pH і рифовий акваріум

Для багатьох акваріумістів pH не є чимось, з чим вони мають великий досвід, окрім свого акваріума. Для багатьох рН – це майже вимір чорного ящика: щось, що слід враховувати, але фізичне значення якого має для них мало сенсу. У цій статті буде описано рН інтуїтивно зрозумілим способом (на відміну від більш суворого, математичного способу, який я використовував у попередніх статтях). Хоча багато хімічної математики можна використовувати для визначення деяких взаємозв’язків між різними параметрами води (такими як атмосферний вуглекислий газ, лужність та рН), ця стаття передбачає, що більшості акваріумістів краще зосередитись на відповідях, а не на тому, як їх знайти.

Акваріумісти часто сперечаються про те, які корми, освітлення, режими течії води, температури та методи фільтрації є найбільш підходящими для акваріума з кораловим рифом. Вплив pH на організми акваріума також може певною мірою обговорюватися, але він часто є більш незначним фактором, що впливає на здоров’я акваріума, ніж більш важливі питання лужності, кальцію, освітлення і т.д. Однак багато питань, що стосуються рН, залишають мало місця для дискусій. Наприклад, добре зрозуміло, який вплив має більшість хімічних речовин на рН морської води, як вуглекислий газ у повітрі впливає на рН акваріума, як аерація впливає на щоденні коливання рН в акваріумі, а також що і як роблять буфери. Отже, способи вирішення різного роду проблем з рН дуже добре вивчені на науковій основі. Виявляється також, що відповіді можуть здивувати деяких акваріумістів. Наприклад, підміни води майже ніколи не вирішують проблеми низького pH, навіть 100% підміни води.

Ця стаття присвячена тому, які діапазони рН є доречними в акваріумах з кораловими рифами, які фактори, як правило, відхиляють рН від норми, що відбувається з акваріумом з кораловим рифом, якщо його рН відхиляється від природних рівнів, і як найкраще контролювати рН в акваріумі.

Вступ

Деякі акваріумісти витрачають значну кількість часу та зусиль, турбуючись та намагаючись вирішити очевидні проблеми з рівнем pH у своїх акваріумах. Деякі з цих зусиль, ймовірно, виправдані, оскільки справжні проблеми з рН можуть призвести до погіршення здоров’я тварин або навіть до аварії акваріума (наприклад, через передозування вапняної води). Однак у багатьох випадках єдина проблема полягає у вимірюванні рН або його інтерпретації. Інша частина акваріумістів вважає, що рН не має значення. Вони ніколи не вимірювали рН і ніколи не мали проблем, тож навіщо хвилюватися? Для багатьох з цих акваріумістів вони мають рацію: умови рН в їх акваріумі, очевидно, сприяють підтримці здорового стану акваріума. Однак я не вважаю вимірювання рН марною справою, особливо у випадках, коли використовуються добавки з дуже високим або низьким рівнем рН, оскільки не у всіх акваріумів рН природним чином потрапляє в прийнятний діапазон.

Кілька факторів роблять моніторинг рН морського акваріума потенційно корисним. Один з них полягає в тому, що водні організми процвітають лише в певному діапазоні рН, який варіюється від організму до організму. Тому важко обґрунтувати твердження, що певний діапазон рН є “оптимальним” для акваріума, в якому мешкає багато видів. Навіть природний рівень рН морської води (зазвичай від 8,0 до 8,3) може бути неоптимальним для деяких її мешканців. Понад 80 років тому було визнано, що рівень рН, відмінний від рівня природної морської води, може викликати стрес у риб. Зараз доступна додаткова інформація про оптимальні діапазони рН для багатьох організмів, але цих даних недостатньо, щоб дозволити акваріумістам оптимізувати рН для більшості організмів, які їх цікавлять.

Зміни рН суттєво впливають на деякі фундаментальні процеси, що відбуваються в морських акваріумах. Одним з найважливіших з цих процесів є кальцифікація, як біологічна (формування скелетів коралів, наприклад), так і абіотична (осадження на насосах, наприклад). Підвищення рН прискорює випадання опадів, причому підвищення на 0,3 одиниці рН має приблизно таке ж збільшення потенціалу для випадання опадів, як і подвоєння лужності або рівня кальцію. Отже, високий рівень рН є основним фактором, що сприяє випаданню цього типу опадів. Цікаво, що більш високі температури також сприяють утворенню таких опадів, саме тому в багатьох рифових акваріумах насоси з часом засмічуються відкладеннями карбонату кальцію, і саме тому може бути бажаним розчинення суміші солей при більш низьких температурах води.

Відомо, що кальцифікація багатьох організмів залежить від рН, принаймні в лабораторних тестах, і часто падає, коли рН падає нижче нормального рівня. Якщо рН досить низький, скелети коралів фактично розчиняються. Це розчинення починається десь нижче рН 7,7, причому точне значення залежить від лужності, кальцію і від того, як довго хтось зацікавлений чекати, поки це станеться. Цікаво, що, незважаючи на те, що попередні випробування показали значну стурбованість щодо кальцифікації при низькому рівні pH, нещодавнє випробування у відкритому океані дало інші результати. Ці вчені локально підкислили воду, додавши додатковий CO2, і не виявили, що ріст конкретного корала (Porites cylindrica) зменшився при зниженні рН на 0,05-0,25 одиниць нижче значення в навколишньому океані. Висновок полягає в тому, що корали в такому середовищі можуть адаптуватися до більш низьких значень рН, ніж можна було б припустити за результатами лабораторних досліджень. Ті, хто хоче прочитати повний текст статті, можуть знайти його тут.

В даний час, однак, не ясно, чи поширюються ці результати досліджень у відкритому океані на інші види, або чи реагує акваріум з кораловим рифом більше на цей тест у відкритому океані, або на тести в більш контрольованому середовищі. Я припускаю, що вплив низького рН на кальцифікацію коралів у рифових акваріумах дещо незрозумілий, але є більше доказів того, що це може викликати занепокоєння в рифових акваріумах, ніж того, що це не так, якщо припустити, що швидкість росту є головною метою.

Використовуючи різні типи інформації, описані в багатьох дослідженнях, подібних до згаданих вище, а також інтегрований досвід багатьох любителів, ми можемо розробити деякі рекомендації щодо того, який діапазон pH є прийнятним для рифових акваріумів, і які значення виходять за межі. Ці рекомендовані діапазони детально описані в наступних розділах.

У попередніх статтях я детально розповідав про те, що означає pH в контексті акваріума з кораловим рифом. Якщо коротко, то все, що потрібно знати багатьом акваріумістам, це те, що pH є мірою концентрації іонів водню (H+) в розчині, і що його шкала є логарифмічною. Незалежно від pH, деяка кількість іонів H+ завжди присутня, і чим нижче pH, тим їх більше. Різниця в 0,3 одиниці рН між будь-якими двома значеннями рН означає приблизно двократну різницю в концентрації Н+. Різниця в одну одиницю рН між будь-якими двома значеннями рН означає різницю в 10 разів у концентрації Н+. Наприклад, при рН 8 іонів Н+ в 10 разів менше, ніж при рН 7. При рН 9 іонів Н+ в 100 разів менше, ніж при рН 7. Отже, невелика зміна рН вказує на велику зміну концентрації Н+ у воді. Існує дуже мало хімічних параметрів, які змінюються від рифового акваріума до рифового акваріума або в одному рифовому акваріумі протягом доби так само сильно, як концентрація іонів водню. У багатьох рифових акваріумах концентрація H+ змінюється більш ніж у два рази протягом 24 годин, а діапазон від рифового акваріума з найнижчою концентрацією до акваріума з найвищою концентрацією водневих іонів – більш ніж у чотири рази.

Рисунок 1 може допомогти деяким акваріумістам зрозуміти взаємозв’язок між pH та концентрацією H+ легше, ніж чисельні порівняння. На ньому показано кольорове представлення концентрації H+ як функції рН, причому інтенсивність зеленого кольору безпосередньо відображає концентрацію. Чим темніше зелений колір, тим більше H+ в розчині.

Рисунок 1. Взаємозв’язок між рН та концентрацією іонів Н+. Інтенсивність зеленого кольору безпосередньо пов’язана з концентрацією Н+.

Ще одним цікавим і важливим фактом є те, що рН, отриманий в результаті змішування рівних об’ємів двох розчинів, є не просто середнім значенням рН двох розчинів (що випливає з логарифмічної природи вимірювальної шкали), але також визначається буферною здатністю кожного з розчинів і, в меншій мірі, більш езотеричними факторами. Іноді рН, що утворюється при змішуванні двох розчинів, не знаходиться навіть між двома вихідними значеннями. Отже, оцінка проблем з рН та потенційних рішень вимагає певних знань не лише про рН відповідних розчинів. Цей факт важливий для рифових акваріумістів при розгляді, наприклад, питання про те, чи впливає рН чистої прісної води на рН морської води при додаванні до неї. В даному випадку вплив чистої води практично незначний, незалежно від її виміряного значення рН.

Який допустимий діапазон pH для рифових акваріумів?

Прийнятний діапазон pH для рифових акваріумів є думкою, а не чітко визначеним фактом, і, безумовно, варіюється залежно від того, хто висловлює цю думку. Цей діапазон також може суттєво відрізнятися від “оптимального” діапазону. Однак обґрунтувати, що є оптимальним, набагато проблематичніше, ніж обґрунтувати, що є просто прийнятним. Я припускаю, що рН природної морської води, приблизно від 8,1 до 8,2, є відповідною метою, але рифові акваріуми, очевидно, можуть працювати в широкому діапазоні значень рН з різним ступенем успіху. Рівень рН дуже успішних акваріумів з кораловими рифами часто істотно відхиляється від рН 8,1-8,2 принаймні протягом частини дня. На мою думку, діапазон рН від 7,8 до 8,5 є прийнятним для рифових акваріумів. Рифи, що виходять за межі цього діапазону, також можуть процвітати, а інші – ні.

Як вимірюється pH?

Після того, як я допоміг вирішити проблеми з pH буквально тисячам акваріумістів, для мене очевидно, що вимірювання pH є проблемою частіше, ніж реальним відхиленням від прийнятних діапазонів pH. Тому кожного разу, коли здається, що рН виходить за межі бажаного діапазону, важливо спочатку переконатися, що вимірювання рН є точним.

Вимірювання pH можна проводити різними способами. Найбільш поширеними для акваріумістів є тест-набори для визначення рН та електронні комбінації електродів/вимірювачів рН. Тест-набори містять один або кілька барвників, які змінюють колір в залежності від рН, тому вони можуть бути синіми при одному рН, фіолетовими при трохи вищому рН і червоними при ще вищому рН. Користувачі просто додають суміш барвників до зразка досліджуваної води і порівнюють колір з еталонним графіком для визначення рН. Такі тест-набори зазвичай специфічні для невеликого діапазону рН, тому тест-набір для визначення рН для використання в прісних системах при рН 5-7 може бути не корисним в морській воді при рН 8,1.

Деякі недоліки тест-наборів для визначення рН роблять їх менш бажаними, ніж рН-метри. Такі набори може бути важко читати досить точно, якщо їх колір змінюється незначно в діапазоні рН, що становить інтерес. Ця проблема може бути особливо важливою для акваріумістів з певними видами дальтонізму. Однак, як правило, більша проблема з тест-наборами для визначення рН полягає в тому, що зазвичай нелегко визначити, чи є вони точними. Навіть якщо вони виготовлені правильно, органічні барвники, які вони містять, з часом розкладаються, і деякі набори, як відомо, мають різну точність, коли їх барвники старі. Якщо ви вибираєте набір для визначення рН, я рекомендую високоякісний бренд, якому ви довіряєте, і не покладатися на нього, коли він стає старим. Наскільки старий – занадто старий, важко судити, тому що акваріумісти можуть не знати, коли їх набір був насправді виготовлений, а різні бренди використовують різні барвники і можуть бути упаковані таким чином, що роблять їх більш-менш сприйнятливими до деградації з плином часу. Я б не покладався на тест-набір для визначення рН, про який відомо, що йому більше двох років. Якщо я використовую набір для визначення рН і отримую результат, який здається дивним (наприклад, незвично високий або низький), я б спробував перевірити його за допомогою набору іншої марки або рН-метра, перш ніж вживати будь-яких заходів для вирішення проблеми, яка може бути просто помилкою тестування.

Електронні рН-метри зазвичай використовують скляний електрод для безпосереднього вимірювання концентрації H+ в розчині. У попередніх статтях я детально описував, як вони працюють, але наявність такої інформації не завжди є необхідною. Важливим аспектом електронних рН-метрів є те, що вони завжди повинні бути відкалібровані перед використанням. Це не означає, що вони повинні бути відкалібровані при кожному використанні. Залежно від необхідної точності та інших аспектів їх використання, корисне калібрування може тривати від декількох годин до декількох місяців. Тим не менш, калібрування важливе як для отримання точних показань, так і як гарантія того, що лічильник дійсно працює. Такі гарантії нелегко отримати за допомогою тест-наборів, і це основна причина, чому я віддаю перевагу рН-метрам, а не тест-наборам, навіть якщо рН-метри є досить недорогими. Багато з атрибутів, які забезпечують хороший вибір рН-метра, були обговорені в попередніх статтях.

Вуглекислий газ і рН

Рівень pH в морському акваріумі тісно пов’язаний з кількістю вуглекислого газу, розчиненого у воді, і з її лужністю. Причина, по якій вуглекислий газ впливає на рН, полягає в тому, що коли він потрапляє у воду, він швидко перетворюється на вугільну кислоту. Кислоти знижують рН, тому більше вуглекислого газу означає більше вугільної кислоти, що означає нижчий рН.

Якщо морська вода повністю аерується звичайним повітрям (тобто знаходиться в повній рівновазі з повітрям), то її рН точно визначається її карбонатною лужністю: чим вище лужність, тим вище рН. Між лужністю, рН і вуглекислим газом існує, по суті, проста математична залежність, про яку я говорив раніше. На рисунку 2 графічно показано цей взаємозв’язок для морської води, збалансованої з нормальним повітрям (350 ppm вуглекислого газу), і збалансованої з повітрям, що містить додатковий вуглекислий газ, який може бути присутнім у деяких будинках (1000 ppm) або коли вуглекислий газ є дефіцитним (як це може статися в акваріумах, що використовують вапняну воду, також відому як кальквасер). Розуміння загального взаємозв’язку між вуглекислим газом, лужністю та рН (рис. 2) є ключовим принципом у вирішенні більшості проблем з рН, що виникають в акваріумах з кораловими рифами.

Малюнок 2. Взаємозв’язок між лужністю та рН у морській воді з нормальним рівнем вуглекислого газу (чорний), надлишком вуглекислого газу (фіолетовий) та дефіцитом вуглекислого газу (синій). Зелена область представляє нормальну морську воду.

Добові коливання рН

Одне з перших, що помічають акваріумісти, які вимірюють pH, – це те, що в акваріумах з кораловими рифами pH змінюється від дня до ночі. Ця добова (денна) зміна рН в рифових акваріумах відбувається через біологічні процеси фотосинтезу та дихання. Фотосинтез – це процес, за допомогою якого організми перетворюють вуглекислий газ і воду у вуглеводи та кисень. Таким чином відбувається чисте споживання вуглекислого газу протягом дня. Це призводить до того, що багато акваріумів протягом дня відчувають дефіцит CO2, підвищуючи рівень pH.

Аналогічно, всі організми також здійснюють процес дихання, який перетворює вуглеводи назад в енергію. У чистому розумінні він є протилежним фотосинтезу, виробляючи вуглекислий газ і знижуючи рН. Цей процес відбувається безперервно в рифових акваріумах, але найбільш помітний вночі, коли фотосинтез не підштовхує рН вгору.

Сумарний ефект цих процесів полягає в тому, що в більшості рифових акваріумів рН підвищується вдень і знижується вночі. Ця зміна варіюється від менш ніж десятої частини одиниці рН до більш ніж 0,5 одиниці рН у типових акваріумах. Повна аерація води в акваріумі повністю запобігає цим добовим коливанням рН, виганяючи будь-який надлишок вуглекислого газу або поглинаючи вуглекислий газ при його нестачі (за умови, що рівень вуглекислого газу в домашньому повітрі є стабільним). На практиці врівноваження вуглекислого газу шляхом аерації є складним завданням, і ця мета не часто досягається. Отже, рН дійсно змінюється між днем і ніччю.

Підвищена лужність означає більшу кількість бікарбонату і карбонату у воді, і разом вони служать буфером для захисту води від зміни рН (тобто вони протистоять зміні рН при додаванні додаткових кислот або основ). Отже, чим вища лужність, тим менші добові коливання рН. Крім того, чим вище рН, тим ефективніша буферність, що забезпечується бікарбонатом і карбонатом у морській воді (приблизно до рН 9), тому чим вище середнє значення рН, тим менше добові коливання. Додаткові хімічні речовини у воді також допомагають зменшити коливання рН; борат, наприклад, буферизує проти змін рН

При всьому цьому, однак, я не вважаю, що фактична зміна рН кожен день є особливо важливою. Я не буду вдаватися в аргументацію цього твердження, окрім того, що це моя думка, заснована на моєму розумінні того, як більшість організмів контролюють свій внутрішній рівень рН, але я не вважаю, що добові зміни рН, які залишаються в межах від 7,8 до 8,5, є особливо стресовими для більшості рифових організмів. Тобто, ці зміни не є більш стресовими, ніж перебування на одному і тому ж рівні рН протягом усього дня. Постійний рН 7,9 може бути гіршим для багатьох організмів, ніж рН, який змінюється від 8,0 до 8,5 кожного дня. Звичайно, якщо добові коливання виводять рН за межі цього діапазону, тобто нижче 7,8 або вище 8,5, тоді відбуваються певні процеси, які слід коригувати, як детально описано нижче.

Чому рН стає підвищеним?

Under normal circumstances, an aquarium’s pH is nearly always highest at the end of the light cycle. The only time that this is not the case is when there are timed additions of other things that impact pH (e.g., limewater (kalkwasser), other alkalinity additions, and even the entry of carbon dioxide from the room’s air, in which the carbon dioxide level may vary as human activities around the aquarium change throughout the day). The diurnal pH swing alone is not typically strong enough to drive reef aquaria’s pH to excessive levels (i.e., > 8.5). Якщо це відбувається, то аерація явно недостатня (за умови нормальної лужності), тому більша аерація, швидше за все, вирішить проблему.

Найпоширеніший спосіб досягнення надмірно високого рівня pH в рифових акваріумах – це використання добавок з високим рівнем pH, особливо використання лужних добавок, які містять гідроксид (вапняна вода, також відома як кальквасер) або карбонат (наприклад, деякі двокомпонентні добавки кальцію та лугу). У попередній статті я показав, що додавання достатньої кількості гідроксиду для підвищення лужності на 1,4 dKH (0,5 мекв/л; підвищення кальцію на 10 ppm, якщо використовується вапняна вода) негайно підвищило рН з 8,10 до 8,76. Після того, як система отримала можливість відновитися, втягуючи більше вуглекислого газу з повітря, її рН знизився до 8,33. Аналогічно, я показав, що додавання достатньої кількості карбонату для підвищення лужності на ту ж саму величину призводить до негайного підвищення рН з 8,10 до 8,44. Це підвищення є меншим, ніж у випадку з вапняною водою, але все ж потенційно достатнім, щоб заслуговувати на обережність.

Вирішення проблем з високим рівнем рН

Деякі рішення проблем з рН залежать від конкретної причини, наприклад, додавання оцту безпосередньо до вапняної води або використання меншої кількості вапняної води, ніж зазвичай. Деякі загальні рішення, однак, часто є ефективними. Підміна води, як правило, не є ефективним довгостроковим рішенням будь-яких проблем з рН. Мої рекомендації щодо того, як боротися з проблемами високого рівня рН, детально описані нижче.

Додавання буферу – дуже поганий спосіб контролювати високий рівень рН. Найкращим варіантом в цьому відношенні є додавання прямої харчової соди, але вона знижує рН лише незначно і забезпечує значне підвищення лужності. У попередній статті я експериментально показав, що додавання достатньої кількості харчової соди для зниження рН штучної морської води на 0,04 одиниці рН підвищує лужність на 1,4 dKH (0,5 мекв/л).

Найбезпечніший спосіб знизити високий рівень pH – більше аерувати воду. Незалежно від того, чи виглядає акваріум добре аерованим чи ні, і незалежно від рівня кисню, якщо його рН вище 8,5, а лужність нижче 11 dKH (4 мекв/л), то акваріум не повністю збалансований з вуглекислим газом, що міститься в повітрі (якщо лужність набагато вище 11 dKH, то це також може вимагати корекції). Зрівноважити вуглекислий газ може бути набагато складніше, ніж зрівноважити кисень. Повітря містить дуже мало вуглекислого газу (близько 350 ppm) по відношенню до кисню (210 000 ppm). Отже, набагато більше повітря потрібно пропустити через воду, щоб ввести таку ж кількість вуглекислого газу, як і кисню. Ідеальна аерація вирішить майже будь-яку проблему з високим рівнем pH і рідко викликає якусь власну проблему.

Тим не менш, достатньої аерації не завжди легко досягти, і інші методи можуть бути корисними. Ці інші методи такі:

1. Пряме додавання вуглекислого газу: Для миттєвого зниження рівня рН акваріума можна використовувати бутильовану газовану воду (зельтер). Переконайтеся, що ви вибрали неароматизовану газовану воду, і перевірте її інгредієнти, щоб переконатися, що вона не містить нічого, чого слід уникати (фосфати і т.д.). Багато виробників вказують воду та вуглекислий газ як єдині інгредієнти.

Малюнок 3. Адірондак Зельцер, що використовується для додавання вуглекислого газу та зниження рН.

1. Безпосереднє додавання оцту: Комерційний дистильований білий оцет (зазвичай 5% оцтової кислоти або “5% кислотності”) можна використовувати для миттєвого зниження рН акваріума. Не використовуйте винні оцти, оскільки вони можуть містити небажані органічні речовини на додаток до оцтової кислоти.

Малюнок 4. Дистильований білий оцет Heinz, що використовується для зниження pH.

1. Додавання оцту через вапняну воду: Комерційний дистильований білий оцет можна використовувати для зниження рН акваріума, додаючи його до вапняної води, яка згодом додається в акваріум (замість того, щоб використовувати лише вапняну воду). Не використовуйте винні оцти, оскільки вони можуть містити небажані органічні речовини на додаток до оцтової кислоти. Розумна доза для початку – 45 мл оцту на галон вапняної води.

Як згадувалося вище, низький рівень pH стає проблемою, коли він опускається нижче приблизно 7,8; тобто, коли pH опускається нижче 7,8 протягом будь-якої частини дня. Звичайно, якщо pH досягає низького значення pH 7,9, акваріумісти все одно можуть захотіти його підвищити, але потреба в цьому не така вже й негайна. Кілька речей зазвичай знижують pH, і кожна з них має своє власне унікальне рішення. Зрештою, ніщо не заважає акваріуму мати всі ці проблеми одночасно!

Першим кроком до вирішення проблеми низького pH є визначення причини її виникнення. Деякі можливості включають:

1. В акваріумі використовується реактор карбонату кальцію/вуглекислого газу (CaCO3/CO2 реактор).
2. Акваріум має низьку лужність (значно нижче 7 dKH (2,5 мекв/л)).
3. В акваріумі міститься більше CO2, ніж у навколишньому повітрі через недостатню аерацію. Не обманюйте себе думкою, що акваріум повинен мати достатню аерацію, оскільки вода в ньому дуже турбулентна. Врівноважити вуглекислий газ НАБАГАТО важче, ніж просто забезпечити достатню кількість кисню. Якби вуглекислий газ був ідеально збалансований, не було б жодних добових коливань рН. Оскільки в більшості акваріумів рН вночі нижчий, ніж вдень, це свідчить про неповну аерацію.
4. Акваріум містить надлишок CO2, тому що повітря, з яким він врівноважується, містить надлишок CO2. Це найпоширеніша причина у випадках, які я обговорював, коли більше тисячі акваріумістів згадують про проблеми з pH.
5. В акваріумі все ще відбувається кругообіг речовин, і надлишок кислоти утворюється в результаті азотного циклу та розкладання органіки до CO2.
6. Додавання органічного вуглецю знижує рівень рН акваріума, виробляючи вуглекислий газ.

Деякі з можливих причин низького рН, перерахованих вище, вимагають зусиль для діагностики. Проблеми 3 і 4 досить поширені, і ось спосіб їх розрізнити. Вийміть чашку з водою з бака і виміряйте її pH. Потім аеруйте її протягом години за допомогою повітряної трубки, використовуючи зовнішнє повітря. Її pH повинен підвищитися, якщо він незвично низький для виміряної лужності (рис. 2). Потім повторіть той самий експеримент на новій чашці з водою, використовуючи внутрішнє повітря. Якщо її рН також підвищиться, то рН акваріума підвищиться просто при більшій аерації, оскільки надлишок вуглекислого газу міститься тільки в акваріумі. Якщо рН в чашці не підвищується (або підвищується дуже мало) при аерації кімнатним повітрям, то це повітря, швидше за все, містить надлишок CO2, і більша аерація тим самим повітрям не вирішить проблему низького рН (хоча аерація більш свіжим повітрям повинна вирішити). Будьте обережні при виконанні цього тесту, якщо тест зовнішньої аерації призводить до значної зміни температури (більше ніж на 5°C або 10°F), оскільки такі зміни самі по собі впливають на вимірювання рН.

Вирішення проблем з низьким рН

Деякі рішення проблем низького рН є специфічними для кожної причини, і вони детально описані в наступних розділах. Однак деякі загальні рішення часто є ефективними. Підміна води, як правило, не є ефективним довгостроковим рішенням будь-яких проблем з рН. Ефективні рішення проблем низького рН включають регулярне використання добавок з високим рН та забезпечення більшої аерації свіжим повітрям (з низьким вмістом CO2).

Найбільш поширеною причиною низького рівня pH в акваріумі є підвищений рівень вуглекислого газу в приміщенні. Одразу зазначимо, що він не має нічого спільного з киснем.

Люди можуть зменшити вміст вуглекислого газу в повітрі, якому піддається рифовий акваріум, кількома способами. До них відносяться:

1. Відкривання вікон біля акваріума або відстійника. Цей варіант дешевий і ефективний, якщо погода підходить.
2. Підведення повітряної магістралі ззовні до повітрозабірника скімера. Переконайтеся, що лінія має достатній діаметр, щоб не надмірно обмежувати потік (або використовуйте насос).
3. Використання загальнобудинкового повітрообмінника. Дорого, але ефективно.
4. Вбудовування скрубера CO2 в повітропровід, що подає повітря до скімера. Ці скрубери заповнені матеріалом, що поглинає CO2, який потрібно періодично поповнювати. Цей метод працює добре, але може бути дорогим.
5. Вирощування макроводоростей або будь-якого іншого організму, що швидко фотосинтезує, в рефугіумі. Цей ефект можна також приурочити до нічного часу, коли акваріум найбільше потребує підвищення рівня рН (і, на щастя, О2).

1. Вапняна вода (kalkwasser) є найкращим вибором в якості добавки для підвищення pH. Оскільки це гідроксидна добавка, вона має максимально можливе підвищення рН на одиницю лужності. Вона також додає збалансовану кількість кальцію, тому лужність не підвищується відносно кальцію.
2. Гідроксиди натрію та калію (такі як Aquavitro Balance) мають подібне підвищення рН на одиницю лужності, як і вапняна вода, але не містять кальцію.
3. Двокомпонентні кальцієві та лужні добавки з високим рівнем рН, як правило, містять карбонат і, можливо, трохи бікарбонату. Ці продукти мають перевагу підвищення рН без небажаного підвищення лужності відносно кальцію, але підвищення рН на одиницю доданого лугу приблизно вдвічі менше, ніж у випадку з вапняною водою.

Буфери самі по собі, як правило, не є хорошим методом для підвищення (або зниження) рН, оскільки вони підвищують (або знижують) рН відносно мало, і часто призводять до надмірної лужності. На жаль, етикетки багатьох комерційних буферів написані таким чином, що переконують акваріумістів, що їх рН буде в нормі, якщо вони просто додадуть трохи буфера. Найчастіше рН не покращується більше доби, а лужність піднімається вище бажаних меж.

Останній метод, який, як правило, корисний для підвищення рН, включає вирощування макроводоростей, які поглинають СО2 з води в міру зростання. Зростання часто відбувається у відстійнику, який освітлюється за зворотним світловим циклом до основного резервуару, щоб забезпечити максимальне підвищення рН, коли основний резервуар має мінімальний рН. Ефективність цього ефекту залежить від кількості макроводоростей і швидкості їх росту.

Низький рівень pH через реактори CaCO3/CO2

Поширеною причиною низького рівня pH в рифовому акваріумі є використання карбонатного/вуглекислого реактора. Ці реактори використовують кислий вуглекислий газ для розчинення карбонату кальцію, і їх ефект полягає в тому, що в акваріум надходить значна, але короткочасна кількість кислоти. В ідеалі, вуглекислий газ видувається назад з резервуару після того, як він був використаний для розчинення CaCO3. Однак в реальності цей процес не доводиться до кінця, і акваріуми, що використовують реактори CaCO3/CO2, як правило, працюють в низькому діапазоні pH.

Наведені нижче рішення припускають, що реактор відрегульований належним чином. Неправильно відрегульований реактор може знизити рН навіть нижче, ніж зазвичай, і в цьому випадку першим кроком є правильне регулювання. Як встановити різні параметри реактора виходить за рамки цієї статті, але з цієї точки зору, рН або лужність стічних вод не повинні бути занадто низькими.

Було запропоновано багато підходів, з різним успіхом, для мінімізації проблеми низького рН, з якою стикаються реактори CaCO3/CO2. Одним з них є використання двоступеневого реактора, який пропускає рідину через другу камеру CaCO3/CO2, перш ніж випускати її в резервуар. Розчинення додаткової кількості CaCO3 підвищує рН, а також підвищує рівень кальцію та лужності у стічних водах. Цей підхід, здається, успішно підвищує рН стічних вод, але він не може підняти його до рівня рН резервуару, тому проблема низького рН може повністю не зникнути.

Інший підхід полягає в аерації стоків перед тим, як вони потрапляють в резервуар. У цьому випадку мета полягає в тому, щоб здути надлишок CO2 до того, як він потрапить в резервуар. Цей підхід може працювати в теорії, але, як правило, не працює на практиці, оскільки не вистачає часу для дегазації перед тим, як стічні води потрапляють в резервуар. Інша проблема, пов’язана з цим підходом, полягає в тому, що якщо він дійсно може підвищити рН стічних вод, то перенасичення CaCO3 у стічних водах може піднятися досить високо, щоб осадити CaCO3 в реакторі, забруднюючи його і знижуючи його ефективність.

Останній підхід, і, ймовірно, найбільш успішний, полягає в поєднанні реактора CaCO3/CO2 з іншою схемою додавання лугу, яка підвищує рН. Найбільш корисним методом для цього є використання вапняної води. У цій ситуації вапняна вода використовується не для забезпечення великої кількості кальцію або лугу, а для поглинання частини надлишкового CO2 і, таким чином, підвищення рН. Кількість необхідної вапняної води не така велика, як для повного підтримання кальцію та лужності. Додавання вапняної води можна також поставити на таймер, щоб додавати її тільки вночі і рано вранці, коли денні мінімуми рН, швидше за все, будуть проблематичними. Добавка вапняної води також може бути встановлена на контролері рН, щоб вона додавалася тільки тоді, коли рН стає незвично низьким (наприклад, нижче рН 7,8 або близько того).

Низький рН через низьку лужність

Низька лужність також може призвести до низького рівня pH, хоча це трапляється рідко, оскільки акваріумісти, як правило, дуже стурбовані підтриманням відповідної лужності. Якщо лужність не додається так швидко, як вона видаляється при кальцифікації, рН, швидше за все, знизиться. Це падіння буде відбуватися з усіма схемами додавання лугу, але буде найбільш помітним при використанні схем, які самі по собі не підвищують рН (наприклад, реактори CaCO3/CO2 або добавки з використанням бікарбонату натрію або подібних буферів). У цій ситуації очевидним рішенням є те, щоб якимось чином додати більше лугу. Чим вище комбіноване дихання акваріума, тим більшими будуть добові коливання при падінні лужності.

Низький рівень pH через дозування органічного вуглецю

Дозування органічного вуглецю з метою стимулювання росту бактерій та зменшення рівня вільних поживних речовин в акваріумі, як правило, призводить до зниження рН. Всі джерела органічного вуглецю в кінцевому підсумку здебільшого перетворюються на вуглекислий газ, знижуючи рН. Деякі види, такі як оцет, знижують рівень рН відразу після додавання. Інші, такі як етанол в горілці, будуть мати більший ефект зниження рН пізніше, коли CO2 буде вироблятися бактеріями. Цікаво, що оцет або горілка, додані досить повільно, матимуть однаковий чистий ефект на рН. Це суперечить інтуїції, але оцет просто надає свій ефект зниження рН раніше, в той час як інші джерела вуглецю мають більший ефект пізніше, врівноважуючи його до однакового на доданий атом вуглецю (оскільки кожен атом вуглецю в кінцевому підсумку перетворюється на одну молекулу вуглекислого газу). Якщо ви хочете дозувати оцет і не можете робити це повільно (наприклад, за допомогою дозуючого насоса), одним з варіантів є насичення нерозведеного оцту гідроксидом кальцію (порошком вапна). Залишкова прозора рідина матиме підвищений рН, і її можна додати відразу, не знижуючи рН акваріума (а підвищення досить невелике, щоб не турбуватися про це).

pH морських акваріумів є важливим параметром, з яким знайомі більшість акваріумістів. Він має важливий вплив на здоров’я і благополуччя мешканців наших систем, і ми зобов’язані робити все можливе, щоб підтримувати його в прийнятному діапазоні. Вимірювання рН не є складним і, як правило, не повинно бути дорогим. Навіть недорогі рН-метри можуть бути хорошим вибором, якщо їх правильно підібрати та використовувати. Тест-набори також можуть бути ефективними, але ризикують бути неточними без простих способів перевірки їх точності (окрім порівняння з рН-метром).

У багатьох рифових акваріумах акваріумісти знаходять, що рН природним чином знаходиться в комфортному для них діапазоні (скажімо, від 8,0 до 8,5), і їм, можливо, не потрібно нічого робити, щоб активно “контролювати” рН. Однак деякі акваріумісти вважають pH занадто високим (зазвичай тільки при використанні вапняної води) або занадто низьким (найчастіше через занадто велику кількість вуглекислого газу в повітрі їхнього будинку). Найкращі методи контролю рН, як правило, недорогі, хоча деякі з найкращих варіантів можуть бути обмежені для акваріумістів, які живуть у кліматі, де надходження великої кількості свіжого (зовнішнього) повітря є проблематичним. Тим не менш, існують корисні способи контролю рН (аерація та використання вапняної води), а є інші, які майже завжди мають обмежений успіх або небажані наслідки (наприклад, надмірна лужність при використанні буферів). Сподіваємось, що ця стаття надала акваріумістам інформацію, необхідну для контролю рН у своїх акваріумах відповідними та ефективними способами, які дозволяють уникнути цих небажаних наслідків.

Якщо у Вас виникли питання по цій статті, будь ласка, відвідайте мій форум на Reef2Reef.

Source: www.reef2reef.com