Water Parameters(1): pH, GH, KH and CO2 (수질 변수: pH, GH, KH, CO2 이해하기)

Water Parameters: Understanding pH, GH, KH, CO2, and others

수질 변수: pH, GH, KH, CO2 등 이해하기

 

 

Water chemistry is one of the most misunderstood areas of shrimp-keeping, especially when it comes the pH, GH/KH, and the KH-pH relationship.

The GH/KH water test kit is often the most neglected kit, and, hence, arguably, the most neglected part of the water chemistry.

To get started let's talk briefly about what each of these are.

수화학은 새우 사육에서 가장 제대로 이해하지 못하는 분야 중 하나이다. 특히, pH, GH/KH, 그리고 KH-pH 관계에 대해서.

GH/KH 테스트기는 가장 많이 외면당한다. 그러한 이유로 틀림없이, 수화학에서 가장 도외시되는 부분이다.

이 부분에 대해서 각각 간단히 알아보자.

GH (General Hardness - Gesamthärte in German)

This is a measure of the amount of Magnesium (Mg2+) and Calcium (Ca2+) ions in water.

When we refer to water as being "soft" or "hard," we are referring to the GH.

Soft: 0 ~ 75 mg/L(ppm)

Hard: 151 ~300 mg/L(ppm)

It is measured in German degrees of hardness (dH). One dH is approximately 17.5 mg/L (ppm).

ppm: 1/1,000,000

GH(일반 경도)

이것은 물에 녹아있는 마그네슘 양이온과 칼슘 양이온의 양을 나타내는 수치이다.

우리가 단물과 센물을 언급할 때, 우리는 GH를  말한다.

연수 (Soft) : 0 ~ 75 mg/L(ppm)

경수 (Hard) : 151 ~300 mg/L(ppm)

이것이 독일식 경도수치(dH)이다.  1 dH(도)는 약 17.5mg/L (ppm)이다.

ppm(피피엠): 100만분율. 어떤 양이 전체의 100만분의 몇을 차지하는가를 나타낼 때 사용된다.

 

Figure. 1. General Hardness Table

일반적인 경도 표

 

 

KH (Carbonate Hardness - Karbonathärte in German)

Carbonate Hardness measures the amount of carbonates and bicarbonates in water, expressed in German degrees of hardness (dKH). 

The term 'hardness' in KH is somewhat confusing because it does not actually measure hardness, but rather the alkalinity (buffering capacity - the ability to neutralize acids) of a solution to resist a pH change. 

Bicarbonate acts to accept acid.

e.g. HCO3-  +  H+ →  H2CO3  →  CO2 + H2O

The higher the KH, the more stable and resistant your water is to pH swings. 

A KH of 2-3dKH is generally accepted as the minimum to maintain a stable pH.

KH (탄산경도)

탄산경도는 물에 녹아있는 탄산염과 중탄산염 양을 측정한다. 독일식 경도(dKH)로 표현한다.

KH에서 '경도'의 용어는 다소 혼동스럽다. 왜냐하면 실제의 경도 수치가 아니라  pH의 변화를 줄이려는 용액의 알칼리도(완충용량 - 산을 중화시키려는 능력)이다.

중탄산염은  산을 받아 들이는 작용을 수행한다.

예) HCO3-  +  H+ →  H2CO3  →  CO2 + H2O

KH가 높을 수록, 물의 pH변화가 적어 안정적이다.

2-3dKH의 KH는 보통 안정된 pH를 유지하기 위한 최소로서 받아들여진다.

 

pH (Per Hydrogen)

pH is the measure of the balance of Hydrogen (H+) and Hydroxide (OH-) ions in water. 

The pH scale goes from 0 to 14. 

As most of us know, a pH reading of 7.0 means that the water is neutral, with readings from 0-6.9 as being Acidic, and from 7.1-14 being Basic.

pH is also a function of KH and CO2 concentration. 

That is, we can determine the amount of CO2 (mg/L or ppm) in the water if we know the pH and KH values. 

In aquarium applications, the pH will fluctuate when we add CO2, while KH remains stable.

pH(수소이온농도)

pH는 물에서 수소이온과 수산화이온의 균형 수치이다.

pH의 범위는 0-14이다.

우리가 알고있는 것 처럼, 7.0은 물이 중성임을 의미하고, 0-6.9는 산성 7.1-14.0은 염기성이다.

pH는 또한 KH와 CO2의 농도 함수이다.

즉, 우리가 만약 pH와 KH의 값을 알고 있다면, 물속의 CO2((이산화탄소)mg/L or ppm) 양을 결정할 수 있다.

어항관리에서, 이산화탄소가 추가되면, pH는 변동하는 반면 KH는 안정적일 것이다.

Carbon Dioxide (CO2)

Carbon dioxide is an integral part of water chemistry. 

CO2 exists in water in far greater concentration than either oxygen and nitrogen combined (70:2:1). 

We often think of injecting CO2 to increase the growth rate of plants in our tanks. 

However, its direct relationship with KH and pH should be understood as well. 

When carbon dioxide is dissolved in water, some of the gas becomes carbonic acid, increasing the amount of acids, and lowers the pH in an aquarium. 

CO2(Injected carbon dioxide)＋H2O(water in the tank) → H2CO3(carbonic acid)  

The amount of carbonates (KH) present in the water will determine how far the pH will drop. 

Carbonates present in the water will buffer (neutralize) the carbonic acid released when CO2 is injected, therefore, buffering the pH.

이산화탄소

이산화탄소는 수화학에서 필수적인 부분이다.

이산화탄소는 물속에서 산소와 질소의 합보다 훨씬 더 높은 농도로 존재한다. (70:2:1)

우리는 자주 우리의 어항에 수초의 생장 속도를 증가 시키기 위해서 이산화탄소의 주입을 생각한다.

그러나,  KH와 pH간의 직접적인 관계를 잘 이해해야 한다.

이산화탄소를 물속에 녹일 때, 일부는 탄산이 된다. 그럼 산의 양이 증가하고 따라서 수조의 pH는 더 낮아 진다. 

CO2(주입한 이산화탄소)＋H2O(수조안의 물) → H2CO3(탄산)

물속에 있는 탄산염의 양(KH)은 얼마나 더 pH를 낮출 것인가를 결정할 것이다.

물속에 있는 탄산염은 이산화탄소가 주입 됐을 때 탄산의 증가를 완충(중화)할 것이다. 그러므로 pH를 완충(중화)한다.

  

Figure 2.  Relationship of between pH / KH and CO2
pH/KH와 이산화탄소 사이의 관계도

How to understand this table.

표 이해하기

1. the numbers of next to pH mean the value of the concentration of pH

2. the numbers of below KH mean the value of the concentration of KH

3. except for those numbers, all numbers means the amount of dissolved carbon oxide in the relationship between pH and KH (Unit is mg/L or ppm)

1. pH 옆에 써있는 숫자는 pH농도를 의미한다.

2. KH 밑에 써있는 숫자는 KH의 농도를 뜻한다.

3, 그것을 제외한 나머지 숫자 들은 모두 그 pH와 KH 환경에서 물속에 녹는 이산화탄소의 양을 뜻한다. (단위는 mg/L 또는 ppm)

For instance,

When the pH is 7.0 and KH is 4.0, how much CO2 is dissolved in 2 liters of water?

Solution: if you find the value of CO2 in the pH is 7.0 and KH is 4.0, then you can know the value of dissolved carbon dioxide is 11.8. However, its value means the amount of carbon oxide per 1 litter. Hence, you should multiply 2. then, you can get 23.6mg/ 2 litter.

 

예시 하나를 들자면

pH가 7.0 이고 KH가 4.0일 때 물 2리터에 녹는 CO2의 양은?

풀이: pH가 7.0이고 KH가 4.0일 때를 표에서 찾으면 11.8이라는 수치가 나온다. 하지만 그수치는 물 1L에 녹는 이산화탄소의 양을 뜻한다. 여기에 나온 문제는 물 2L에 녹는 이산화탄소의 양이기 때문에 11.8  * 2를 하면 답은 23.6mg/2L

Adjusting GH/KH/pH

Due to the relationship between these three measures of water chemistry, applying methods to lower or raise one aspect will usually have an effect on another.

Below, I've outlined the most common methods to lower/raise GH, KH, and pH.

GH/KH/pH 조절하기

이 수화학의 세 가지 수치들 사이의 관계 때문에 한 변수를 올리거나 내리는 방법을 이용한다면, 보통 다른 요소에 영향을 끼칠 것이다.

아래, GH, KH 그리고 pH를 올리거나 내리기 위한 가장 흔한 방법을 서술해놓았다.

 

 

 

 

Reference

 

http://www.shrimpnow.com/content.php/133-Water-Parameters-pH-GH-KH-NO3-CO2

2019/01/31 - [Fish (물생활)/Knowledge (지식)] - Water Parameters(2): TDS (수질 변수: 총용존 고형물 이해하기)