Χημεία νερού - pH, GH, kH
Χημεία νερού
Πολλές φορές σαν χομπίστες έχουμε ακούσει για το πόσο σημαντικό είναι να προσέχουμε την ποιότητα του νερού στα ενυδρεία μας. Όλοι μας έχουμε ακούσει να μιλάνε για pH, GH, kH και το πόσο σημαντικές είναι οι μετρήσεις τους για την ποιότητα του νερού.
Συχνά θα δούμε στα διάφορα βιβλία και στα διάφορα site ότι μιλάνε για τις συνθήκες διαβίωσης του κάθε ψαριού, αναφέροντας τις τιμές του pH και GH στις οποίες ζουν τα ψάρια στο φυσικό τους περιβάλλον. Πολλοί χομπίστες μετράνε τις τιμές αυτές ώστε να είναι οι κατάλληλες για τα ψάρια τους, χωρίς όμως να κατανοούν ακριβώς τι είναι αυτές οι τιμές και πώς επηρεάζουν τη χημεία του νερού του ενυδρείου.
Στόχος μου είναι να προσπαθήσω να κάνω κατανοητές τις τιμές αυτές, πώς επηρεάζουν τη χημεία του νερού και τι επιπτώσεις έχουν στην υγεία των ψαριών.
pH
Το pH δηλώνει πόσο όξινο ή πόσο αλκαλικό είναι ένα διάλυμα. Η κλίμακα που μετριέται το pH (σχεδόν πάντα) είναι από 0 έως 14, με τιμές κάτω του 7 να δηλώνουν ότι το διάλυμα είναι περισσότερο όξινο, ενώ τιμές άνω του 7 ότι το διάλυμα είναι περισσότερο αλκαλικό. Το pH αναφέρεται στην συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου (Η+) και ιόντων υδροξυλίου (ΟΗ–) τα οποία βρίσκονται σε ένα διάλυμα και ορίζεται ως ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου [Η+] στο διάλυμα (pH=-log[Η+]). Όσο περισσότερα ιόντα υδρογόνου υπάρχουν στο διάλυμα τόσο πιο όξινο είναι αυτό και η τιμή του pH είναι <7. Το διάλυμα όπου περιέχει ίση ποσότητα ιόντων υδρογόνου και υδροξυλίου λέμε ότι είναι “ουδέτερο” και έχει τιμή pH ίση με 7. Υψηλότερη περιεκτικότητα σε ιόντα υδροξυλίου χαρακτηρίζει αντίστοιχα το διάλυμα ως αλκαλικό με τιμή pH>7. Η κλίμακα του pH είναι λογαριθμική, πράγμα που σημαίνει ότι για μεταβολή της τιμής του pH κατά μία μονάδα, έχουμε δέκα φορές περισσότερη συγκέντρωση από τα αντίστοιχα ιόντα. Δηλαδή ένα διάλυμα με τιμή pH=6 είναι κατά δέκα φορές πιο όξινο από ότι ένα άλλο με τιμή pH=7, ένα διάλυμα με τιμή pH=5 είναι κατά εκατό φορές πιο όξινο από ένα άλλο με τιμή pH=7, κ.ο.κ.
Τα περισσότερα ψάρια γλυκού νερού ζουν σε συνθήκες όπου η τιμή του pH είναι από 5.5 έως 7.5 (εξαίρεση αποτελούν οι αφρικανικές κιχλίδες που μπορούν να ζήσουν και σε τιμές έως 8.4). Λαμβάνοντας υπόψιν ότι η κλίμακα του pH είναι λογαριθμική, καταλαβαίνουμε ότι αυτές οι τιμές έχουν διαφορά 1000 μονάδες, γεγονός που μας κάνει κατανοητό ότι ακόμα και μικρές διαφορές στην τιμή του pH μπορούν να επηρεάσουν τα ψάρια, προκαλώντας stress ή ακόμα και θάνατο.
Οι επιπτώσεις της τιμής του pH στα ψάρια ποικίλουν. Επηρεάζεται η ικανότητα αναπαραγωγής τους. Υψηλή οξύτητα ή αλκαλικότητα μπορεί να προκαλέσει εμφανή προβλήματα στο δέρμα, στα βράγχια και στα μάτια των ψαριών. Παρατεταμένη έκθεση σε μη θανατηφόρες τιμές pH μπορεί να προκαλέσει stress, ενθαρρύνει την “epithelial hyperplasia” και πολλές φορές μπορεί να αποβεί μοιραία για τα ψάρια.
Εκτός όμως από τις άμεσες επιπτώσεις που αναφέραμε προηγουμένως, υπάρχουν και έμμεσες που επίσης επηρεάζουν τα ψάρια. Αλλαγές στο pH μπορεί να επηρεάσουν την τοξικότητα πολλών διαλυμένων συστατικών στο νερό. Για παράδειγμα, η τοξικότητα της αμμωνίας αυξάνεται όσο μεγαλώνει η τιμή του pH.
Ακόμα και αν οι διακυμάνσεις είναι μέσα στα όρια που αναφέραμε νωρίτερα, πάλι μπορεί να έχουμε επιπτώσεις στην υγεία των ψαριών. Εκτός όμως από τα ψάρια, ακόμα και τα βακτήρια τα οποία διαλύουν την αμμωνία σε νιτρικά, δρουν καλύτερα σε κάποια κλίμακα pH, συγκεκριμένα από 7.5-8.6. Μεταβολές του pH μπορούν να επηρεάσουν ακόμα και κάποια θεραπεία που κάνουμε στα ψάρια.
Συνεχής έλεγχος του pH μπορεί να μας οδηγήσει σε συμπεράσματα για το νερό του ενυδρείου, όπως στις περιπτώσεις όπου χρειάζεται μερική αλλαγή νερού, φιλτράρισμα του υποστρώματος κ.α. Επίσης, παραπάνω τροφή για τα ψάρια, προκαλεί αύξηση οξειδίων του άνθρακα, γεγονός που κάνει το νερό πιο όξινο, ρίχνοντας έτσι τις τιμές του pH.
Όπως, λοιπόν καταλαβαίνετε, καλό είναι τα ψάρια που διαλέγουμε για το ενυδρείο μας, να μπορούν να επιβιώσουν στην ίδιο εύρος τιμών pH. Αν οι συνθήκες δεν είναι ιδανικές για όλα τα ψάρια, τότε αυτά θα είναι δύσκολο να αναπαραχθούν, να εγκλιματιστούν πλήρως ή και ακόμα να επιβιώσουν.
Τρόποι με τους οποίους μπορούμε να αλλάξουμε το pH ανάλογα με τις ανάγκες των ψαριών μας υπάρχουν στη σελίδα μου: Ηints & Tips / Μεταβολές pH
Αξίζει να σημειωθεί ότι νερό με χαμηλές τιμές kH είναι αιτία για μεγαλύτερες διακυμάνσεις της τιμής του pH, απ’ ό,τι νερό με υψηλές τιμές kH. Σαν γενικό κανόνα έχουμε ότι το “σκληρό νερό” είναι συνήθως και αλκαλικό (pH>7) και με υψηλές τιμές kH, ενώ το “μαλακό νερό” είναι συνήθως ελαφρά όξινο (pH<7) και με χαμηλές τιμές kH. Η γενική σκληρότητα (GH) επηρεάζει τις τιμές του pH, γι’ αυτό για να κατανοήσουμε καλύτερα το pH θα πρέπει να κατανοήσουμε και τη σκληρότητα που αναφέρουμε στην επόμενη ενότητα.
Οποιαδήποτε αλλαγή στην τιμή του pH πρέπει να γίνεται σταδιακά !!!
Σκληρότητα νερού
Το νερό περιλαμβάνει πολλές διαλυμένες ουσίες πριν αυτό φτάσει στις βρύσες μας. Η σκληρότητα είναι μια μέτρηση της περιεκτικότητας του νερού σε ιόντα μετάλλων, όπως ασβέστιο, μαγνήσιο, σίδηρος και ζινκενίτη. Οι περισσότερες από αυτές τις ουσίες αποκτώνται καθώς το νερό της βροχής περνάει από διάφορα πετρώματα. Την μεγαλύτερη περιεκτικότητα την έχει σε άλατα ασβεστίου και μαγνησίου με ελάχιστες ποσότητες από τα υπόλοιπα μέταλλα.
Υπάρχουν δύο είδη σκληρότητας που μας ενδιαφέρουν για το νερό του ενυδρείο μας. Η μόνιμη σκληρότητα (permanent hardness) και η αλκαλική σκληρότητα (kH) (συχνά αναφέρεται και ως ανθρακική σκληρότητα). Το άθροισμα αυτών των δύο είναι η γενική σκληρότητα (GH: general hardness).
Αλκαλική ή προσωρινή ή ανθρακική σκληρότητα (kH), ονομάζουμε αυτήν που απορρέει από ανθρακικά και διτανθρακικά ιόντα και εκφράζει άμεσα την ικανότητα buffering του νερού και μπορεί να μειωθεί με βρασμό του νερού.
Μόνιμη σκληρότητα ονομάζουμε αυτήν που αναφέρεται σε ιόντα όπως νιτρικά, θειικά, χλωριούχα κ.α. και δεν μπορεί να αφαιρεθεί με το βράσιμο.
Παρόλο ότι υπάρχει σχέση μεταξύ της σκληρότητας του νερού και του buffering, η σκληρότητα είναι βασικά προϊόν από ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου, ενώ το buffering δημιουργείται από ανθρακικά και διτανθρακικά ιόντα. Συνήθως το “σκληρό νερό” έχει υψηλή περιεκτικότητα buffer, ενώ το “μαλακό νερό” έχει λιγότερη. Βεβαίως με επεξεργασία μπορούμε να επιτύχουμε “σκληρό νερό” με μικρή περιεκτικότητα buffer και “μαλακό νερό” με υψηλή.
Ο πιο εύκολος τρόπος για να μετρήσουμε τις δύο αυτές σκληρότητες του νερού (GH, kH), είναι να χρησιμοποιήσουμε διάφορα test που κυκλοφορούν στο εμπόριο γι’ αυτό το σκοπό.
GH
Ως γενική σκληρότητα (GH) αναφέρουμε την περιεκτικότητα διαλυμένων ιόντων κυρίως ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό. Άλλα ιόντα μπορούν να συνεισφέρουν στην τιμή της γενικής σκληρότητας αν και συνήθως οι περιεκτικότητές τους είναι αμεληταίες και δύσκολα μετρούνται. Όταν διαβάζουμε ή ακούμε για ψάρια που προτιμούν σκληρό ή μαλακό νερό, αναφερόμαστε στην τιμή της γενικής σκληρότητας και όχι της ανθρακικής. Η τιμή της γενικής σκληρότητας δεν επηρεάζει άμεσα το pH του νερού, παρόλο που συνήθως το “σκληρό νερό” είναι και αλκαλικό λόγω μερικής αλληλεπίδρασης της ανθρακικής και της γενικής σκληρότητας.
Λανθασμένη τιμή της γενικής σκληρότητας θα επηρεάσει την μεταφορά θρεπτικών συστατικών και προϊόντων αποβλήτων από την κυψελοειδή μεμβράνη, με αποτέλεσμα να μην έχουμε γονιμοποίηση των αυγών των ψαριών, σωστές λειτουργίες των εσωτερικών οργάνων των ψαριών (όπως νεφρά κ.α.) και σωστή ανάπτυξη των ψαριών. Γι’ αυτό το λόγο συχνά μπορούμε να έχουμε ψάρια και φυτά εγκλιματισμένα στο ενυδρείο μας (στις τιμές GH που έχουμε), χωρίς όμως να μπορούν επιτυχώς να αναπαραχθούν.
Τα περισσότερα test μετράνε τη γενική σκληρότητα (GH) σε γερμανικούς βαθμούς σκληρότητας (odH), το οποίο ισούται με 17.9 mg/lt. Αφού τα mg/lt ισούται με ppm (parts per million), απλά πολλαπλασιάζουμε την τιμή σε odH με 17.9 και έχουμε την ίδια τιμή σε ppm. Ο επόμενος πίνακας δίνει μια ιδέα για το τι τιμές GH παίρνει το “σκληρό & μαλακό νερό”.
Τρόποι με τους οποίους μπορούμε να αλλάξουμε το GH ανάλογα με τις ανάγκες των ψαριών μας υπάρχουν στη σελίδα μου: Ηints & Tips / Μεταβολές GH
Είναι γενικά πιο δύσκολο να αλλάξουμε το GH χωρίς να επηρεαστεί το kH, από ότι είναι να αλλάξουμε το kH χωρίς να επηρεαστεί το GH.
kH
Ως kH αναφερόμαστε στην ανθρακική ή προσωρινή σκληρότητα. Με αυτήν μετράμε τη δυνατότητα buffering, ή με άλλα λόγια, τη δυνατότητα του νερού να απορροφά και να εξουδετερώνει προσθήκη οξέος χωρίς να έχουμε μεγάλες μεταβολές στην τιμή του pH. Σκεφτείτε και παραλληλίστε την δυνατότητα buffering σαν ένα σφουγγάρι – όσο μεγαλύτερη η δυνατότητα του buffering, τόσο μεγαλύτερο το σφουγγάρι. Αλλά πόσο μεγάλο πρέπει να είναι αυτό το “σφουγγάρι” στο ενυδρείο μας; Όσο υψηλότερη η τιμή του kH (τόσο μεγαλύτερο το σφουγγάρι), τόσο πιο ανθεκτικό είναι το νερό μας σε μεταβολές της τιμής του pH. Η τιμή του kH στο νερό του ενυδρείου μας, πρέπει να έχει τέτοια τιμή, ώστε να αποτρέπει τις συχνές και μεγάλες διακυμάνσεις στην τιμή του pH. Αν η τιμή του kH είναι μικρότερη από 4 odH, ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στην τιμή του pH στο νερό, μέχρις ότου να διαπιστωθεί πόσο μεγάλες μεταβολές προκαλεί η τιμή αυτή στο pH.
Η δυνατότητα buffering είναι συγχρόνως και επιθυμητή και μη επιθυμητή. Ας δούμε τη θετική πλευρά. Κατά τον κύκλο του αζώτου, παράγεται στο ενυδρείο μας νιτρικό οξύ (nitrate). Αν δεν υπάρχει δυνατότητα buffering (kH), η τιμή του pH θα πέφτει με την πάροδο του χρόνου. Ικανοποιητική τιμή kH (δυνατότητα buffering) θα κρατήσει την τιμή του pH σταθερή. Από την άλλη πλευρά, το “σκληρό νερό” έχει και σχεδόν πάντα υψηλή δυνατότητα buffering (kH). Και αν το pH είναι πολύ υψηλό για τις συνθήκες διαβίωσης των ψαριών μας, τότε η υψηλή τιμή του kH θα κάνει δύσκολη την προσπάθεια να κατεβάσουμε την τιμή του pH.
Τρόποι με τους οποίους μπορούμε να αλλάξουμε το kH ανάλογα με τις ανάγκες των ψαριών μας υπάρχουν στη σελίδα μου: Ηints & Tips / Μεταβολές kH
Προσοχή χρειάζεται στην προσθήκη “καθαρού νερού” στο ενυδρείο μας. Επειδή αυτό δεν έχει καθόλου δυνατότητα buffering (kH=0), ακόμα και η ελάχιστη προσθήκη κάποιου οξέος θα προκαλέσει απότομη πτώση στην τιμή του pH, με αποτέλεσμα να έχουμε πρόκληση stress στα ψάρια μας. Γι’ αυτό το λόγο, πρέπει πάντα να προσθέτουμε και νερό βρύσης ή κάποια άλατα στο “καθαρό νερό”, πριν το βάλουμε στο ενυδρείο μας.
