Kropelki i skala barwna

Kropelki i skala barwna

Testy kropelkowe są powszechnie stosowane w akwarystyce. Oparte są na kolorymetrii czyli sposobie określania stężenia roztworów barwnych za pomocą wizualnego porównania intensywności barwy roztworu badanego z intensywnością barwy wzorca. Testy akwarystyczne z założenia pozwalają zmierzyć, a w rzeczywistości tylko oszacować różne parametry wody w akwarium. I to z dużym, ba nawet bardzo dużym błędem. Na rynku jest wiele testów różnych firm, pozwalających określić np. pH, GH, KH, azotany NO3, fosforany PO4, azotyny NO2, Fe, NH3/NH4 itp.

Do każdego testu jest dołączona instrukcja, buteleczki z proszkami, buteleczki z płynami, łyżeczki, szpatułki, zakraplacze, strzykawki, … i… główna zawartość pudełka… barwna skala pozwalająca określić stężenie…

Czy kiedykolwiek ktoś z Was zastanawiał się, jak właściwie interpretować wyniki wg. załączonej skali i ilości dodanych kropelek?

Jaki popełnia się błąd odczytując „wynik” wg. załączonej barwnej skali?

Czy to jest jedyny słuszny, niemal zgodny z laboratoryjnymi metodami instrumentalnymi wynik czy raptem tylko szacunek mierzonej wartości, do tego obarczony dużym błędem?

Dlaczego test potrafi pokazać dwa różne wyniki z tej samej próbki wody?

Postaramy się Wam nieco wyjaśnić to na przykładach najbardziej popularnych używanych testów akwarystycznych.

Przykład 1. Testy pH. Zakres pomiaru od 6.0 – 8.0, skala co 0,5 dpH czyli 6.0, 6,5, 7.0 itd.

Test wykonujemy zgodnie z instrukcją. Załóżmy, że według naszego odczytu kolor mniej więcej pasuje do wartości pH około 6.5… Czy pH według tego „pomiaru” wynosi 6.5? Otóż nie do końca. Przyjrzyjmy się załączonej barwnej skali porównawczej... pH zmienia się co 0,5 dpH i właśnie to 0,5 dpH jest dokładnością tego testu. Co to oznacza? Widząc na skali barwnej wartość pH 6.5, musimy dodatkowo spojrzeć na lewo i na prawo tej skali. W tym przypadku ± 0,5 dpH. Otóż, jeśli odczytujemy wynik naszego „pomiaru” 6.5 pH, to wynik pomiaru pH jest zakresem od 6.0 do 7.0 …

Gdyby pomiar pH był taki prosty to nasza ludzkość do pomiaru pH wykorzystywałaby tylko testy kropelkowe, zamiast zaawansowanych mierników i dedykowanych elektrod do określonego pomiaru w danym środowisku.

Przy okazji warto wspomnieć, że … wbrew pozorom pomiar pH jest jednym z trudniejszych  pomiarów fizykochemicznych. I nawet posiadanie elektrody i miernika nie zawsze będzie gwarantować realnych wyników. Obecnie w przygotowaniu jest tekst, który będzie dotyczył tego właśnie zagadnienia, czyli pomiaru pH i elektrod.

Przykład 2. Testy NO3.

Podobnie należy postępować w przypadku testów na NO3. Badamy za pomocą dwóch testów. Każdy z nich ma dwie różne skale. Pierwszy ma skalę barwną określającą stężenie NO3 o następującej „rozdzielczości” 0, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 150 [mg/l]. Wykonujemy test zgodnie z instrukcją. Po kilku porównaniach w różnym świetle, z bliska, daleka ostatecznie stwierdzamy, że kolor pasuje mniej więcej do wartości 5 mg/l NO3. Patrząc na prawo i lewo skali, wynikiem jest zakres od 2 do 10 mg/l NO3. Podobnie jest przypadku drugiego testu ze skalą barwną 0, 1, 2, 4, 10, 20, 40. Dopasowaliśmy kolor, który odpowiada tak mniej więcej stężeniu 2 mg/l NO3.  Zatem wynik będzie w zakresie od 1 do 4  mg/l NO3.

Przykład 3. Testy żelazo (Fe) i magnez (Mg)

Test Fe. Dopasowując odczyt np. 0,1 mg/l określamy wynik, który jest zakresem stężeń 0,05-0,2 mg/l.

Test Mg. Po kilku próbach dopasowania odcienia koloru, stwierdzamy że dopasowaliśmy 3 mg/l. Czyli wynik jest zakresem stężeń 2-3 mg/l.

Test GH

Przykład 4. Test GH . Test na twardość ogólną.

Wykonując test zgodnie z instrukcją pobieramy 5 ml wody ze zbiornika jako próbkę. Ilość kropli do zmiany barwy na zieloną określa nam twardość ogólną. Jedna kropla daje nam 1 dGH (1 stopień). Można zatem powiedzieć, że jest to w tym przypadku dokładność testu.
Załóżmy, że ilość kropli wyniosła 6 to GH = 6 ± 1 dGH, czyli tak naprawdę określamy GH z dokładnością 1 dGH. Nasz wynik będzie miał zakres GH 5÷7. Można jednak w łatwy sposób zwiększyć dokładność tego testu np. do ± 0,5 dGH. Wystarczy do pomiaru zamiast 5 ml wziąć 10 ml i ilość kropli potrzebnych do zmiany barwy na zieloną podzielić przez 2. Czyli bierzemy 10 ml wody ze zbiornika i liczymy ilość kropli potrzebnych do zmiany barwy na zieloną. Na przykład otrzymujemy 12 kropli. Czyli naszym wynikiem będzie GH 6 (12 dzielone przez 2) ale z dokładnością ± 0,5 dGH (1 kropla to 0,5 ). Ostatecznie nasz wynik będzie wynosić GH = 6 ± 0,5 dGH, czyli nasz wynik będzie miał zakres GH 5,5÷6,5. Możemy dalej zwiększyć dokładność np. bierzemy do analizy 15 ml wody ze zbiornika i liczymy ilość kropli potrzebnych do zmiany barwy na zieloną. Wynikiem GH będzie ilość kropli dzielona przez 3, czyli na przykład ilość kropli 18 / 3 = 6. Zatem taki pomiar będzie miał dokładność ± 0,33 dGH  czyli wynik w zakresie GH 5,33÷6,33.  A jeżeli weźmiemy do pomiaru 20 ml wody ze zbiornika to uzyskamy wtedy dokładność ± 0,25 dGH – (ilość kropli do zmiany barwy na zieloną należy podzielić przez 4).

Przykład 5.Test Ca-Mg.

Test szybkiego oznaczania zawartości wapnia, magnezu i twardości ogólnej w wodzie słodkiej. Wykonanie testu jest proste i sprowadza się do policzenia ilości kropli A i B do zmiany barwy zgodnie z załączonymi wzorcami. Następnie obliczenie stężeń wapnia Ca, magnezu Mg oraz twardości ogólnej GH, według wzorów podanych w instrukcji, gdzie A i B oznaczają otrzymane ilości kropli:

  1. GH = A x 0,7
  2. [Ca] = B x 5 mg/l
  3. [Mg] = (A-B) x 3 mg /l

Zatem „dokładnością” tego testu jest 1 kropla, więc:

GH = ±  0,7 dGH 
[Ca] = ± 5 mg/l
[Mg] = ± 3 mg/l

Wykonajmy przykładowe obliczenia dla ilości kropli równych odpowiednio
A = 9 i B = 7

  1. Obliczamy twardość ogólną. Zatem, GH = A x 0,7 czyli GH = 6,3 ± 0,7 dGH,
    czyli wynik GH jest w zakresie 5,6 ÷ 7,0.
  2. Obliczamy stężenie wapnia. [Ca] = B x 5 mg/l zatem [Ca] = 7 x 5 mg/l = 35 mg/l ± 5 mg/l,
    czyli wynik [Ca] jest w zakresie 30 ÷ 40 mg /l.
  3. Obliczamy stężenie magnezu. [Mg] = (A-B) x 3 mg /l, zatem [Mg] = (9-7) x 3 mg /l = 6 mg/l ± 3 mg /l,
    czyli wynik [Mg] jest w zakresie 3 ÷ 9 mg /l.

Podsumowując… Otrzymaliśmy z tego „pomiaru” następujące wartości: 

GH w zakresie 5,6 ÷ 7,0 – a odczytane 6,3, czyli może być np. 5,6 jak również 7,0

[Ca] w zakresie 30 ÷ 40 mg /l – odczytane 35 mg/l, czyli stężenie [Ca] może być 33 ale też 38 mg/l

[Mg] w zakresie 3 ÷ 9 mg /l – odczytane 6 mg/l, czyli stężenie [Mg] może być 4 ale też 8 mg/l

Stosunek Ca : Mg na podstawie odczytanych wartości stężeń Ca = 35 oraz Mg=6 (w zaokrągleniu 35/6 = 5,8) wynosi 6:1

Ale tak naprawdę stosunek Ca:Mg będzie  zakresem wynikających z zakresu stężeń Ca i Mg czyli od 10:1 (30/3) do 4,4:1 (35/8). Szeroki zakres… Prawda?
Czyli obrazowo stosunek Ca:Mg (zawarty w zakresie pomiarowym) może wynosić na przykład… Ca:Mg 5:1, Ca:Mg 4:1, Ca:Mg 6:1 ale i Ca:Mg 7:1 itp… 

Przykład 6. Test na potas K.

Korzystając z tego testu (zgodnie z instrukcją) ostateczny wynik stężenia potasu otrzymujemy określając ilość kropli do widocznej zmiany barwy i odczycie z załączonej tabelki stężenia potasu.
W tym przypadku dokładnością jest 1 kropla. Na przykład, określiliśmy 8 kropli do zmiany barwy. Zgodnie z załączoną tabelką odczytujemy stężenie dla 8 kropli czyli 25 ppm. Zatem „wynik” będzie zakresem stężeń 20 ÷ 30 ppm K. Czemu zakres?
Patrząc na skalę widzimy skalę co 5 ppm. Więc co może pokazać test dla wartości K np. 27 ppm albo wartości 23?

Dlaczego kropla z odczynnika testu może być niedokładna?

Pierwsza najważniejsza rzecz... Po odkręceniu jakiejkolwiek buteleczki z dowolnym odczynnikiem należy oczyścić zakraplacz ręcznikiem papierowym z resztek wykrystalizowanego odczynnika. Po za tym na wielkość kropli bardzo dużo wpływ ma jak dozujemy kroplę. Jeśli trzymamy buteleczkę z odczynnikiem pod kątem to robimy źle. Buteleczka z odczynnikiem powinna być trzymana pionowo, aby umożliwić swobodny wypływ kropli (nie należy jej mocno naciskać, bo powstająca kropla będzie zbyt duża). Również na wielkość kropli będzie mieć wpływ zastosowany zakraplacz. Niektóre firmy mają lepsze, a niektóre gorsze. Dodatkowo na wielkość kropli duży wpływ będzie mieć temperatura, bo ze zmianą temperatury zmieniać się będzie gęstość i lepkość cieczy, co ma wpływ na formowanie się i  jej wielkość.  Na pewno będzie ona "nieco" inna w temperaturze 19 oC w porównaniu z tą samą kroplą w temperaturze 28 oC. 

Łyżeczki dozujące…

Są dostępne w większości zestawów różnych testów. Jaką mamy dać łyżeczkę? Płaską? Pełną? 
Wydozowanie zbyt dużej ilości odczynnika powodującego np. zmianę intensywności koloru bądź zmętnienia (np. testy na K metoda turbimetryczna) będzie oczywiście generować następne zafałszowania wyników. Na zdjęciu widać nieprawidłowe napełnienie łyżeczki, które z pewnością spowoduje błąd reakcji charakterystycznej... Jak myślicie? O ile?  100% czy 90%... a może raptem 50% albo 70%... 

Czas... Temperatura...

Należy również wspomnieć o tym, że niektóre testy wymagają odczytu po określonym czasie. Związane jest to m.in. z zachodzącą reakcją charakterystyczną. Na przykład testy NO2, NO3 wymagają odczytu wyniku po określonym czasie 3 czy 5 minut. Kolejnym czynnikiem mającym bezpośredni wpływ będzie mieć temperatura. Test przeprowadzony w temperaturze 28-29oC szybciej się "wybarwi" (reakcja charakterystyczna zajdzie szybciej), niż test przeprowadzony w temperaturze na przykład 20-21oC.  

W instrukcji testów, które mają określony czas po którym należy dokonać (odczytu) porównania ze skalą barwną nie znajdziemy po jakim czasie mamy odczytać wynik w zależności od temperatury otoczenia. Ale z pewnością trzeba bezwzględnie przestrzegać rekomendowanego czasu po, którym należy dokonać porównania ze skalą barwną. Odczyt przed czasem będzie generować niedoszacowany wynik, natomiast po czasie wynik będzie raczej przeszacowany.

Czystość ...

Zdjęcia przedstawiają zapewne zakraplacze i zakrętki "typowego użytkownika"... które były źle czyszczone albo wogóle nieczyszczone. Jaki to będzie miało wpływ na otrzymywane wyniki? Z pewnością duży... Nie wymaga to raczej dalszego komentarza...

Warto posprzątać...

Kolejna bardzo ważna rzecz... Po skończeniu pracy z testami koniecznie należy wymyć dokładnie wszystkie używane fiolki, łyżeczki, strzykawki pod bieżącą wodą kranową. Następnie koniecznie wszystkie użyte elementy wypłukać w wodzie RO albo w wodzie demineralizowanej. Dokładnie wytrzeć/osuszyć papierowym ręcznikiem. Buteleczki z odczynnikami z testów proponujemy przechowywać pionowo (nie kładziemy ich). 

Termin przydatności…

Termin przydatności producent podaje na opakowaniu. Bardzo istotną rzeczą jest jednak trwałość testów po otwarciu. Chyba obecnie żaden z producentów nie podaje informacji, ile czasu po otwarciu dany test będzie dawał „wynik” zgodnie z założeniami producenta. Ale raczej każdy posiadacz testów akwarystycznych zauważył, że dodawane kropelki jakiegoś odczynnika po jakimś czasie mają inny kolor niż był zaraz po otwarciu (jest to bardziej widoczne przy końcu odczynnika w buteleczce). Prawda? W sieci można znaleźć wiele pytań na przykład: „Dozuję Fe zgodnie z instrukcją i mam cały czas zero…”  lub „NO3 mam cały czas 10 mg/l” itp.

Podsumowanie...

Czy zatem testy akwarystyczne są złe, niedokładne i nie ma sensu ich używać? Otóż, naszym zdaniem nie. Mogą być pomocne w prowadzeniu zbiornika. Ale trzeba zwrócić uwagę, że testy akwarystyczne służą jedynie do szybkiego SZACOWANIA prawdopodobnej wartości np. K, Fe, NO3 czy PO4. Trzeba mieć jednak świadomość, że wyniki otrzymywane za pomocą testów są bardziej zakresem niż wynikiem bezwzględnym. 

W niektórych przypadkach nagminne i do tego jeszcze nieumiejętne ciągłe testowanie oraz brak podstawowej wiedzy i brak zrozumienia podstawowych praw przyrody, prowadzą do katastrofy zbiornika. Czyli nie testować? Można testować, oczywiście ale trzeba również nauczyć się obserwować swój zbiornik. Stosować preparaty producentów, którzy umieją zagwarantować powtarzalną jakość produktów zgodną z opisem i instrukcją stosowania oraz prawidłowo korzystać z możliwości jakie dają testy. Czyli tak jak w życiu znaleźć złoty środek…

Wszelkie prawa zastrzeżone © Qualdrop 2021 Kopiowanie, powielanie i wykorzystywanie zdjęć oraz opisów bez zgody zabronione. All rights reserved © Qualdrop 2021 Copying, reproduction and use of images and descriptions without permission is prohibited.

Udostępnij

Translate »
shares