Gesamthärte GH
Die Wasserhärte wird prinzipiell unterschieden in Gesamthärte (GH) und in Carbonathärte (KH). Obwohl die Angabe in „Deutsche Grad (°d) eigentlich unkorrekt und veraltet ist, wird diese im allgemeinen Sprachgebrauch, und somit auch in der Aquaristik, noch angewandt, wobei auf das „d“ allerdings auch oft bei der Angabe verzichtet wird. Somit sind Angaben wie z. B. 18°d GH und 10°KH“ durchaus üblich, aber eigentlich nicht korrekt. Per Definition gibt die Gesamthärte die Summe der sogenannten „Erdalkali“-Ionen, Calcium-, Magnesium-, Strontium- und Barium-Ionen, in mmol/l an. Hierbei entsprechen 1 mmol/l Erdalkali-Ionen gleich 5,6°GH. Somit ist es möglich aus der Angabe der Summe der Erdalkali-Ionen die Gesamthärte eines Wassers rein rechnerich zu ermitteln. Der umgekehrte Weg ist leider nicht möglich, da hierzu das Verhältnis der Erdalkali-Ionen zueinander bekannt sein muss. Also bleiben wir auch hier bei der durchaus üblichen Bezeichnung °GH für die Gesamthärte. Da in den meisten natürlichen Gewässern der Anteil an Barium- und Strontium-Inonen vernachlässigt werden kann, wird in der Aquaristik angenommen, dass die Gesamthärte die Summe der Calcium- und Magnesium-Ionen eines Wassers angibt und somit einen recht guten Eindruck über den Gesamtsalzgehalt eines Wassers vermittelt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle Erdalkali-Ionen sogenannte zweiwertige Kationen sind, die korrekte Schreibweise für das Calcium-Ion also Ca2+ und für das Magnesium-Ion Mg2+ ist. Ebenso sei darauf hingewiesen, dass in anderen Ländern andere Bezeichnungen mit abweichenden Dimensionen üblich sind, was die Umsetzung von internationalen Literaturangaben in deutsche Verhältnisse oftmals schwierig macht. In Deutschland sind seit Anfang 2007 drei Härtebereiche wie folgt definiert: „weich“ für Wasser mit einer Gesamthärte von unter 8,4 °GH“, mittel“ mit einer Gesamthärte von 8,4 °GH bis 14 °GH und „hart“ für eine Gesamthärte von über 14 °GH. Die Bedeutung der Gesamthärte wird in der Aquaristik allerdings oft überschätzt, so dass Erfolg oder Misserfolg in den meisten Fällen von anderen wichtigen Faktoren, wie z. B. Gehalt an Sauerstoff, Kohlendioxid, Eisen, etc. abhängig ist. Lediglich beim Umsetzen von Fischen sollte die Anpassung an Wasser unterschiedlicher Gesamthärte langsam vorgenommen werden, da es sonst durch unterschiedliche Salzgehalte zu Beeinträchtigungen, wenn nicht gar Verlusten führen kann. Grenzwerte für die Gesamthärte sind im Bereich Aquaristik nicht definiert, da alle Härtebereiche unseres Trinkwassers bei der reinen Pflege von Fischen im Aquarium problemlos toleriert wird. Werden jedoch Zuchterfolge angestrebt, so ist es unerlässlich das Wasser an die Wasserwerte des natürlichen Vorkommens der jeweiligen Fische anzupassen.
Carbonathärte KH
Obwohl die fachlich richtige Schreibweise Carbonathärte ist, wird im allgemeinen Gebrauch auch noch die Schreibweise Karbonathärte erhalten, wodurch sich die Abkürzung „KH“ ergibt. Die Dimensionsangabe ist „deutsche Grad Karbonathärte“, abgekürzt „°d KH“, wobei im Allgemeinen auf die Angabe des „d“ verzichtet wird, also Angaben wie z. B. 3,5 °KH durchaus üblich sind. Als Bildner der Carbonathärte sind die Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen (CO32– bzw. HCO3–) definiert, für welche die äquivalente Menge an Calcium- oder Magnesium-Ionen vorhanden sind. Da die Summe der 2-wertigen Calcium- und Magnesium-Kationen als Bildner der Gesamthärte definiert sind, sollte es unmöglich sein, dass die Carbonathärte höher als die Gesamthärte ist. In der Praxis kann es jedoch vorkommen, dass der Wert für die Carbonathärte höher liegt als der Wert für die Gesamthärte. Der Grund hierfür ist in den allgemein üblichen Bestimmungsmethoden der Gesamthärte und der Carbonathärte zu finden. Wie oben angegeben ist die Gesamthärte definitionsgemäß die Summer der 2-wertigen Calcium- und Magnesium-Kationen. Bei der Analyse der Gesamthärte werden also nur 2-wertige Kationen erfasst. Bei der Analyse der Carbonathärte, wird per Zugabe der Verbrauch an Salzsäure bis zu einem pH-Wert von 4,3 ermittelt, wobei nahezu alle im Wasser enthaltenen Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen erfasst werden. Hierbei ist es jedoch unerheblich, an welche Kationen die Anionen als Bildner der Carbonathärte gebunden sind. Bei dieser Art der Bestimmung werden also auch die Verbindungen erfasst, deren Carbonat- und Hydrogencarbonat-Anionen nicht an 2-wertige Kationen der Erdalkalimetalle gebunden sind, wie dies z.B. bei Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3), Natriumcarbonat (Na2CO3), Kaliumcarbonat (K2CO3), etc. der Fall ist. Wird die Carbonathärte höher als die Gesamthärte gemessen, so wird die Carbonathärte gleich der Gesamthärte gesetzt, um den beiden Definitionen genüge zu tun, obwohl die in diesem Fall nicht angegebenen Mengen an Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen selbstverständlich auch die Eigensachaften des Wassers beeinflussen. Obwohl das oben geschilderte Szenario eher selten auftritt, da in den meisten Gewässern die Carbonathärte ca. 80% der Gesamthärte ausmacht, ist die bei Chemikern übliche Definition als „Säurebindevermögens“ oder als „Säurekapazität“ die elegantere. Hierbei wird nach der gleichen Methode gemessen, allerdings das Ergebnis als „Säurekapazität bis pH 4,3 in mmol/l „angegeben. Wird hierzu auch noch das Ergebnis der Gesamthärtemessung in mmol Erdalkali-Ionen per Liter angegeben, so beschreiben beide Werte zusammen genau die Eigenschaften des gemessenen Wassers.
Die Carbonathärte ist von außerordentlicher Bedeutung für die Eigenschaften des Aquarienwassers, wobei zuerst festgestellt werden muss, dass die Komponenten zur Bildung der Carbonathärte alkalisch reagieren. Hieraus ergibt sich, dass Gewässer mit hoher Carbonathärte einen eher höheren pH-Wert aufweisen, wogegen Gewässer mit einer geringen Carbonathärte eher zu niedrigen pH-Werten tendieren, da hier der Einfluss der Kohlensäure überwiegt. Wässer mit hoher Carbonathärte sind gut gegen ein gefährliches Ansteigen des pH-Wertes geschützt. Ist im Wasser nicht mehr genügend Kohlensäure, resp. CO2 enthalten, so steigt der pH-Wert an. Ab einem pH-Wert von 7-8 setzt nun ein Vorgang ein der sich mit nachfolgender Gleichung darstellen läßt: Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2CO3. In Worten: Calciumhydrogencarbonat wird in Calciumcarbonat, welches in Wasser unlöslich ist, umgewandelt, wobei Kohlensäure entsteht. Durch diesen Vorgang wird dem Wasser der alkalisch wirkende Bildner der Carbonathärte entzogen, bei gleichzeitiger Anhebung der sauren Komponente Kohlensäure. Beide Vorgänge wirken einem unkontrollierten und spontanen Anstieg des pH-Wertes entgegen und man spricht von der Pufferwirkung des Calciumhydrogencarbonates. Dieser Vorgang lässt sich ganz leicht feststellen. Wird bemerkt, dass die Carbonathärte von selbst, ohne weiteres Zutun fällt, so deutet dies auf einen Mangel an CO2, resp. Kohlensäure hin. Wird dann nicht entsprechend durch geeignete Maßnahmen reagiert, wird das gesamte Calciumhydrogencarbonat durch diesen Vorgang verbraucht, es fehlt also die Pufferwirkung und der pH-Wert steigt ungebremst auf pH-Werte über pH 8 an. Oben geschilderte Tatsachen erklären auch, warum Wässer mit niedriger Carbonathärte, kleiner als 3 °KH, als sehr labil gelten. Leidet das Wasser unter CO2-Mangel, so ist bald die Pufferwirkung des Calciumhydrogencarbonates verbraucht und es kommt zum unkontrollierten Anstieg des pH-Wertes. Auf der anderen Seite ist es aber auch verständlich, dass schon geringe Zugaben von CO2 ausreichen, um die saure Komponente überwiegen zu lassen, was sich durch ein gefährliches „Abrutschen“ des pH-Wertes äußert. Folglich ist es ratsam, vor allen Dingen bei Wässern mit niedriger Carbonathärte, auch den pH-Wert in regelmäßigen Abständen zu prüfen.