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.

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

 

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

 GH/KH 테스트기는 가장 자주 무시되어진다. 그러한 이유로 틀림없이, 수화학에서 가장 도외시되는 부분이다.


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

이부분에 대해서 각각 간단히 이야기 해보자.!

 

 


GH (General Hardness - Gesamthärte in German)

GH(일반 경도)

 

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

이것은 물안에 녹아있는 마그네슘 양이온과 칼슘 양이온의 양을 나타내는 수치이다.

 

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

우리가 단물과 센물을 언급할 때 우리는 GH를  언급한다.

※ 연수 (Soft) : 0 ~ 75 mg/L(ppm)

    경수 (Hard) : 151 ~300 mg/L(ppm)

 

 It is measured in German degrees of hardness (dH). One dH is approximately 17.5 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)
KH(탄산경도)


Carbonate Hardness measures the amount of carbonates and bicarbonates in water, expressed in German degrees of hardness (dKH).
탄산경도는 물속에 있는 탄산염과 중탄산염 양을 측정한다. 독일식 경도(dKH)로 표현된다.


The term 'hardness' in KH is somewhat confusing because it does not actually measure hardness, but rather the alkalinity (buffering capacity - ability to neutralize acids) of a solution to resist a pH change.
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 수행!
  예) HCO3-  +  H+ →  H2CO3  →  CO2 + H2O

 

The higher the KH, the more stable and resistant your water is to pH swings.
높은 KH는 너의 물의 pH변화에 좀더 저항하고 안정적이다.

 

A KH of 2-3dKH is generally accepted as the minimum to maintain a stable pH.
2~3dKH의 KH는 보통 안정된 pH를 유지하기 위한 최소로서 받아들여진다.

 


pH (Per Hydrogen)
pH(수소이온농도)

 

pH is the measure of the balance of Hydrogen (H+) and Hydroxide (OH-) ions in water.
pH는 물속에 수소이온과 수산화이온의 균형 수치이다.

 

The pH scale goes from 0-14.
pH의 범위는 0-14이다.

 

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

 

pH is also a function of KH and CO2 concentration.
pH는 또한 KH와 CO2의 농도 역할을 한다.

 

That is, we can determine the amount of CO2 (mg/L or ppm) in the water if we know the pH and KH values.
즉, 우리가 만약 pH와 KH의 값을 알고 있다면, 물속에 CO2((이산화탄소)mg/L or ppm)의 양을 결정할 수 있다.

 

In aquarium applications, the pH will fluctuate when we add CO2, while KH remains stable.
어항관리에서 KH가 안정적으로 유지되는동안 이산화탄소를 넣게 된면 pH는 변동할 것이다.

 

 

Carbon Dioxide (CO2)
이산화탄소

 

Carbon dioxide is not named in the title of this article, but it, too, has an integral part of water chemistry.
이산화탄소는 이 기사의 제목에 없지만, 이것 또한 수화학의 필수항목이다.

 

CO2 exists in water in far great concentration than either oxygen and nitrogen combined (70:2:1).
이산화탄소는 물속에서 각각의 산소와 질소의 결합보다 훨씬 더 높은 농도로 존재한다.(70:2:1)

 

※아마도 여기서 말하는 각각의 산소와 질소의 결합이라는 것은 홑원소 물질을 뜻하는 것 같다.

   산소(O2), 질소(N2)
   즉 (70:2:1 = 이산화탄소 : 산소 : 질소)  MAYBE.....ㅋㅋㅋ

 

We often think of injecting CO2 to increase the growth rate of plants in our tanks.
우리는 자주 우리의 어항에 수초의 생장 속도를 증가 시키기 위해서 이산화탄소의 주입을 자주 생각한다.

 

However, its direct relationship with KH and pH should be understood as well.
그러나,  KH와 pH간의 관계를 잘 이해해야 한다.

 

Without going too much into chemical processes, when carbon dioxide is dissolved in water, it becomes carbonic acid, increasing the amount of acids, and lowers the pH in an aquarium.
이산화탄소를 물속에 녹일 때 화학적 작용이 없다면, 그것은 탄산이 된다. 그럼 산의 양이 증가하고 따라서 수조의 pH는 더 낮아 진다.

 

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

 

The amount of carbonates (KH) present in the water will determine how far the pH will drop.
물속에 있는 탄산염의 양(KH)은 얼마나 더 pH를 낮출 것인가를 결정할 것이다.

 

Carbonates present in the water will buffer (neutralize) the carbonic acid released when CO2 is injected, therefore, buffering the pH.
물속에 있는 탄산염은 이산화탄소가 주입 됬을 때 탄산의 증가를 완충(중화)할 것이다. 그러므로 pH를 완충(중화)한다.
  
  중요하니깐 다시 한번 반복하겠다.
※중탄산염은  산을 받아 들이는 작용을 수행!
  예) HCO3-  +  H+ →  H2CO3  →  CO2 + H2O

 


 

Figure 2. Relationship chart pH / KH and CO2
pH/KH 그리고 이산화탄소의 관계도

 

 

 

 

 

 

※표 읽는법 !!!


1. pH 옆에 써있는 6.0~8.0 까지의 숫자는 pH농도를 의미한다.

2. KH 밑에 써있는 0.5부터 ~ 20.0은 KH의 농도를 뜻한다.

3, 그것을 제외한 나머지 숫자 들은 모두 그 pH와 KH 환경에서 물속에 녹는 이산화탄소의 양을 뜻한다.

   (단위는 mg/L 또는 ppm)


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 23.6mg인데

         이 수치를 해석해보면 23.6mg의 이산화탄소가 물 2리터에 녹아있다는 뜻이다. 

 

 

 

Adjusting GH/KH/pH

GH/KH/pH 조절하기


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

이 수화학의 세가지 수치들 사이의 관계 때문에 한가지를 올리거나 내리는 방법을 이용한다면 보통 다른 요소에 영향을 끼칠 것이다.


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

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

 

 

 

 

 

 

 

Total Dissolved Solids(TDS) : 총용존 고형물

TDS란: "물속에 녹아있는 고형물질의 총량"을 의미한다.

           

  1.대체로 물속에 있는 유익한 미네랄 성분인 칼슘, 마그네슘, 염소 및 황산이온등의 TDS가 녹아있는데 이런 고형물질이 얼마나 녹아있는가를 재는 기기가 TDS측정기이다.

 

 

  2. TDS 측정원리: TDS를 측정한다는 말은 물속의 무기물과 유기물의 총량을 측정한다는 말로서,TDS수치가 높다는 것은 그것이 유익하든 무익하든 상관없이 많은 물질이 녹아있다는 것을 의미한다.참고로 경도는(먹는 물 관리법상 측정기본항목) 물중의 칼슘과 마그네슘의 총량을 말하므로 TDS에 포함되고,증발잔류물(먹는 물 관리법상 측정기본항목)은 TDS의 주성분인 무기물질과 토사,흙등을 함유한 양을 의미한다.


측정원리는 측정기의 끝에 있는 감응센서 2개 사이를 흐르는 전기의 양에 의하여 TDS 수치가 변화하는데 그것은 물속에 이온물질이 많을수록 전기가 흐르는 양이 크기 때문이다. 즉 이온물질이 많으면 전기가 잘흐르게 되고 높은 수치를 나타내게 된다. 예를들면 거의 0(Zero)에 가까운 물인 증류수나 역삼투막 통과 물에 우유나 고칼슘오렌지쥬스를 몇방울 투입후 측정하면 300-500ppm과 같은 높은 수치를 보이는 것도 우유나 쥬스에 이온물질이 많기 때문이다.

 

  3. TDS 측정값의 의미: TDS는 순수(증류수)의 개념에서 보면 매우 중요한 의미를 갖게 된다.순수는 무기물이든 유기물이든 최고

로 적은 즉 거의 없는 것이 가장 좋기때문이다. 순수한 물은 거의 전기절연체이기 때문에 TDS가 0(Zero)에 가까운 수치로 나타나지만 순수한 물과 산소이외의 다른 물질들을 포함하고 있는 물은 TDS가 높게 나타나게 된다. 먹는 물에서 가장 많은 무기물질은 칼슘과 같은 물질로서 이 물질들이 적당히 함유되어 있어야 물맛이 좋다.


물속에는 유익한 미네랄 성분인 철/마그네슘/칼슘이온등의 TDS가 약100mg/L 함유되어 있는데 이런 수치는 물의 맛을 좋게할 뿐만 아니라 인체에 오히려 유익하다.


TDS수치가 높다고해서 나쁜 물은 아니며,물속에 녹아있는 물질이 무엇인지는 정확한 수질검사를 해야만 알 수 있다.
물맛이 좋은 적당한 TDS값이 얼마인지는 정확히 제시되어 있지 않으며,다만 약 40-100mg/L 정도로 추정하고 있다.

 

4. 대략적 TDS 수치 : *수돗물: 40-200 ppm(mg/L)   *역삼투: 3-200ppm(mg/L)
                            *낙동강물: 100-170ppm(mg/L)  *바닷물:20,000ppm(mg/L)
                            *우유(일반 TDS로 측정불가): (3,500ppm)
                            *지하수: 30-1,000ppm(mg/L)   *어항물: 약350ppm(mg/L)
                            *쥬스류: 3,000mg/L(ppm)      *생수:  40-130ppm(mg/L)

 

 

5. 수돗물등의 적당한 TDS수치는?
: 현재 적당한 값이 얼마인지는 정확히 제시되어 있지 않으며(약 40-100mg/L로 추정), 우리나라 수돗물의 증발잔류량 값이 50-250mm/L (기준:500mg/L 이하: 먹는 물 관리법중 먹는 물의 수질기준)정도이고 그중 50-60%정도가 TDS값이다.
재삼 강조한다면, TDS수치가 높다고 해서 나쁜 물이 아니며,물속에 녹아있는 물질이 얼마나/무엇인지가 중요하며 정확한 수질검사를 해야만 알 수 있다.

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