Без кейворду
Посібник з хімії рифових акваріумів для початківців, частина 3: pH
Ця стаття є третьою в серії, в якій розглядаються питання хімії коралових рифів на базовому та практичному рівні. Її основна мета – змусити акваріумістів-початківців зосередитися на тих аспектах хімії рифових акваріумів, які дійсно важливі, а не на тих, які не є такими. Акваріумісти-початківці стикаються з величезною кількістю питань і думок, пов’язаних з практикою акваріумістики, і жодне з них, здається, не викликає більшого занепокоєння, ніж питання хімії. Деякі з цих питань насправді дуже складні, і відповіді на багато питань просто не відомі. На щастя для любителів, знання відповідей на ці питання рідко буває важливим для утримання чудового рифового акваріума. Ті питання, які важливо розуміти, набагато простіші і можуть бути вирішені без зайвого занепокоєння.
Перша стаття цієї серії була присвячена питанням, пов’язаним з солоною водою, що використовується в акваріумі з кораловим рифом, включаючи вибір сольових сумішей, вимірювання солоності та очищення водопровідної води. Друга стаття була присвячена тому, які добавки є необхідними та корисними, а які ні. Третя стаття присвячена питанням, пов’язаним з рівнем pH в акваріумі.
На відміну від багатьох інших областей акваріумістики коралових рифів, і навіть інших питань, пов’язаних з хімією, рН є одним з тих, відповіді на які часто особливо чіткі. Акваріумісти можуть з легкістю обговорювати і обговорюють, які корми, освітлення, режими течії води, температури, фільтрації і т.д. є найбільш підходящими для акваріума з кораловим рифом. Навіть рівень pH може бути певною мірою предметом дискусій, з такими питаннями, як “Який рівень pH найкращий?” Однак багато питань, що стосуються рН, залишають мало місця для наукових дебатів. 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 акваріума, що і як роблять буфери тощо. Отже, способи вирішення різного роду проблем з рН дуже добре вивчені на науковій основі. Також виявляється, що відповіді можуть здивувати багатьох акваріумістів-початківців. Наприклад, підміни води майже ніколи не вирішують проблеми низького рН, навіть 100% підміни води.
На жаль, для багатьох акваріумістів рН не є чимось, з чим вони мають великий досвід, окрім свого акваріума та, можливо, басейну. Для багатьох це майже вимір чорного ящика: щось, що потрібно контролювати, але фізичне значення якого має для них мало сенсу. У цій статті ми опишемо рН більш інтуїтивно зрозумілим способом (на відміну від більш математичного способу, як у попередніх статтях). Хоча багато хімічної математики використовується для визначення деяких взаємозв’язків між різними параметрами води (такими як атмосферний вуглекислий газ, лужність та рН), ця стаття передбачає, що більшості акваріумістів-початківців краще зосередитись на відповідях, а не на тому, як їх знайти.
У цій статті йдеться про те, які діапазони рН є прийнятними для акваріумів з кораловими рифами, які фактори, як правило, відхиляють рН від норми, що відбувається з акваріумом з кораловим рифом, якщо його рН відхиляється від природного рівня, і як найкраще контролювати рН в акваріумі.
Очікується, що в цій серії буде опублікований повний набір статей:
Посібник з хімії рифових акваріумів для початківців
- Частина 1: Солона вода сама по собі
- Частина 2: Які хімічні речовини необхідно додавати
- Частина 3: pH
- Частина 4: Які хімічні речовини слід контролювати, щоб запобігти накопиченню
Розділи цієї статті:
- Вступ
- Що таке рН?
- Який прийнятний діапазон pH для рифових акваріумів?
- Як вимірюється рН?
- Вуглекислий газ і pH
- Добові коливання pH
- Чому pH стає підвищеним?
- Рішення проблем з високим рівнем pH
- Тест на аерацію
- Вирішення проблем з низьким pH
- Низький pH через CaCO 3 /CO 2 Реактори
- Низький pH через високий рівень вуглекислого газу в приміщенні
- Низький pH через низьку лужність
Акваріумісти витрачають значну кількість часу та зусиль, турбуючись та намагаючись вирішити очевидні проблеми з рівнем pH у своїх акваріумах. Деякі з цих зусиль, безумовно, виправдані, оскільки справжні проблеми з pH можуть призвести до погіршення здоров’я тварин. Однак у багатьох випадках єдина проблема полягає у вимірюванні рН або його інтерпретації.
Кілька факторів роблять моніторинг рівня рН в морському акваріумі важливим. 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 рН природної морської води (зазвичай від 8,0 до 8,3) може бути неоптимальним для деяких її мешканців, але більше 80 років тому було визнано, що рівні рН, відмінні від рівня рН природної морської води, можуть бути стресовими для 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 багатьох морських організмах. Одним з найважливіших з цих процесів є кальцифікація, або відкладення скелетів карбонату кальцію. Відомо, що кальцифікація багатьох організмів залежить від рівня рН, знижуючись, коли рН падає нижче нормального рівня. Якщо рН досить низький, скелети коралів фактично розчиняються. Використовуючи цей тип інформації, а також інтегрований досвід багатьох любителів, ми можемо розробити деякі рекомендації щодо того, який діапазон рН є прийнятним для рифових акваріумів, і які значення виходять за межі. Ці рекомендовані діапазони детально описані в наступних розділах.
У попередніх статтях я детально обговорював, що означає рН в контексті акваріума з кораловим рифом. Коротко кажучи, 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 дворазову різницю в концентрації Н+. Різниця в одну одиницю рН між будь-якими двома значеннями рН означає різницю в 10 разів в концентрації Н +. 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 свідчить про велику зміну концентрації Н+ у воді.
Малюнок 1 може допомогти деяким акваріумістам зрозуміти взаємозв’язок між рН і концентрацією Н + 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.
Малюнок 1. Взаємозв’язок між рН і 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 шкали вимірювання), 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?
Допустимий діапазон pH для рифових акваріумів є думкою, а не чітко визначеним фактом, і, безумовно, варіюється залежно від того, хто надає 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, близько 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 8,2 принаймні протягом частини дня. На мою думку, діапазон рН від 7,8 до 8,5 є прийнятним для рифових акваріумів, з кількома застереженнями. До них відносяться:
- Лужність повинна становити щонайменше 2,5 мекв/л (7 dKH) і бажано вище в нижній частині цього діапазону рН. Це твердження частково ґрунтується на тому, що багато рифових акваріумів прийнятно працюють в діапазоні рН від 7,8 до 8,0, але багато найкращих прикладів цих типів акваріумів включають реактори з карбонатом кальцію/вуглекислим газом, які, хоча і мають тенденцію до зниження рН, також мають тенденцію підтримувати карбонатну лужність на досить високому рівні (на рівні або вище 3 мекв/л.). У цьому випадку будь-які проблеми, пов’язані з кальцифікацією при таких низьких значеннях рН, можуть бути компенсовані більш високою лужністю. Низький рівень рН спричиняє стрес для кальцифікуючих організмів, насамперед, через те, що їм важче отримати достатню кількість карбонату для відкладення скелетів. Підвищення лужності може пом’якшити ці труднощі, надаючи їм додатковий бікарбонат.
- Щоб рівень кальцію був не менше 400 ppm. Кальцифікація ускладнюється при зниженні рН, а також при зниженні рівня кальцію. Не бажано штовхати всі крайнощі рН, лужності і кальцію одночасно. Тому, якщо pH знаходиться в низькому діапазоні і не може бути легко змінений (наприклад, в акваріумі з CaCO 3 /CO 2 реактором), принаймні переконайтеся, що рівень кальцію є прийнятним (~400-450 ppm). Аналогічно, однією з проблем при більш високому рівні pH (вище, скажімо, 8,2, але з кожним наступним підвищенням стає все більш проблематичним) є абіотичне випадання карбонату кальцію, що призводить до падіння рівня кальцію і лужності, і, як наслідок, до засмічення нагрівачів і крильчаток насосів. Якщо pH акваріума становить 8,4 або вище (як це часто буває в акваріумі з використанням вапняної води), то особливо важливо, щоб і рівень кальцію, і рівень лужності підтримувалися належним чином (тобто не були ні занадто низькими, пригнічуючи біологічну кальцифікацію, ні занадто високими, викликаючи надмірне абіотичне осадження на обладнанні).
Як вимірюється рН?
Після того, як я допоміг з проблемами рН більш ніж тисячі акваріумістів, для мене очевидно, що вимірювання рН є проблемою майже так само часто, як і реальне відхилення від нормального діапазону рН. Тому кожного разу, коли здається, що рН виходить за межі оптимального 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, призначений для використання в прісноводних системах при рН 5-7, може бути не корисним в морській воді при рН 8,2.
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 актуальною 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 незвичним (наприклад, особливо високий або низький), я спробую 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 атрибутів, які забезпечують хороший вибір рН-метра, були обговорені в попередніх статтях.
Ця стаття містить більше інформації про вибір та використання рН-метрів та електродів:
Однією з проблем, яку користувачі рН-метрів можуть не визнати важливою, є вибір марки калібрувального буфера для рН. Деякі марки, що продаються акваріумістам, очевидно, не підходять, оскільки вони насправді не мають того рівня рН, який вони заявляють. Хорошим вибором буферів для калібрування рН є ті, що надаються компаніями American Marine (Pinpoint), Milwaukee, Hanna та Thermo (Orion).
Ця стаття містить більше інформації про вибір і використання буферів для калібрування рН:
Небагато саморобних розчинів підходять для калібрування або перевірки точності рН-метрів (і жодного з тих, про які я знаю для більшості морських тест-наборів для визначення рН), але можна зробити розчин бури, який буде мати рН приблизно 9,2. Це значення можна використовувати для перевірки точності будь-якого рН-метра і може бути корисним для калібрування деяких вимірювачів (хоча для калібрування, як правило, також необхідний розчин з рН 7).
Ця стаття містить більше інформації про використання бури для перевірки роботи рН-метра:
Вуглекислий газ і pH
Рівень рН морської акваріумної води тісно пов’язаний з кількістю розчиненого у воді вуглекислого газу та 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 аерована 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 вмістом вуглекислого газу в повітрі (350 проміле вуглекислого газу), і збалансованої з повітрям, що містить додатковий вуглекислий газ, який може бути присутнім у деяких будинках (1000 проміле) або коли вуглекислий газ є дефіцитним (як це може статися в акваріумах з вапняною водою, також відомою 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 рН, – це те, що в акваріумах з кораловими рифами рН змінюється від дня до ночі. Ця добова (денна) зміна pH 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 відчувають дефіцит CO 2 протягом дня, 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 дефіциті. На практиці врівноваження вуглекислого газу за допомогою аерації є складним завданням, і ця мета не часто досягається. Отже, рН дійсно змінюється між днем і ніччю.
Підвищена лужність означає більшу кількість бікарбонату та карбонату у воді, які разом слугують 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 середній рН, тим менше добові коливання. Додаткові хімічні речовини у воді також допомагають зменшити коливання рН; борат, наприклад, буферизує зміни рН.
При всьому цьому, однак, я не вважаю, що фактична зміна pH 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 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.
Ця стаття містить більш детальну інформацію, що стосується буферної здатності боратів та бікарбонатів/карбонатів у морській воді:
Чому рН стає підвищеним?
U nder 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, 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, тому більша аерація, ймовірно, вирішить проблему.
Найпоширеніший спосіб досягнення надмірно високого рівня pH у рифових акваріумах – це використання високорівневих добавок, особливо лужних добавок, які містять гідроксид (вапняна вода, також відома як кальквасер) або карбонат (наприклад, деякі двокомпонентні кальцієві та лужні добавки). У попередній статті я показав, що додавання достатньої кількості гідроксиду для підвищення лужності на 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 pH. 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 0,5 мекв/л (1,4 dKH).
Найбільш нешкідливий спосіб знизити високий рівень pH – це 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 4 мекв/л, то акваріум не повністю збалансований з вуглекислим газом, що міститься в повітрі (якщо його лужність набагато вище 4 мекв/л (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. Ось ці інші методи:
A. 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
Я рекомендую додавати 6 мл содової води на галон води в резервуарі, щоб знизити рН приблизно на 0,3 одиниці. Додайте її в зону з високою прохідністю, подалі від організмів (наприклад, у відстійник). Місцевий рівень рН там, де він вперше додається, буде дуже низьким. Виконувати цю процедуру повільно краще, ніж занадто швидко. Якщо у Вас немає відстійника, додавайте її особливо повільно. Деякі види газованої води можуть містити більше або менше вуглекислого газу, ніж інші, і чим нижче лужність акваріума, тим більше впаде рівень pH. Також, чим вище лужність, тим менше буде падати рН, тому що буферна здатність морської води неухильно знижується в міру падіння рН приблизно з 9 до 7,5.
Малюнок 3. Адірондак Зельцер, що використовується для додавання вуглекислого газу і зниження рН.
B. Пряме 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.
Я рекомендую додавати 1 мл дистильованого білого оцту на галон води в акваріумі, щоб спочатку знизити рН приблизно на 0,3 одиниці. Знову ж таки, додайте його в зону з високою швидкістю потоку, подалі від організмів (наприклад, у відстійник). Місцевий рівень рН там, де він вперше додається, буде дуже низьким. Виконувати цю процедуру повільно краще, ніж занадто швидко. Якщо у Вас немає відстійника, додавайте його особливо повільно. Чим нижча лужність акваріума, тим більше знизиться рівень pH. Крім того, чим вище pH, тим менше буде падати pH, оскільки буферна здатність морської води неухильно знижується при падінні pH приблизно з 9 до 7,5. Пам’ятайте, що пізніше може відбутися додаткове падіння рН, оскільки організми акваріума метаболізують оцет до вуглекислого газу.
Малюнок 4. Дистильований білий оцет Heinz, що використовується для зниження pH.
C. Додавання оцту через вапняну воду: Комерційний дистильований білий оцет можна використовувати для зниження рН акваріума, додаючи його у вапняну воду, 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.
Чому падає рН?
Як зазначалося вище, низький рівень pH стає проблемою, коли він опускається нижче 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:
- Реактор карбонату кальцію/вуглекислого газу (CaCO 3 /CO 2 використовується в акваріумі.
- Акваріум має низьку лужність (значно нижче 2,5 мекв/л, або 11 dKH).
- В акваріумі міститься більше CO 2 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.
- Акваріум містить надлишок CO 2 тому що повітря, з яким він врівноважується, містить надлишок CO 2 . Це найпоширеніша причина у випадках, які я обговорював, коли більше тисячі акваріумістів згадують про проблеми з рН.
- В акваріумі все ще відбувається кругообіг речовин, і надлишок кислоти утворюється в результаті азотного циклу та розкладання органіки до CO 2 .
Тест на аерацію
Деякі з можливих причин низького рівня pH, перерахованих вище, вимагають зусиль для діагностики. Проблеми 3 і 4 є досить поширеними, і ось спосіб їх розрізнити. Візьміть чашку з водою в акваріумі 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), то, швидше за все, повітря в приміщенні містить надлишок CO2і більша аерація тим самим повітрям не вирішить проблему низького рН (хоча аерація свіжим повітрям повинна). 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 pH є специфічними для кожної причини, і вони детально описані нижче. Однак деякі загальні рішення часто є ефективними. Підміна води, як правило, не є ефективним довгостроковим рішенням будь-яких проблем з рН. Ефективні рішення для проблем з низьким рівнем рН включають регулярне використання добавок з високим рівнем рН та забезпечення більшої аерації свіжим повітрям. Вапняна вода (kalkwasser) є найкращим вибором в якості добавки для підвищення рН, за якою слідують двокомпонентні добавки з високим рН, що містять кальцій та лужність. Ці методи мають перевагу в тому, що вони підвищують рН без небажаного підвищення лужності по відношенню до кальцію.
Не варто занадто турбуватися про підвищення рівня кальцію або лужності від додавання вапняної води для вирішення проблем з низьким рівнем рН. Попит на кальцій та лужність зростає в рифовому акваріумі при підвищенні рН, тому чистий ефект може бути незначною зміною кальцію та лужності. Найчастіше рН підвищується і ніяких інших проблем не виникає. У будь-якому випадку, спочатку спробуйте ці методи і турбуйтеся про такі підвищення, тільки якщо вони трапляються і якщо вони здаються надмірними.
Буфери самі по собі, як правило, не є хорошим методом для підвищення рН, оскільки вони підвищують 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.
Два інших загалом корисних методи підвищення рН включають вирощування макроводоростей, які поглинають деяку кількість CO 2 з води в міру їх росту (часто в відстійнику, який освітлюється в зворотному світловому циклі до основного резервуару, щоб забезпечити максимальне підвищення рН, коли основний резервуар має мінімальний рН), а також аерація води свіжим повітрям.
Низький pH через CaCO 3 /CO 2 Реактори
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. В реальності, однак, цей процес не доводиться до завершення, і акваріуми, що використовують CaCO 3 /CO 2 зазвичай працюють в низькому діапазоні рН.
Наведені нижче рішення припускають, що реактор належним чином відрегульований. Неправильно відрегульований реактор може знизити рівень рН навіть нижче, ніж зазвичай, і в такому 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 перемінним успіхом, для мінімізації проблеми низького рН, що виникає при використанні CaCO 3 /CO 2 реакторах. Одним з них є використання двоступеневого реактора, який пропускає рідину через другу камеру CaCO 3 перед тим, як випустити її в резервуар. Розчинення додаткової кількості CaCO 3 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 CO 2 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 CaCO 3 у стічних водах може піднятися досить високо, щоб осадити CaCO 3 в реакторі, забруднюючи його і знижуючи його ефективність.
Останній підхід, і, ймовірно, найбільш успішний, полягає в тому, щоб об’єднати CaCO 3 /CO 2 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 CO 2 і тим самим підвищити рівень 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 високий рівень вуглекислого газу в приміщенні
Високий рівень вуглекислого газу в приміщенні також може призвести до проблем з низьким рівнем рН у багатьох рифових акваріумах. Дихання людей і домашніх тварин, використання невентильованих приладів, що спалюють природний газ (наприклад, печі та плити), а також використання CaCO 3 /CO 2 може підвищити рівень вуглекислого газу в приміщенні. Рівень вуглекислого газу легко може бути більш ніж удвічі вищим, ніж у зовнішньому повітрі, і цей надлишок може суттєво знизити рН акваріума. Ця проблема особливо гостро стоїть в нових, більш герметичних будинках. Навряд чи це буде проблемою в таких будинках, як мій, де можна відчути, як вітер гуляє навколо старих віконних рам.
Багато акваріумістів виявили, що відкриття вікна біля акваріума може значно підвищити рівень pH протягом одного-двох днів. На жаль, акваріумісти, які живуть в жаркому або холодному кліматі, не можуть комфортно відкривати вікна цілий рік. Деякі вважають, що в таких ситуаціях корисно прокласти трубу або трубку ззовні до входу повітря в скімер, де свіже зовнішнє повітря швидко змішується з акваріумною водою. Однак майте на увазі, що якщо Ви живете в місцевості, де періодично розпилюють інсектициди для боротьби з комарами (наприклад, у багатьох мегаполісах Півдня), може бути важливо встановити вугільний фільтр на повітрозабірнику, щоб запобігти потраплянню цих хімікатів до акваріума. Результати, отримані з таким повітрозабірником, різняться. Деяким акваріумам він допомагає, а іншим – ні. Проблема полягає в тому, що верхня частина акваріума та інші поверхні все ще потенційно піддаються впливу високого вмісту CO 2 повітря в приміщенні.
Нарешті, використання вапняної води може бути відповідним рішенням. Вапняна вода може бути особливо ефективною в цих ситуаціях, оскільки в акваріумі з меншою ймовірністю, ніж в акваріумі з нормальним рівнем рН, може виникнути небажано високий рівень рН, який іноді супроводжує використання вапняної води. Хоча вапняна вода є найбільш ефективною добавкою для акваріума для підвищення рівня pH, інші добавки з високим рівнем pH також можуть бути достатніми, наприклад, деякі двокомпонентні системи добавок кальцію та лугу з високим рівнем pH. Ви маєте чудовий шанс заощадити з купонами, коли у вас є щотижнева реклама Kroger.
Низький рівень pH через низьку лужність
Недостатня лужність також може призвести до низького рівня pH. Наприклад, якщо лужність не додається так швидко, як вона видаляється шляхом кальцинування, рН, ймовірно, знизиться. Це падіння буде відбуватися при всіх схемах додавання лугу, але буде найбільш помітним при використанні схем, які самі по собі не підвищують рН (наприклад, CaCO 3 /CO 2реактори або добавки з використанням негашеної харчової соди). У цій ситуації очевидне рішення – якось додати більше лужності. Чим вище комбіноване дихання акваріума, тим більшими будуть добові коливання при падінні лужності.
РН морських акваріумів є важливим параметром, з яким знайомі більшість акваріумістів. Він має важливий вплив на здоров’я та 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 виявляють, що рН природним чином знаходиться в комфортному для них діапазоні (скажімо, від 8,0 до 8,5), і їм, можливо, не потрібно нічого робити для активного “контролю” 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 інформацію, необхідну акваріумістам для контролю рН у своїх акваріумах відповідними та ефективними способами, які дозволяють уникнути цих небажаних наслідків.
Source: reefkeeping.com