute grootheid, termen zoals “relatieve dichtheid” zijn niet duidelijk gedefinieerd en zouden daarom best niet gebruikt worden.

Daarvan te onderscheiden is het begrip geijkt gewicht, dat voor onze doelstelling niet geschikt is omdat het zich baseert op het absolute gewicht in functie van de plaats-afhankelijke zwaartekracht.

Het geleidbaarheidsvermogen geeft aan hoe goed het water een elektrische stroom doorlaat. Ze wordt meestal aangegeven in milli-siemens per centimeter, maar kan ook in siemens per meter worden aangegeven waarbij geldt: 1 S/m = 10 mS/cm. Siemens is het tegenovergestelde van de weerstandswaarde Ohm. De geleidbaarheid is afhankelijk van het zoutgehalte en de temperatuur. Theoretisch ook van de samenstelling van het zout, maar voor aquariummetingen is dit niet relevant.

Saliniteit is een in de zee-chemie gebruikte eenheid, die de verhouding aangeeft van de geleidbaarheid van een genomen staal ten opzichte van de geleidbaarheid van een vast gedefinieerde standaardoplossing. In de aquarium praktijk kan men saliniteit gelijkstellen aan het zoutgehalte. Terwijl het zoutgehalte de eenheid gram per liter heeft, wordt de saliniteit daarentegen zonder eenheid of in promille aangegeven (saliniteit 35 = saliniteit 35 promille = zoutgehalte 35 g/l).

De saliniteit is als enige meetwaarde onafhankelijk van de temperatuur.

De drie gebruikt gegevens dichtheid, geleidbaarheid en saliniteit/zoutgehalte staan altijd in een verhouding tot elkaar: bij gelijke druk zal bijvoorbeeld bij 25°C en een dichtheid van 1,0234 een geleidbaarheid van 53,0 en een saliniteit van 35 gemeten worden. Dus een zoutgehalte van 35 gram per liter. Spijtig genoeg zal men niet altijd een dergelijke tabel ter beschikking hebben en zeker niet uit het hoofd kennen.

Saliniteit in verschillende oceanen (oppervlaktewater in het bereik van de riffen)

Atlantische Oceaan 36-37
Golf van Mexico 35
Golf van Guinea 31
Indische Oceaan 34-36
Stille Oceaan 34-35
Rode Zee 41
Middellandse Zee 39

Bijgevolg zou het praktisch zijn als we ons in de aquaristiek op één grootheid zouden afstemmen, zodat gegevens vergelijkbaar zijn.

Daar de dichtheid en de geleidbaarheid temperatuurafhankelijk zijn, stel ik voor, zoals het ook in de chemie gebruikelijk is, zoutgehalte/saliniteit als standaardgegeven te gebruiken. Dan kunnen we altijd en overal, zonder rekening te moeten houden met de temperatuur, onze waarden vergelijken! We moeten evenwel opletten met het feit dat het zoutgehalte zich niet laat berekenen met de hoeveelheid zout die men in een hoeveelheid water doet. Dat komt omdat het volume door de toevoeging van het zout verandert, en dat de zoutmengeling ook water opneemt. Als ik 35 gram zeezout in een liter water doe, ligt het zoutgehalte onder de 35 gram per liter.

De meetmethodes.

We moeten de saliniteit natuurlijk ook meten. Daarvoor hebben we de volgende mogelijkheden:

De aerometer.
Hiermee wordt de dichtheid vastgesteld. Men moet bijgevolg ook altijd de temperatuur meten vooraleer men een oordeel kan geven. Aerometers zijn normalerwijze niet temperatuur-compenserend. De meting is bijgevolg enkel maar bij één bepaalde temperatuur exact. Die temperatuur is op de aerometer aangegeven en bedraagt meestal 25°C. Dikwijls is er ook een tweede temperatuur aangegeven. Deze betekent dat de gemeten dichtheid zich relateert ten opzichte van de dichtheid van zuiver water gemeten op deze tweede temperatuur. Bedraagt deze tweede temperatuur 4°C (vermeld op de aerometer 4°/25°C), dan krijgt men de correcte dichtheid, vermits water bij 4°C de exacte dichtheid 1,0 heeft. Als de aquariumtemperatuur echter geen 25°C bedraagt, dan meet men een verkeerde, namelijk te hoge dichtheid.. Bij een ijkingstemperatuur van 25°C (op de aerometer staat dan 25°C/25°C) meet men voor een echte waarde van 1,023 de waarde 1,026. Houdt men geen rekening met deze foute dichtheidsmeting, dan krijgt men in plaats van de juiste saliniteit van 34,5 een waarde van 38,5! Om de juiste waarden te bekomen, moet men in dit voorbeeld de gemeten waarde bij 25°C vermenigvuldigd worden met 0,997. Zulke aerometers zijn voor ons doel eigenlijk ongeschikt. Ze zijn echter nog in gebruik en stichten veel verwarring.

Hoe langer de spil (het smalle gedeelte van het apparaat), hoe groter de schaal is, hoe exacter we kunnen aflezen. Let er op dat de aerometer langs onder dient te worden afgelezen, omdat de juiste waarde precies op de hoogte zit van de waterspiegel en niet op de hoogte van het gebogen wateroppervlak dat zich optrekt aan de spil. Met wat routine kunnen we natuurlijk ook uit de waarde, die men langs boven afleest, de echte waarde afleiden. Als de aerometer zuiver en onbeschadigd is, kunnen we zeer precieze waarden meten en aan de hand van de tabel hieronder, dadelijk de bijbehorende saliniteit aflezen.

De geleidbaarheidsmeter.

Een zeer snelle en doeltreffende mogelijkheid om de geleidbaarheid en daarbij aan de hand van een tabel de saliniteit te meten. Met de geleidbaarheidsmeter kunnen we snelle en nauwkeurige metingen doorvoeren, omdat geringe saliniteitsverschillen al duidelijke verschillende meetwaarden afleveren. Door de ingebouwde temperatuurcompensatie heeft men altijd waarden die overeenstemmen met 25°C. Maar verwarrend is dat vele geleidbaarheidsmeters in plaats van de geleidbaarheid dadelijk de dichtheid aangeven maar veel beter zijn apparaten die dadelijk de saliniteit aangeven. De meest gebruikte apparaten moeten, zoals de Ph-meter, geregeld met een standaardoplossing gekalibreerd worden.
Nadeel van deze apparaten is de prijs. Je kunt er van € 320 kopen, maar ook van € 12. De duurdere toestellen moeten doorgaans niet gekalibreerd worden.
Je kunt er echter ook meer dan €1.000 aan uitgeven. Let er op dat het meetbereik tot en met 60 milli-siemens (niet micro-siemens!) gaat.

De refractometer
Deze gelden net als de “state of the art” in de aquaristiek en bieden de aanlokkelijke mogelijkheid, om met enkele druppels water snel een vrij nauwkeurige saliniteitsmeting uit te voeren. Spijtig genoeg hebben ook deze kleine kunstwerken hun eigenaardigheden. Het begint al met de dichtheidsschaal die bij de RHS-10ATC volledige onzin aangeeft. Dit is echter niet zo tragisch, omdat er ook een saliniteitsschaal beschikbaar is. In het geval van de RHS-10ATC is er echter een ander ernstig probleem. Op de schaal staat “Salinity” en het apparaat werd me ook verkocht als refractometer voor zeewater. Ik heb namelijk vastgesteld door vele metingen dat het apparaat is ontworpen voor zuivere natriumchloride oplossingen, dus keukenzout! Daardoor krijgt men tussen 30 en 40 g/l een lineaire fout van +2. Men moet dus altijd van de gemeten saliniteit 2 punten aftrekken om de juiste waarde te verkrijgen! Omdat de saliniteitsschaal gaat van 0 tot 100 promille (= 0 – 100 gram zout/l) is de afleesnauwkeurigheid niet erg duidelijk en is het niet eenvoudig om 34 van 35g/l te onderscheiden. Beter zouden er refractometers bestaan die met een kleiner saliniteitsbereik konden functioneren. Hoe kleiner het bereik hoe gemakkelijker de afleesnauwkeurigheid.

De pipet waarmee het waterstaal wordt genomen, mag geen zoutresten bevatten van de vorige meting, omdat wegens de kleine waterhoeveelheid het geringste extra zout de meting zal vervalsen. Dus na iedere meting de pipet met zoetwater spoelen! Ook hier geldt dat de metingen correct zullen zijn als het apparaat regelmatig wordt gekalibreerd.

In het maart 2014-magazine van ReefSecrets staat op pagina 15 een bijdrage: “Wat we moeten weten over de refractometer” door Fred ten Hove. Hierin worden twee fouten beschreven waar we ons vaak aan bezondigen. Omdat het zo belangrijk is dat die fouten niet meer gemaakt worden herneem ik hier even een passage uit dit artikel:

Fout 1
Volgens de gebruiksaanwijzing moet de refractometer voor we hem kunnen gebruiken, eerst geijkt worden. Het ijken doen we volgens de gebruiksaanwijzing met een paar druppels gedestilleerd water. Vervolgens stellen we met het kalibratieschroefje de breking van het licht zodanig af dat de overgang blauw/wit precies op de 0-lijn valt. Helemaal juist, maar we gaan de refractometer gebruiken voor het meten van zeewater en niet voor een keukenzoutoplossing. Wie wel eens op een emmer of pak zout heeft gekeken heeft ongetwijfeld gezien dat er nog veel meer zouten dan alleen NaCl (in de volksmond:- keukenzout) in de emmer zit. Al deze zouten hebben invloed op de meting met de refractometer die we gaan doen en zorgen voor een verkeerde uitlezing als we de refractometer eerst keurig netjes met gedestilleerd water op 0 hebben geijkt. Het op juiste wijze ijken van de refractometer De refractometer ijken we niet met gedestilleerd water zoals in de gebruiksaanwijzing staat, maar met een referentievloeistof die zo dicht mogelijk in de buurt komt van wat we willen meten. Voor ons is dit natuurlijk zeewater. Zeewater waarbij vooraf in een laboratorium de exacte saliniteit is bepaald, dan wel is samengesteld. Het klinkt moeilijker dan het daadwerkelijk is want deze referentievloeistof is kant en klaar in de winkel te koop. Er zijn verschillende merken, maar de meest bekende is denk ik toch wel de “Refracto-Check” van Salifert. De saliniteit van deze vloeistof is exact 35‰. Druppel een paar druppels van deze referentievloeistof op het prisma en stel met het kalibratieschroefje de breking van het licht zodanig af dat de overgang blauw/wit precies op de lijn 35‰ valt. De refractometer is nu op de juiste wijze geijkt.
Doen we hierna een testje met gedestilleerd water dan valt direct op dat de overgang blauw/wit ongeveer 2‰ onder de 0-lijn valt. Kortom: goed geijkt geeft de refractometer nu ongeveer 2‰ minder aan, fout geijkt ongeveer 2‰ teveel. Heeft u in het verleden met gedestilleerd water geijkt, dan is het water in uw aquarium nu waarschijnlijk te zout.

Fout 2
Soortelijk gewicht of saliniteit? Het is u misschien al opgevallen dat ik het steeds over saliniteit heb en niet over soortelijk gewicht en/of dichtheid. Deze eenheden worden namelijk niet meer gebruikt. Als we over het zoutgehalte van ons aquariumwater praten dan bedoelen we dus eigenlijk de saliniteit. Met een zoutgehalte of saliniteit van 35 bedoelen we 35‰ (promille) ofwel 35 gram per liter. Dit is dimensieloos en ook onafhankelijk van temperatuur. Een kilo is een kilo, een liter is niet altijd een kilo. De dichtheid (soortelijk gewicht, specific gravity) is in g/liter en dus wel temperatuur afhankelijk. Veel zeeaquarianen praten nog over het soortelijk gewicht of dichtheid van zeewater en zijn al snel geneigd om de linker schaal van de refractometer te gebruiken. Bij deze schaal staat dan ook SG (soortelijk gewicht). Zoals eerder gezegd is deze eenheid temperatuurafhankelijk. Ik hoor u al denken, want uw refractometer heeft natuurlijk een automatische temperatuur correctie (ATC) van + en - 10°C. U heeft helemaal gelijk hoor. Volgens mij hebben ze dit tegenwoordig allemaal. Maar heeft u al goed gekeken? Op de SG schaal staat toch echt 20°C. Met andere woorden de automatische temperatuur correctie, corrigeert een temperatuur tussen de 10°C en 30°C automatisch naar 20°C. Dit is natuurlijk niet correct want wat wij willen weten is de dichtheid of het soortelijk gewicht bij 25°C. Hoe kouder het water, des te hoger het soortelijk gewicht of dichtheid. Dit is ook duidelijk te zien als we een denkbeeldige lijn tussen de linker- en rechterschaal trekken. Bij een saliniteit van 35‰ komen we uit op een soortelijk gewicht van 1,026. In werkelijkheid moet dit dus 1,0234 bij 25°C zijn. Wederom een behoorlijke afwijking! De linker schaal (SG) is dus absoluut niet bruikbaar voor het meten van ons zeewater.
Bij het aflezen van het zoutgehalte (saliniteit) gebruiken we dus alleen de rechterschaal waar ‰ en/of PPT (parts per thousand) bijstaat. De saliniteit van natuurlijk zeewater ligt tussen de 33 en 35‰ en dit zijn dan ook de waarden die we nastreven in ons aquarium. Wie wat verder van de chemie afstaat en het allemaal wat te “technisch” vindt, hoeft eigenlijk alleen het volgende te onthouden: IJk de refractometer met een referentievloeistof, bij voorkeur met een referentievloeistof waarvan de saliniteit 35‰ bedraagt. Maak eerst het prisma goed schoon, druppel een paar druppeltjes referentievloeistof op het prisma, sluit het klepje en draai met een klein schroevendraaiertje aan het kalibratieschroefje tot de refractometer exact de waarde van de referentievloeistof aangeeft. Gebruik alleen de rechterschaal waar ‰ en/of PPT staat. De linker schaal niet gebruiken. Streef in het aquarium naar een saliniteit tussen de 33 en 35‰.

Nog enkele tips:
- De refractometer is een precisie-instrument, ga er dus voorzichtig mee om.
- Controleer voor het gebruik altijd eerst met een referentievloeistof of de waarde nog klopt. Indien nodig opnieuw ijken.
- De eerste druppel(s) van de referentievloeistof niet gebruiken. Deze kan opgedroogde zoutresten bevatten.
- Na het sluiten van het klepje moet het water zich zonder luchtbellen of droge plaatsen verdelen over het gehele oppervlak van het prisma.
- Maak na afloop het prisma en het transparante klepje goed schoon met een zacht doekje en een beetje water.
- De refractometer niet onderdompelen of onder de kraan afspoelen.
- Het bijgeleverde pipetje niet gebruiken. Als er zoutresten van de vorige meting zijn achtergebleven, klopt de meeting niet meer. Zo ook natuurlijk met zoetwater.
- Is de uitlezing, overgang blauw/wit of de schaalverdeling niet scherp afleesbaar, stel deze dan scherp door aan het oculair te draaien.

Saliniteitsmeters met drijvende naald
Deze toestelletjes zijn prijsgunstig en gemakkelijk in het gebruik. Afgezien van de verwarde dichtheidsaanwijzingen, die we eenvoudig als onnuttige versiering aanzien, leveren ze goede saliniteitswaarden. Bij deze apparaten stel ik dringend voor, om bij het eerste gebruik, de gemeten waarde te vergelijken met één van de andere toestellen, om uit te maken welke de exacte saliniteit is die de gemeten waarde aanduidt. Bij de meting moet er op gelet worden dat er geen luchtbelletjes aan de drijvende naald hangen. Deze zullen een hogere meting geven. Ook na gebruik met zoetwater uitspoelen, zodat er geen zoutafzetting op de naald blijft zitten die het zoutgehalte bij de volgende meting zal doen toenemen.

Besluit.
Voor de routinecontroles van het zoutgehalte zijn alle genoemde apparaten geschikt. Als men let op de vermelde kuren van de toestellen, dan blijft men uiteindelijk met de vraag welke meter krijgt mijn voorkeur om ervaringen te kunnen uitruilen met andere aquarianen is het echter absoluut noodzakelijk een correcte omrekeningstabel, zoals deze in dit artikel, te gebruiken. We moeten ons daarenboven de temperatuurs-onafhankelijke waarde “saliniteit” eigen maken om meetwaarden uit te drukken. Dan hebben we de beste voorwaarden om verschillende aquaria met elkaar te vergelijken.

Bronnen:
Glaser Armin: Der meerwasser Aquarianer 1/2004

ten Hove Fred: Wat we moeten weten over de refractometer, www.reefsecrets.org 1/2014