Wasserhärte

Die Härte des Wassers ist neben dem pH-Wert die am häufigsten gemessene Eigenschaft. Fast jeder weiß, dass zwischen Gesamthärte und Karbonathärte unterschieden wird. Oft fallen in diesem Konsens auch die Begriffe Nicht-Karbonathärte oder elektrische Leitfähigkeit. Leider sind die Zusammenhänge nur wenigen klar.

Das liegt zum Teil an widersprüchlichen Beschreibungen und Einschätzungen der Realität. Zu allem Überfluss kommen teilweise Messverfahren zum Zuge, die eigentlich gar nicht das Messen, was sie vorgeben. Das ist dem Gesamtverständnis nicht gerade zuträglich. Aus diesem Grund versuche ich mit diesem zugegebenermaßen recht trockenen Text etwas Licht ins Dunkel zu bringen. Dabei habe ich mich bemüht, nicht allzu tief in Details einzudringen, um vielmehr einen Überblick der Zusammenhänge zu ermöglichen.

Themen:

1. Was bedeutet Wasserhärte?
2. Was macht das Wasser hart?
3. Gibt es verschiedene Härten?
4. Was ist die Gesamthärte?
5. Gesamthärte messen
6. Andere Länder – andere Härte
7. Was ist die Karbonathärte?
8. Karbonathärte messen
9. KH größer als GH, wie kann das sein?
10. KH vs. SBV4,3
11. Was ist der “Leitwert”?
12. Messung der elektrischen Leitfähigkeit
13. Leitfähigkeit in Härte umrechnen
14. GH, Leitwert und osmotischer Druck
15. Wie wirkt die Wasserhärte auf Fische?
16. Was geschieht mit einem Fisch in zu hartem Wasser?
17. Was geschieht mit einem Fisch in zu weichem Wasser?
18. Wie wirkt die Wasserhärte auf Pflanzen?
19. Sind Leitfähigkeit und osmotischer Druck proportional zueinander?
20. Das sind Nachzuchten, die sind unser Wasser gewöhnt!
21. Gibt es Fische die hart und weich abkönnen?
22. Unterschiedliches Wasser für Haltung und Zucht
23 Aufhärten
24. Enthärten
Tipp

1. Was bedeutet Wasserhärte?

Der Begriff Wasserhärte hat seinen Ursprung in der praktischen Anwendung von Wasser im täglichen Gebrauch. Dabei stieß man auf das Phänomen, dass manches Wasser zu einem starken Verkalken von Wasserleitungen und Gebrauchsgegenständen führte. Zusätzlich ergab sich ein hoher Verbrauch an Seife und Waschmitteln (Tenside). Diesem Effekt wurde der Begriff “Härte” zugeordnet. Anderes Wasser hingegen wies praktisch keine Kalkbildung auf und auch der Verbrauch an Tensiden war erfreulich gering. Folgerichtig wurde dieses Wasser als “weich” bezeichnet.

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2. Was macht das Wasser hart?

Verantwortlich für die Härte des Wassers ist die Menge der darin gelösten Härtebildner. Das sind ausschließlich Salze der Erdalkali-Gruppe, genauer Calcium und Magnesium. Diese bilden mit den Tensiden der Reinigungsmittel unlösliche Verbindungen, sogenannte Kalkseifen. Damit machen sie einen Teil der Seife wirkungslos, ein unerwünschter Effekt harten Wassers. Außerdem neigen sie dazu, als Karbonate oder Sulfate auszufällen. Das führt unter anderem zum Verkalken von Wasserleitungen und Installationen. Ein Wasser mit hohem Gehalt an Härtebildnern wird als “hart”, eines mit geringem Gehalt als “weich” bezeichnet.

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3. Gibt es verschiedene Härten?

Ja, denn es gibt die Gesamthärte, welche sich aus Karbonathärte und Nichtkarbonathärte zusammensetzt. Diese Einteilung resultiert aus der Beobachtung, dass ein Teil der härtebildenden Substanzen beim Abkochen als sogenannter Kesselstein ausfällt. Verantwortlich dafür ist dieser Vorgang:
Ca2+ + 2 HCO3 ↔ CaCO3 + H2O + CO2
Der ausgefallene Kesselstein, die Karbonathärte, wird auch als “temporäre Härte” bezeichnet, weil das Wasser anschließend etwas “weicher” ist. Der “Rest”, die Nicht-Karbonathärte, trägt auch die Bezeichnung “permanente Härte”. Denn sie kann durch Abkochen nicht ausgefällt werden.

Für den Waschmittelverbrauch ist die Gesamthärte maßgebend. Sie sagt aus, wie viele Härtebildner (Calcium, Magnesium) im Wasser gelöst sind. Für die Installations- und Heizungstechnik ist zusätzlich die Karbonathärte wichtig, weil sie die Menge der maximal möglichen Kalk- oder Kesselsteinbildung bestimmt. Die Nicht-Karbonathärte ist nur von untergeordneter Bedeutung und wird in diesem Text nicht vertieft behandelt.

In der Aquaristik sieht es recht ähnlich aus. Es sind eigentlich nur Gesamthärte und Karbonathärte von Bedeutung. Daher werden auch nur diese gemessen. Zu mindestens glaubt das die Mehrheit. Dazu gleich mehr.

Für die Beziehung der verschiedenen Härten zueinander gilt also:
KH + NKH = GH
Die Gesamthärte entspricht dabei IMMER der Summe aus Karbonathärte und Nicht-Karbonathärte.

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4. Was ist die Gesamthärte?

Die Gesamthärte ist definiert als die Gesamtkonzentration der im Wasser gelösten Metalle der Erdalkali-Gruppe. Im Süßwasser sind das hauptsächlich Calcium und Magnesium. Im Meerwasser kommt, in allerdings geringer Menge, Strontium hinzu. Beryllium und Barium glänzen durch praktisch vollständige Abwesenheit. Etwas vereinfacht kann man daher sagen: Die Gesamthärte entspricht der Konzentration von Calcium und Magnesium.

Dabei können Calcium und Magnesium verschiedene Anionen als Partner haben. Die häufigsten sind Hydrogenkarbonat (HCO3) und Chlorid (Cl).

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5. Gesamthärte messen
Handelsübliche Tropftests nach dem Umschlagpunkt; links GH, rechts KH
Handelsübliche Tropftests nach dem Umschlagpunkt; links GH, rechts KH

Das häufigste Verfahren in der Aquaristik ist die Titration mit einer ammoniumgepufferten, basischen Lösung von Ethylendiamintetraacetat (EDTA) als Chelatbildner und Eriochromschwarz T als Indikator. Der klassische Tropftest. Damit lässt sich die Gesamthärte zuverlässig und schnell bestimmen. Die Anzahl der dazu verbrauchten Tropfen bis zum Farbumschlag von rot auf grün entspricht der Gesamthärte. Die dabei verwendete Einheit °dH (Grad deutscher Härte) ist zwar veraltet, aber immer noch gebräuchlich.

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6. Andere Länder – andere Härte

Die Maßeinheit für die Härte sollte heutzutage eigentlich korrekt in mmol/l oder mval/l angegeben werden. Dennoch halten viele Länder an ihren eigenen, individuellen Einteilungen der Härtegrade fest. Im deutschsprachigen Raum ist die Verwendung von °dH (Grad deutscher Härte) allgemein gebräuchlich.

Die genaue Definition der Härte wurde inzwischen wie folgt festgelegt:
1°dH = 0,1783 mmol/l, bezogen auf Calciumoxid (CaO)
Durch den molaren Bezug lassen sich die landesspezifischen Härteangaben ineinander umrechnen. Nur der Vollständigkeit halber, falls es jemanden interessiert…

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7. Was ist die Karbonathärte?

Die Karbonathärte definiert sich als der Teil der Gesamthärte, der als Ionenpartner Hydrogenkarbonationen (HCO3-) zugeordnet werden kann. Nur dieser Teil der Gesamthärte kann gemäß
Ca2+ + 2 HCO3 → CaCO3 + CO2 + H2O
als Calcit oder gemäß
Ca2+ + Mg2+ + 4 HCO3 → CaMg[CO3]2 + 2 CO2 + 2 H2O
als Dolomit beim Kochen ausgefällt werden. Diese Ausfällungen nennt man Kesselstein.

Daraus ergibt sich folgerichtig, dass die Karbonathärte niemals größer als die Gesamthärte sein kann. Es kann nämlich nur so viel ausgefällt werden, wie an Erdalkalien vorhanden ist.

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8. Karbonathärte messen

Eigentlich können wir das gar nicht. Zumindest nicht die tatsächliche Karbonathärte. Das übliche Messverfahren funktioniert als Titration mit verdünnter Salzsäure (HCl) und Methylorange als Indikator bis zum pH-Wert 4,3. Durch das Hinzutropfen der Säure wird das Hydrogenkarbonat gemäß
H+ + HCO3 → H2O + CO2
verbraucht. Diese Art der Messung erfasst in Wirklichkeit gar nicht die Karbonathärte, sondern das Säurebindungsvermögen bis pH 4,3 (SBV4,3). Eine Krücke, die glücklicherweise bei den meisten Wässern gut funktioniert. Aber nicht bei allen.

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9. KH größer als GH, kann das sein?

Nein, das ist nicht möglich. Der Grund für den scheinbaren Widerspruch liegt im Messverfahren für die KH. Denn bei dieser Art der Analyse wird nur der Anionen-Anteil der Karbonathärte gemessen. Ob auch genügend Calcium und Magnesium vorhanden sind, bleibt unberücksichtigt. Wenn ein Wasser überhaupt kein Calcium und Magnesium enthält, beträgt die GH logischerweise Null. Die KH natürlich auch. Ist in diesem Wasser Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3) gelöst, dann wird der KH-Tropftest dieses Hydrogenkarbonat messen. Obwohl gar kein Calcium zum Ausfällen einer temporären Härte vorhanden ist. In diesem Fall liefert der Test ein scheinbar falsches Ergebnis, weil er in Wirklichkeit das SBV4,3, also das Pufferungsvermögen des Hydrogenkarbonats misst.

Solche Wässer gibt es in der Natur durchaus! Am bekanntesten sind die afrikanischen “Natron-Seen”. Aber auch im Alltag können wir leicht mit diesem Effekt konfrontiert werden. Dazu genügt eine handelsübliche Hauswasserenthärtung. Diese Anlagen verwenden sogenannte “Neutraltauscher”. Das sind Kationenaustauscherharze, die Calcium, Magnesium (und etliche mehr) gegen Natrium austauschen. Wenn das Wasser vor dem Harz noch Calciumhydrogenkarbonat (Ca(HCO3)2) enthielt, so hat es nach dem Harz nur noch Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3). Das Calcium ist weg, das Wasser ist weich. Das freut die Waschmaschine. Das Hydrogenkarbonat wurde dabei nicht angetastet, der KH-Test merkt keinen Unterschied. Obwohl sich die permanente und die temporäre Härte verringert haben.

Das Problem ist also ein Test, der vorgibt, etwas zu messen, was er gar nicht messen kann. Tatsache ist, es gibt keinen Tropftest, der wirklich die “echte” Karbonathärte misst. Immer nur SBV4,3. Wenn man das berücksichtigt, kann man sich darauf einstellen.

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10. KH vs. SBV4,3

Wir messen das Säurebindungsvermögen bis pH 4,3 und nennen es Karbonathärte. Das ist erst einmal etwas irreführend. Der interessierte Aquarianer wird nach kurzer Überlegung zum Schluss kommen, dass er mit einem handelsüblichen KH-Test die Konzentration der Hydrogenkarbonationen (HCO3) misst. Mit dieser Annahme ist er schon bedeutend näher an der Wahrheit. Wenn man es nämlich ganz genau betrachtet, dann gehen in das Säurebindungsvermögen noch andere Substanzen mit ein. In erster Linie sind das Phosphate und Huminstoffe. Doch das ist auch gar nicht schlimm. Schließlich will man bei einer Zudosierung von CO2 ja ganz genau wissen, wie sich der pH-Wert verändert, sobald die Wunschkonzentration erreicht ist. Es ist also genau dieses Säurebindungsvermögen bis pH 4,3, was in der Aquaristik wichtig ist und folgerichtig auch gemessen wird. Obwohl man immer noch einen anderen Namen dafür verwendet.

Die “echte” Karbonathärte aber hat in der Aquaristik eigentlich keine großartige Bedeutung. Sie wird dagegen in der Technik interessant, wo es gilt, die mögliche Abscheidung von Kesselstein einzuschätzen. Dass die Bezeichnung KH überhaupt noch in der Aquaristik gebräuchlich ist, stellt eine Reminiszenz an althergebrachte Prüfverfahren dar. Nicht mehr. Ähnlich wie man das halbe Pfund Aufschnitt aus der Wursttheke ordert, obwohl die offizielle Gewichtseinheit das Kilogramm ist.

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11. Was ist der “Leitwert”?

Der Begriff Leitwert geistert durch viele Aquarianergespräche. Gemeint ist damit fälschlicherweise die elektrische Leitfähigkeit des Wassers, also wie gut oder wie schlecht es elektrischen Strom leitet. Aus dem Ohm’schen Gesetz (U=R·I) ergibt sich folgerichtig:
I/U = 1/R
Der Leitwert ist also nichts anderes als der Kehrwert des elektrischen Widerstandes. Die SI-Einheit des Leitwertes ist S (Siemens).

Für die elektrische Leitfähigkeit muss die Zellkonstante des jeweiligen Messgerätes in die Betrachtung mit aufgenommen werden. Hierbei spielen der Abstand und die Fläche der Elektroden die entscheidende Rolle. Das wird von den Messgeräten intern berücksichtigt. Die SI-Einheit der Leitfähigkeit ist S/m (Siemens pro Meter).

Grundsätzlich ist Wasser ein sehr schlechter elektrischer Leiter. Das ändert sich, sobald Salze darin gelöst sind. Denn Meerwasser leitet erwartungsgemäß erheblich besser als Süßwasser. Weil auch die Härtebildner Salze sind, steigt mit zunehmender Härte auch die Leitfähigkeit an. Mit der Messung der elektrischen Leitfähigkeit lässt sich also eine Aussage zur Gesamtmenge der gelösten Salze machen. Welche Salze das sind, offenbart sich allerdings nicht.

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12. Messung der elektrischen Leitfähigkeit
Leitfähigkeitsmessgeräte; links LF in µS/cm, rechts TDS in ppm
Leitfähigkeitsmessgeräte; links LF in µS/cm, rechts TDS in ppm

Das geht sehr einfach. Dafür gibt es handliche, kleine und vor allem preiswerte Messgeräte, die in Sekunden ein Ergebnis liefern. Für Labormaßstäbe mag die Genauigkeit verbesserungswürdig sein, in der aquaristischen Praxis spielt das keine Rolle. Die Genauigkeit von Tropftests erreichen diese Kleingeräte allemal.

Der Vorgang ist denkbar einfach. Das Gerät wird eingeschaltet und in die zu messende Flüssigkeit eingetaucht. Zwischen den beiden eingetauchten Metallelektroden fließt jetzt je nach Leitfähigkeit der Flüssigkeit ein sehr geringer Strom. Nach wenigen Sekunden kann am Display das Ergebnis abgelesen werden. Im Süßwasser haben wir es mit sehr geringen Leitfähigkeiten zu tun. Daher wählt man dort als Einheit µS/cm (Mikrosiemens pro Zentimeter). Anders im Meerwasser, wo man auf die Einheit S/m (Siemens pro Meter) zurückgreift. Die Umrechnung ist recht einfach: 10.000 µS/cm = 1 S/m.

Die elektrische Leitfähigkeit der meisten Süßwässer liegt etwa zwischen 20 und 2.000 µS/cm. Der untere Grenzwert steht dabei für extremes Weichwasser, der obere Wert wird in Karstgebieten oder im Übergang zu Brackwasser erreicht. Selbstverständlich gibt es auch noch höhere Werte. Im Meerwasser liegt die Leitfähigkeit grob geschätzt bei 4,9 – 5,5 S/m oder auch 49.000 – 55.000 µS/cm.

Vereinzelt werden auch Geräte angeboten, die den TDS-Wert messen. Dabei handelt es sich um die Summe aller gelösten Substanzen in der Einheit ppm. TDS = total dissolved solids. Diese Geräte haben ein systembedingtes Manko. Der gemessene ppm-Wert gilt immer nur für eine reine Lösung der Kalibrierflüssigkeit. Wenn mit Kochsalz (NaCl) kalibriert wurde, erhält man einen anderen Wert, als wenn mit Kaliumchlorid (KCl) kalibriert wurde. So ist eine Umrechnung in die Leitfähigkeit schwierig bis unmöglich. Je nach Kalibrierlösung muss man den TDS-Wert mit 0,4-0,8 multiplizieren, um die Leitfähigkeit in µS/cm zu erhalten. Fazit: wenig praxistauglich.

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13. Leitfähigkeit in Härte umrechnen

Mit Einschränkungen ist das möglich. Eine Erhöhung der Gesamthärte um 1°dH hat eine Anhebung der elektrischen Leitfähigkeit um etwa 34 µS/cm zur Folge. Daraus kann man schlussfolgern, dass ein Wasser mit GH 10 eine Leitfähigkeit von 340 µS/cm hat. Zumindest theoretisch. In der Praxis ist die elektrische Leitfähigkeit höher. Der Grund ist ganz einfach, dass noch weitere Salze vorhanden sind, die zu einer zusätzlichen Anhebung der Leitfähigkeit führen.

Wenn man das berücksichtigt, lässt sich zumindest eine grobe Abschätzung der Gesamthärte vornehmen. Das ist aber gar nicht so wichtig. Wir werden noch sehen, dass die Summe aller vorhandenen Salze (gemessen über die elektrische Leitfähigkeit) wichtiger ist als die Gesamthärte.

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14. GH, Leitwert und osmotischer Druck

Wir messen also GH und/oder Leitfähigkeit, obwohl für den Fisch der osmotische Druck eigentlich viel interessanter ist. Dennoch sind diese Messungen in der Praxis meist gut verwertbar. Der Grund dafür ist das “Standardionenverhältnis”. Die Bezeichnung kommt von der Beobachtung, dass im Süßwasser die Relationen der einzelnen Ionen zueinander weltweit nur recht geringen Schwankungen unterliegen. Von wenigen Ausnahmen, wie den ostafrikanischen Grabenseen, einmal abgesehen. Einfach ausgedrückt bedeutet das, die Salzmischung ist weltweit fast identisch nur die Gesamtmenge variiert. Für aquaristische Zwecke ist diese Vereinfachung zulässig.

Messen wir also ein Wasser mit einer bestimmten GH, dann können wir durch diese Vereinfachung eine bestimmte Gesamtionenkonzentration postulieren. Je nach Abweichung vom Standardionenverhältnis kann sich dadurch natürlich ein Fehler einschleichen. Bei einer Leitwertmessung ist der zu erwartende Fehler deutlich geringer, da hier ja die Konzentrationen aller Ionen zum Messwert beitragen. Wir sind mit einer Leitwertmessung deutlich näher an der Wahrheit. Wenn auch nicht zu hundert Prozent.

Jedes Ion hat eine andere Grenzleitfähigkeit. Das ist auch zu erwarten, denn es gibt nicht nur Ionen mit verschiedenen Ladungszahlen, es hat auch jedes Ion seine eigene spezifische Molare Masse. All das führt zu unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Ionen (Ionos, griechisch für Wanderer) und damit zu spezifischen Leitfähigkeiten. Glücklicherweise schlägt sich das im aquaristisch relevanten Bereich nicht wirklich kriegsentscheidend nieder. Daher können wir mit einer Leitwertmessung tatsächlich eine ausreichend genaue Aussage über den osmotischen Druck treffen.

Einschätzung

Betrachten wir eine Messung im Brackwasser, dann haben wir eine GH, die nicht höher als im Süßwasser sein muss. Für die meisten Süßwasserfische wäre das trotzdem eine Katastrophe. Die Leitfähigkeitsmessung zeigt durch entsprechend hohe Werte die vermehrte Anwesenheit anderer Salze (hier: NaCl) an. Der Leitwert korreliert mit dem zu erwartenden osmotischen Druck.

Absolute Sicherheit würde natürlich nur eine direkte Messung des osmotischen Drucks bringen. Zum Glück können wir uns diesen Aufwand sparen. Bei einem Wasser mit dem Standardionenverhältnis liefert bereits ein GH-Test ein zufriedenstellendes Ergebnis. Wer sicher gehen will, führt eine (schnellere und billigere) Messung der Leitfähigkeit durch.

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15. Wie wirkt die Wasserhärte auf Fische?

Genau genommen, ist es weniger die Härte, die auf den Organismus Fisch einwirkt, sondern mehr die Konzentration aller gelösten Salze. Das Stichwort lautet Osmose.

Die Zellen aller Lebewesen (auch Fische) enthalten eine Zellflüssigkeit, das Cytosol. Dieses Cytosol enthält alle Salze, die die Zellen zum Stoffwechsel brauchen. Die Salzkonzentration, die bei den meisten Lebewesen sehr ähnlich ist, wird vom Organismus aktiv konstant gehalten. Der Vorgang nennt sich Osmoregulation. Da bei Süßwasserfischen innerhalb der Zellen eine höhere Salzkonzentration vorliegt als außerhalb, dringt durch den dann vorhandenen osmotischen Druck permanent Wasser durch die Zellmembran in die Zellen ein. Je größer der Konzentrationsunterschied zwischen Zelle und Wasser ist, desto größer ist auch der osmotische Druck und damit die Menge des eindringenden Wassers. In weichem Wasser mehr, in hartem Wasser weniger.

Ein Süßwasserfisch ist also mit einer großen Menge eindringenden Wassers konfrontiert. Damit seine Zellen nicht platzen, pumpt er dieses Wasser ständig wieder heraus. Der Fisch hat sich an diese Situation angepasst. Er kann inzwischen gar nicht mehr anders, als ständig Wasser gegen den osmotischen Druck aus seinem Körper herauszupumpen. Für ihn ist das kein Stress, sondern der Normalzustand. Das gilt für alle Süßwasserfische.

Größenunterschied

Interessanter Weise sind kleinwüchsige Arten von Wasserwerten außerhalb ihrer spezifischen Toleranzbereiche oft stärker betroffen als großwüchsige Arten. Dieser Umstand lässt sich leicht auf das Verhältnis Körperoberfläche zu Volumen zurückführen. Weil ein Fisch in Guppygröße bezogen auf sein Volumen eine viel größere Körperoberfläche hat als ein ausgewachsener Karpfen. Entsprechend stärker machen sich für diesen kleinen Fisch Veränderungen des osmotischen Drucks bemerkbar. Für ihn steigt das Stresslevel mit Erreichen der tolerierbaren Grenzwerte deutlich schneller an, als bei seinem voluminösen Kollegen.

Ungeeignete Wasserwerte werden gerne als “völlig überbewertet” bezeichnet. Dessen ungeachtet sind sie ein wichtiger Stressfaktor. Ein Fisch hat seine Physis an seinen Lebensraum angepasst. Je mehr Parameter seiner künstlichen Umgebung von den natürlichen Gegebenheiten abweichen, desto mehr Stress ist das Tier ausgesetzt. Stress wiederum macht die Tiere anfällig gegenüber Parasiten und Erkrankungen.

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16. Was geschieht mit einem Fisch in zu hartem Wasser?

Hartes Wasser übt auf die Zellen des Fisches einen geringeren osmotischen Druck aus. Es dringt dadurch weniger Wasser in den Fisch ein. Folgerichtig muss auch weniger wieder rausgepumpt werden. Was sich erst mal wie ein Vorteil anhört, hat unangenehme Folgen. Die Pumpmechanismen laufen nämlich unvermindert weiter. Dabei versuchen sie mehr Wasser aus den Zellen herauszupumpen, als eingedrungen ist. Im Extremfall kann das die Salzkonzentration in den Zellen erhöhen, ähnlich wie bei einer Dehydratation, was einen schwer einzuschätzenden Einfluss auf die Stoffwechselprozesse haben kann.

Bestimmt wird es den Fisch nicht gleich umbringen, aber es ist ein zusätzlicher Stressfaktor, von denen es in unseren Aquarien leider schon genug gibt. Das erhöht naturgemäß die Anfälligkeit gegenüber anderen Missständen und verkürzt damit die Lebenserwartung. Dazu trägt auch eine höhere Keimbelastung bei. Denn härtere Wässer haben tendenziell einen höheren pH-Wert, was die Vermehrung der Einzellerfauna begünstigt. Meist macht sich die Keimbelastung stärker bemerkbar, als die nicht ganz so optimale Wasserhärte. Hier kann ein UV-C Klärer wertvolle Hilfe leisten.

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17. Was geschieht mit einem Fisch in zu weichem Wasser?

Weil der osmotische Druck auf die Zellen größer ist, als es dem natürlichen Wert entspricht, dringt mehr Wasser ein und neigt dazu, das Cytosol zu verdünnen. Die Zellen müssen einen höheren Aufwand betreiben, um das Wasser wieder raus zu befördern. Auch hier bedeutet das für den Fisch Stress.

Mit dem Ausscheiden der zu großen Wassermenge verliert der Fisch zusätzlich Mineralien, die über die Nahrung wieder zugeführt werden müssen. Anderenfalls drohen Mangelerkrankungen, die erheblich kritischer zu bewerten sind als ein paar Härtegrade zu wenig. Zum Glück lässt sich dieses Manko durch hochwertiges (nicht hochpreisiges!) Futter relativ leicht beseitigen. Verabreichung der Mineralien über das Wasser funktioniert dagegen nicht. Dazu später mehr.

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18. Wie wirkt die Wasserhärte auf Pflanzen?

In abgeschwächter Form sind die Effekte ähnlich wie bei Fischen, jedoch haben Pflanzen normalerweise breitere Toleranzbereiche, was die Gesamtionenkonzentration und damit den osmotischen Druck angeht. Dennoch gibt es auch hier Arten, die in ganz weichem (oder ganz hartem) Wasser kümmern.

Viel wichtiger als die Gesamthärte ist für Pflanzen die Karbonathärte, also die Konzentration an Hydrogenkarbonat-Ionen (HCO3). Verantwortlich dafür ist das Säurebindungsvermögen des Hydrogenkarbonsts, welches im Gleichgewicht mit dem gelösten CO2 steht. In Gegenwart von Basen verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite des Hydrogenkarbonats:
CO2 + OH → HCO3
In Gegenwart von Säuren verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite des CO2:
HCO3 + H+ → H2O + CO2

Da Pflanzen für ihren Stoffwechsel CO2 benötigen, kann man daraus schlussfolgern, dass sie tendenziell in leicht saurem Milieu bessere Bedingungen vorfinden, da hier mit einer höheren CO2-Konzentration zu rechnen ist. Dennoch gibt es auch Pflanzen, die in alkalischem Wasser gut gedeihen. Dabei handelt es sich überwiegend um Arten, die die Fähigkeit der biogenen Entkalkung besitzen. Dabei geschieht folgendes:
2 HCO3 → CO32- + H20 + CO2
Das entstandene Karbonation fällt dabei häufig mit dem im Wasser vorhandenen Calcium als unlösliches Calciumcarbonat aus:
Ca2+ + CO32- → CaCO3
Dieser Vorgang ist erkennbar an einem weißen Belag aus Calciumcarbonat, der sich auf der Blattoberfläche bildet.

Weil die biogene Entkalkung (genau wie der Verbrauch von CO2) mit einem Anstieg des pH-Wertes einhergeht, empfiehlt sich für dichter bepflanzte Aquarien eine CO2-Düngung. Denn sie trägt auch zur Stabilisierung der Hydrogenkarbonatkonzentration bei. Die Hintergründe zur Einleitung von CO2 sind in meinem Text CO2 richtig dosieren beschrieben.

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19. Sind Leitfähigkeit und osmotischer Druck proportional zueinander?

In erster Näherung: Ja. Wenn wir jedoch genauer hinsehen, stellen wir fest, dass es sich dabei um eine Vereinfachung handelt. Denn die elektrische Leitfähigkeit hängt von Wert und Anzahl der elektrischen Ladungsträger (Ionen) ab. Der osmotische Druck hingegen resultiert aus der Summe aller gelösten Teilchen. Das müssen nicht zwangsläufig Ionen sein. In der aquaristischen Praxis ist dieser Anteil gegenüber der Ionenkonzentration glücklicherweise vernachlässigbar. Wir können den osmotischen Druck auf die Gesamtzahl der Ionen und damit auf die elektrische Leitfähigkeit zurückführen. Erhöht oder erniedrigt sich die Leitfähigkeit, und damit die Ionenzahl, dann erniedrigt oder erhöht sich auch der osmotische Druck. Das gilt so lange, wie das Ionenspektrum sich nicht verändert.

Eine Ausnahmesituation stellen Hausenthärtungsanlagen dar, in denen Calcium (Ca2+) und Magnesium (Mg2+) gegen Natrium (Na+) ausgetauscht werden. Weil Calcium und Magnesium zweiwertige Ionen sind, müssen sie durch die doppelte Menge des lediglich einwertigen Natrium ersetzt werden. Das Ionenspektrum wird geändert. Die Anzahl der Ladungen bleibt so konstant, aber die Anzahl der Ladungsträger (Ionen) erhöht sich. Denn mit der konstanten Anzahl der Ladungen bleibt auch die elektrische Leitfähigkeit unverändert. Der osmotische Druck in den Zellen des Fischs hingegen, der ja von der Anzahl der gelösten Teilchen des umgebenden Wassers abhängt, sinkt. Schlecht für Weichwasserfische.

Für die Pfleger von Weichwasserfischen bedeutet der Einsatz einer Hauswasserenthärtung also keinen Gewinn. Unabhängig von der nahezu unveränderten Leitfähigkeit ist der osmotische Druck höher und zusätzlich noch das Ionenspektrum verschoben. Für die Pfleger von Malawiaquarien stellt so ein Wasser hingegen eigentlich schon die Ideallösung dar. Schließlich ist das Wasser im Malawisee mit einem höheren Gehalt Natrium und einem geringeren an Calcium und Magnesium gesegnet. Genau das, was eine Hauswasserenthärtung liefert.

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20. Das sind Nachzuchten, die sind unser Wasser gewöhnt!

Nein. Nicht wirklich. Unsere Fische sind Organismen, die sich über mehrere Jahrtausende optimal an ihren natürlichen Lebensraum angepasst haben. Diese Anpassung schließt die Wasserwerte innerhalb der natürlichen Schwankungen ein. Bei manchen Fischen ist diese Schwankungsbreite eher groß, bei anderen eher klein. Das kann man nicht einfach über ein paar Generationen wegzüchten. Wenn das so einfach wäre, warum hat man dann noch keine süßwassertauglichen Heringe im Bodensee ausgesetzt? Oder Lachse, die man in Entenweihern großzieht? Oder frostfeste Koikarpfen? Das wäre bestimmt kommerziell interessant…

Damit ein Nachzucht-Fisch in einem Wasser leben kann, welches für die Naturform ungeeignet ist, müssen viele intrazelluläre Prozesse darauf abgestimmt werden. Die Salzkonzentration im Wasser bestimmt über den osmotischen Druck, der auf die Zellen einwirkt, die Menge des permanent eindringenden Wassers. Das fordert die körpereigene Osmoregulation heraus. Der Flüssigkeitshaushalt der Zellen wiederum hat Einfluss auf den Stoffwechsel, der ebenfalls mit der neuen Situation klarkommen muss. Die Natur braucht für derlei tiefgreifende Änderungen über das Werkzeug der Evolution sehr lange. Ein Züchter bedient sich der Auslese um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Allerdings geht es in unserem Beispiel nicht um andere Farbschläge oder Flossenformen, sondern um die Anpassung an einen bislang ungeeigneten Lebensraum.

Die meisten von uns kennen die Geschichten über Diskusfische, die angeblich auf hartes Wasser “umgezüchtet” wurden. Erstaunlicherweise ist es dem Züchter hingegen nicht gelungen die Tiere an energiesparendere Temperaturen zu gewöhnen, obwohl das seine Betriebskosten für die Zuchtanlage bestimmt spürbar senken würde. Schon irgendwie merkwürdig, oder nicht? Wer dieses Kapitel aufmerksam gelesen hat, weiß die Antwort.

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21. Gibt es Fische die hart und weich abkönnen?

Ja, die gibt es. Jeder weiß, dass Aale, Störe oder Lachse in ihrem Lebenszyklus zwischen Süß- und Meerwasser wechseln. Dabei muss ihr Körper mehr Anpassungsarbeit realisieren, als bei den meisten unserer Aquarienfische.

Es kommt immer darauf an, wie der Lebensraum der Fische sich über den Lebenszyklus ändert. Einerseits gibt es Arten, die zeitweilig in fast reinem Regenwasser und dann in brackigen Restwassertümpeln überleben müssen. Andererseits gibt es Spezialisten, deren Lebensraum fast keine jahreszeitlichen Schwankungen aufweist. Zusätzlich ist das Verbreitungsgebiet einer Art von Bedeutung. Vor allem Arten aus dem Unterlauf von Flüssen weisen eine bemerkenswerte Toleranz gegenüber schwankenden Härtegraden und Salzkonzentrationen auf.

Hier greift das Darwin’sche Prinzip: Je perfekter ein Organismus an eine spezifische Umgebung angepasst ist, desto empfindlicher reagiert er auf Änderungen. Genau so, wie sich ein Nahrungsspezialist mit neuem Futter schwer tut. Denn ein Panda wird auch kaum von seinem Bambus abzubringen sein.

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22. Unterschiedliches Wasser für Haltung und Zucht

Das kennt jeder. Zur Zucht braucht man “spezielles” Wasser, zum Halten nicht unbedingt. Das ist gar nicht so schwer zu verstehen. Es ist einfach so, dass das Toleranzfenster bezüglich des Wassers bei einem fertig entwickelten Fisch größer ist, als bei dessen Laich. Dabei ist die Härte eher sekundär. Viel wichtiger ist der Gesamtionengehalt, den wir über die elektrische Leitfähigkeit beurteilen können.

Meist ist die Laichzeit mit der Regenzeit verbunden. Daraus resultieren oft Wasserwerte, die nur innerhalb sehr geringer Toleranzen schwanken. Der osmotische Druck im Ei ist genau so gering, dass es sich gerade vollständig aufbläht ohne zu platzen. Andererseits ist er mindestens so groß, dass es nicht zusammenschrumpelt. Im Gegensatz zum fertig entwickelten Fisch haben die Eier keine Osmoregulation. Das engt den Bereich ein. Auch hier gibt es Arten, die einen großen und Arten, die einen kleinen Toleranzbereich haben. Das gilt auch für die Nachzucht.

Der erwachsene Fisch hingegen lebt nicht nur während der Regenzeit, sondern das ganze Jahr. Folgerichtig braucht er einen deutlich größeren Toleranzbereich als sein Laich. Für die reine Hälterung genügt es daher völlig, ein Wasser innerhalb des ganzjährigen Toleranzbereichs anzubieten. Für die Zucht muss es dann schon etwas genauer sein.

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23. Aufhärten

Grundsätzlich ist Aufhärten recht einfach zu bewerkstelligen. Weil der Handel ein reiches Sortiment an Aufhärtesalzen anbietet. Man kann sich aber auch recht einfach (und billiger) selbst behelfen, denn die käuflichen Präparate greifen auf bekannte Grundchemikalien zurück.

Um die Gesamthärte anzuheben, genügt es eine Handvoll Gips (Calciumsulfat, CaSO4) in einen Eimer warmes Wasser einzurühren und über Nacht stehen zu lassen. Das dann klare Wasser härtet Aquarienwasser auf. Der Bodensatz ist danach immer noch Gips und kann zum erneuten Ansetzen verwendet werden. Um näher an die natürlichen Gegebenheiten ranzukommen, kann man noch ein wenig Bittersalz (Magnesiumsulfat, MgSO4) zugeben. Perfektionisten stellen ein Ca:Mg-Verhältnis von 2:1 ein.

Die Karbonathärte lässt sich ähnlich bequem anheben, indem man Natriumhydrogencarbonat (Speisesoda, Na2CO3) zu dosiert. Genau genommen hebt man damit das SBV4,3 an, aber das hatten wir schon. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die GH nicht beeinflusst wird.

Wer mag, kann die ganze Aktion schlussendlich durch das Hinzufügen von Spurenelementen abrunden. Notwendig ist das allerdings nicht. Die Begründung steht weiter unten.

Alle Maßnahmen haben eins gemeinsam: Sie führen zu einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit. Schließlich haben wir Salze hinzugefügt, wodurch die Gesamtmenge der Ionen steigt.

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24. Enthärten

Die bekanntesten Verfahren, um die Härte zu reduzieren, sind das Verschneiden mit Regenwasser, die Umkehrosmose oder die Vollentsalzung. Welche dieser Methoden sinnvoll ist, muss im Einzelfall entschieden werden. Jede hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Mit steigenden Wassermengen rücken die Betriebskosten natürlich in den Vordergrund. Bei Regenwasser ist meist die verfügbare Menge begrenzt. Die einzelnen Verfahren sollen in diesem Text nicht beschrieben werden, da dies den Rahmen sprengen würde.

Der wichtigste Punkt bei der Enthärtung ist die Senkung der Gesamtionenkonzentration, was über eine Messung der elektrischen Leitfähigkeit einfach kontrolliert werden kann. Der Effekt ist eine Veränderung des osmotischen Drucks, wie bereits oben beschrieben.

In manchen Hausinstallationen befindet sich eine Enthärtungsanlage. Diese sogenannten Neutraltauscher enthalten ein Ionentauscherharz, welches Calcium und Magnesium (und auch einige andere Metalle) gegen Natrium austauscht. Dadurch sinkt die Gesamthärte, der Natriumgehalt steigt. Weil Anionen nicht angetastet werden, bleibt die Hydrogenkarbonatkonzentration (was wir als KH messen) konstant. Daraus ergibt sich anschließend der erstaunliche, aber logische Effekt, dass die Karbonathärte größer als die Gesamthärte zu sein scheint. Für Malawi-Aquarien ist dieses Wasser perfekt.

Alle anderen sprechen von einem “verschobenen Ionenverhältnis”. In der Praxis ist das weniger schlimm, als es scheint. Viel wichtiger (und ärgerlicher) ist die Tatsache, dass einerseits der Gesamtwert der Ladungsträger unverändert ist. Man erkennt das an der nahezu unveränderten Leitfähigkeit. Andererseits ist die Gesamtzahl der Teilchen (Ionen) jedoch angestiegen. Für Weichwasserfische ist dieses Wasser, vom osmotischen Druck betrachtet, schlechter als im “unenthärteten” Zustand. Fazit: Ein Neutraltauscher führt keine fischtaugliche Enthärtung durch. Denn er tauscht lediglich für die Hausinstallation ungünstige Ionen gegen andere aus. Für Bewohner des Malawisees allerdings ist genau das der Idealfall.

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Tipp:

Vor allem bei Fischen in weichem Wasser werden gerne Mineralien zudosiert. Schließlich enthält dieses Wasser wenig Salze und damit auch wenig Mineralien. Also verabreicht man dem Fisch folgerichtig diese benötigten Spurenelemente über die Wassersäule. Glaubt man. Dummerweise wissen die Fische das so gar nicht zu würdigen.

Das hat auch einen Grund: Weil Süßwasserfische nicht trinken. Sie nehmen Mineralien primär über die feste Nahrung auf. Genau wie wir. Ist auch ganz leicht zu verstehen. Im Wasser sind vergleichsweise wenige Mineralien gelöst. Diese zu filtern und zu konzentrieren ist nur mit erheblichem Energieaufwand möglich. Die feste Nahrung (pflanzlich oder tierisch) enthält in ihren Tier- oder Pflanzenzellen eine ungleich höhere Konzentration an Mineralien. Eine hochwertige, naturbelassene Ernährung (Frost-, Lebendfutter, Gemüse) ist das Beste, was man seinen Fischen antun kann. Wer unbedingt will, kann dieses Futter zusätzlich mit Mineralien anreichern. Dann kommen sie wenigstens IM Fisch an.

Merke:

Erkrankungen, die sich auf Mineralmangel zurückführen lassen, haben IMMER ihre Ursache in minderwertigem oder ungeeignetem Futter. Diese Tatsache wird sich auch dann nicht ändern, wenn man sie entrüstet zurück weist.

Wer das weiß, amüsiert sich natürlich prächtig über die Versuche anderer Aquarianer, das mühsam enthärtete (entsalzte) Wasser durch erneutes Aufsalzen zu “verbessern”. Nutznießer ist der Handel, der nicht müde wird dem sorgenvollen Aquarianer unzählige Mittelchen für jede Lebenslage anzubieten. Wer sich eine Weile mit dieser Thematik beschäftigt, wird erkennen, dass die meisten Probleme in der Aquaristik nicht daher kommen, dass etwas im Wasser fehlt, sondern dass irgend welche Substanzen im Überschuss vorhanden ist.

Bei Pflanzen sieht es natürlich anders aus. Die nehmen ihre Nahrung aus der Wassersäule oder dem Boden auf. Wenn man also Mineralien zu dosieren möchte, dann als Dünger. Dann macht es wenigstens Sinn.

top

Für Anregungen und inhaltliche Wünsche zu diesem Text bin ich dankbar.
Ich habe versucht, die Zusammenhänge allgemeinverständlich zu formulieren.
Falls dennoch Klärungsbedarf besteht, werde ich dem gerne nachkommen.

 

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Letzte Änderung: 14. Dezember 2018

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