De Cation Exchange Capacity (vanaf nu CEC) is de waarde van een substraat analyse wat aangeeft welke capaciteit het substraat heeft om kationen (positief geladen opgeloste deeltjes.) vast te houden. De CEC waarde van de bodem komt eigelijk geheel van de klei en organisch materiaal (humus) in die in de bodem zit. Klei heeft een redelijke CEC waarde ( zeg tussen de 5 en 80), maar organisch materiaal heeft zelfs een nog veel hogere waarde (200). Als een bodem een hoge CEC heeft dan is de grond vruchtbaar, want het is de CEC die bepaalt hoe goed de planten zullen groeien.
En dan?
Waarschijnlijk zult u zeggen: "nou en? Wat moet ik daarmee?" Maar als u eens nagaat, dan zijn Natirum, ammonium, calcium, magnesium, ijzer, etc die in het aquarium zijn opgelost aanwezig als positief geladen ionen. Aangezien een plant al deze stoffen nodig heeft, is de mogelijkheid dat de bodem deze stoffen al bevat goed voor de planten. De kationen zijn in de bodem gebonden aan de klei/organisch materiaal en zo goed beschikbaar voor de planten wortels.
Kunnen deze stoffen dan gemakkelijk opgenomen worden door de planten? Jazeker, dat komt doordat planten er zelf voor dat er een optimale omgeving rond de wortels ontstaat. Deze oplossing van de planten is een zogenaamde zuurmantel, de wortels scheiden Citroenzuur af zodat er een zuur milieu ontstaat waarin de stoffen beter oplossen. Door deze zuurmantel kunnen de (positieve) H-ionen makkelijk uitwisselen met de kationen gebonden aan de klei/humes. Als de plantenwortels nu de kationen opnemen van kunnen er uit de waterkolom nieuwe kationen weer gebonden worden, de reden om ervoor te zorgen dat er ook in de waterkolom deze kationen beschikbaar zijn.
Waar moet ik opletten?
De twee belangrijkste substraten waar wij mee te maken zullen krijgen zijn klei en humus (in ons geval ook turf, hoewel dat niet helemaal het zelfde is), deze twee substanties zijn de belangrijkste kation bronnen in het substraat en zijn erg belangrijk omdat ze de voedselrijkheid van een substraat kunnen vermeerderen. In een aquarium zal het dan ook belangrijk zijn dat deze twee in het substraat aanwezig zijn. Zand met weinig organisch materiaal heeft een heel lage CEC-waarde, vette klei met organische resten heeft een heel hoge capaciteit om kationen vast te houden. De CEC waarde van substraten is voor elk substraat anders, maar waarom moeten we daar nu eigelijk op letten? Laten we eerst eens kijken welke waarden de verschillende substraten hebben:
- Zand / Grind
- Zand en grind heeft geen enkele CEC waarde om dat het geen lading heeft. Dat betekend dat wij in ons aquarium de zand/grind bodem moeten verrijken met iets anders.
- Klei
- Klei heeft een redelijk grote capaciteit om kationen vast te houden vanwege de chemische structuur. Kleideeltjes zijn elektrisch negatief geladen door kleine onregelmatigheden in hun kristalrooster. Wanneer ze in aanraking komen met water, trekken zij positief geladen opgeloste deeltjes (kationen) uit het water aan.
- Humus
- Humus is het eindproduct van gecomposteerd organisch materiaal, u hebt dat vast wel eens op de bodem van uw aquarium zien liggen. Dit heeft een heel hoge CEC waarde. Omdat de kleine humusdeeltjes een grote hoeveelheid negatieve ionen hebben trekken zij positief geladen opgeloste deeltjes (kationen) uit het water aan. Natuurlijk willen we eigelijk geen humus in de bak, dus kunnen wij in plaats daarvan wel Turf nemen, een "halffabrikaat" van humus.
De kationen worden in humus en klei vastgehouden door negatief geladen deeltjes die wij colloïden noemen. Colloïden zijn dunne kleine plaatjes (niet zichtbaar met het oog) en zij hebben een relatief grote oppervlak voor hun grootte. Daarom kunnen ze dan ook veel kationen vast houden. Hoe groter de negatieve lading van de colloïden, hoe groter de capaciteit om kationen vast te houden en uit te wisselen, vandaar “Cation exchange capacity” (CEC). Eigelijk zijn de colloïden opslagruimten voor de plantenwortels.
De bodem
Mijn idee is dan ook dan te bodem van een aquarium dus klei (met evt extra ijzer) en een klein beetje turf (humus lijkt mij in een bak ietwat moeilijk) moet bevatten. Daarmee breng je een goede CEC waarde in je bodem. De turf heeft nog een tweede voordeel en dat is dat die zuur is, daardoor de planten als die in de bak gezet worden helpt. Boven hebben we kunnen lezen dat planten zogenaamde zuurmantel maken en doordat we nu zure turf in de bodem doen helpt dat de planten, zij moeten minder moeite doen om de zuurmantel te maken en zullen sneller aanslaan.
Termen
- Kationen
- Positief geladen opgeloste deeltjes. (positieve ionen)
- Anionen
- Negatief geladen deeltjes (negatieve ionen)
- Humus
- Het eindproduct van de compostering van organisch materiaal. De humus vergaat zeer slecht verder.