Низкий pH: Причины и методы борьбы

Автор: Randy Holmes-Farley

Из книги: Randy Holmes-Farley: Рифовая алхимия

Величина pH в рифовом аквариуме серьёзным образом влияет на жизнеспособность и состояние организмов, считающих этот аквариум своим домом. К сожалению, есть много факторов, которые выводят pH за пределы диапазона, оптимального для многих совместно содержащихся в морских аквариумах организмов. К примеру, слишком низкое значение pH затрудняет формирование скелета из карбоната кальция у кальцинируемых организмов. При достаточно низком pH эти скелеты, фактически, начинают растворяться. По этой причине аквариумисты должны следить за данным параметром. Подобное наблюдение, очень часто, является первым шагом на пути к решению различных вопросов, связанных с рН. Многие рифовые аквариумисты относят низкое значение pH к числу самых досадных проблем, связанных с поддержанием подходящих условий в аквариуме. В настоящей статье будут подробно рассмотрены причины, которые могут привести к низким значениям pH во многих аквариумах, и описаны лучшие способы его повышения. Проблемы, связанные с высоким значением pH были вкратце рассмотрены в моей предыдущей статье.

Что такое pH?

Данная глава должна помочь аквариумистам понять, что означает термин “pH”. Те, кто хочет только решить проблему низкого pH, может сразу перейти к выделенному жирным шрифтом тексту в конце данного раздела.

Есть множество различных определений понятия pH применительно к морской воде. В системе, используемой большинством аквариумистов (система Национального Бюро Стандартов – NBS) pH определяется согласно уравнению 1:

1. pH = -log a_H

где a_H это «активность» ионов водорода (H⁺, также называемых протонами) в растворе. Активность – это способ, которым химики измеряют “свободные” концентрации, и pH является мерой числа ионов водорода в растворе. Ионы водорода в морской воде частью находится в свободном состоянии (в действительности они не свободны, а присоединяются к молекулам воды, образуя комплексы - например, H₃O⁺), а частью составляют комплексы с другими ионами (поэтому химики используют термин "активность" вместо концентрации). В частности, ионы H⁺ в обычной морской воде присутствуют в виде свободных ионов H⁺ (около 73% от общего количества), в виде пар ионов H⁺/SO4^-- (около 25% от общего содержания H⁺), и виде пар ионов H⁺/F^- (небольшая доля от общего числа H⁺). Вопросы активности также влияют на калибровочные буферные растворы, и это одна из причин, по которой к морской воде применяют различные шкалы измерения pH и калибровочные буферные растворы. Нас, аквариумистов, однако, все эти прочие стандарты мало касаются: в среде аквариумистики принято иметь дело исключительно со стандартной системой NBS (Национального Бюро Стандартов США).

Для понимания основных проблем, связанных со значением pH в морских аквариумах, можно представить, что значение pH непосредственно связано с концентрацией H⁺:

2. pH = -g_Hlog[H⁺]

где g_H – константа (коэффициент активности), которую, в большинстве случаев, можно игнорировать (g_H = 1 в чистой пресной воде и ~0.72 в морской воде). По сути, аквариумистам достаточно понимать, что pH является мерой числа ионов водорода в растворе, и что шкала pH логарифмическая. Это означает, что при pH 6 имеется в 10 раз больше ионов H⁺, чем при pH 7, и что при pH 6 имеется в 100 раз больше ионов H+, чем при pH 8. Следовательно, небольшое изменение величины pH может быть связано с существенным изменением концентрации ионов H⁺ в воде.

Зачем контролировать pH?

Есть несколько причин, по которым аквариумисты хотели бы контролировать pH в морских аквариумах. Одна из них в том, что водные организмы активно растут только в определённом диапазоне pH. Естественно, этот диапазон различен для разных организмов, и понятие «оптимального» диапазона может быть не совсем корректным для аквариума, в котором содержится много различных видов. Даже натуральная морская вода (pH = 8.0-8.3) не будет оптимальной для всех существ, живущих в ней. Тем не менее, более восьмидесяти лет назад было установлено, что сильное расхождение pH от показателя, свойственного натуральной морской воде (например, ниже значения pH 7.3), является источником стресса для рыб¹. Теперь мы обладаем дополнительной информацией об оптимальных диапазонах величины pH для многих организмов, но, к сожалению, эти данные недостаточны для того, чтобы аквариумисты могли найти оптимальное значение pH для большинства организмов, которые их интересуют.^2-6 Кроме того, вдияние pH может быть косвенным. Например, известно, что токсичность меди и никеля для некоторых организмов, присутствующих в наших аквариумах (таких как мизиды и разноногие ракообразные) зависит от величины pH⁷. Как следствие, диапазоны pH, которые будут приемлемы для одного аквариума, могут отличаться от величин, приемлемых для другого, даже если в этих аквариумах будут жить одиаковые организмы.

Тем не менее, имеются фундаментальные процессы, происходящие во многих морских организмах, на которые серьёзно влияют изменения pH. Одним из них является кальцификация (отвердение). Известно, что кальцификация в кораллах зависит от значения pH, и она падает по мере падения pH.^8-9 Используя такие факторы в совокупности с опытом, накопленным многочисленными любителями, мы можем разработать некоторые основные положения относительно приемлемого диапазона и предельно допустимых значений pH для рифовых аквариумов.

Каков приемлемый диапазон значений pH для рифового аквариума?

Приемлемый диапазон значений pH для рифовых аквариумов – это скорее мнение, а не конкретно определённый факт, и естественно, он будет варьироваться в зависимости от того, кто высказывает это мнение. И этот диапазон может довольно сильно отличаться от «оптимального» диапазона. При этом, по сравнению с приемлемым диапазоном, гораздо трудее обосновать, что же является «оптимальным диапазоном». Я предлагаю считать подходящим значение pH натуральной морской воды, равное примерно 8.2, но рифовый аквариум может жить в более широком диапазоне значений pH. Я считаю, что диапазон значений pH от 7.8 до 8.5 является приемлемым для рифовых аквариумов, с некоторыми допущениями, а именно:

Буферность (KH) должна составлять, как минимум, 2.5 мэкв/л, и предпочтительно выше, особенно ближе к нижнему пределу диапазона pH. Данное положение частично основывается на том факте, что многие рифовые аквариумы довольно эффективно содержатся в диапазоне pH 7.8-8.0. При этом большая часть лучших из этих аквариумов содержит кальциевый реактор, который, хотя и имеет тенденцию к снижению pH, при этом поддерживает достаточно высокий уровень KH (3 мэкв/л и выше). В этом случае, любые проблемы, связанные с кальцинированием при низких значениях pH, могут быть компенсированы повышением щёлочности. Низкое значение pH в первую очередь поражает кальцифицируемые организмы, затрудняя получение достаточного количества карбоната для образования скелетов. Увеличение буферности сглаживает это затруднение по причинам, которые будут подробно рассмотрены далее в данной статье.
Уровень кальция должен составлять, как минимум, 400 ppm. При понижении pH кальцификация становится затруднительной; она также становится затруднительной, поскольку снижается уровень содержания кальция. Крайне нежелательно одновременно иметь предельно допустимые низкие значения pH, щёлочности и содержания кальция. Таким образом, если pH будет в области низких значений, и будет нелегко изменить его значение (как например, в аквариуме с кальциевым реактором CaCO3/CO2), следует, по крайней мере, обеспечить приемлемое содержание кальция (~400-450 ppm). Более того, одна из проблем, возникающих при высоких значениях pH (свыше 8.2), является абиотическое осаждение карбоната кальция, приводящее к падению содержания кальция и щёлочности и к засорению нагревателей и импеллеров насосов. Если величина pH в аквариуме составляет 8.4 или выше (что часто имеет место в аквариумах, при применении известковой воды Ca(OH)₂ - кальквассера), следует обратить должное внимание поддержанию надлежащего уровеня содержания кальция и буферности. Это означает, что эти уровни не должны быть ни слишком низкими, вызывающими биологическую кальцификацию, ни слишком высокими, вызывающими избыточное абиотическое осаждение на оборудовании.

Углекислый газ и pH

Величина pH в аквариуме с морской водой тесно связана с количеством растворенной в воде двуокиси углерода. Она также связана и с буферностью. Действительно, если вода будет полностью аэрированной (т.е. в полном равновесии с обычным воздухом), то величина pH точно определяется щёлочностью карбоната. Чем выше щёлочность, тем выше pH. Рисунок 1 показывает соотношение для морской воды, в состоянии равновесия с обычным воздухом (350 ppm двуокиси углерода), и воды, находящейся в состоянии равновесия с воздухом, содержащим избыточное количество двуокиси углерода, который может присутствовать в доме (1000 ppm). Очевидно, что при любой буферности, при повышении содержания двуокиси углерода величина pH понизится. Именно избыток двуокиси углерода и бывает причиной низкого pH в рифовых аквариумах.

Рисунок 1. Соотношение между буферностью и pH в морской воде, находящейся в равновесии с воздухом, содержащим обычное и повышенное количество двуокиси углерода.

Зелёная точка соответствует естественной морской воде в равновесии с обычным воздухом, а кривые отражают результат, который был бы получен при повышенной или пониженной буферности.

Упрощенно данное соотношение можно понимать следующим образом: Двуокись углерода присутствует в воздухе в виде CO₂. При растворении в воде он превращается в угольную кислоту H₂CO₃ :

3. CO₂ + H₂O -> H₂CO₃

Количество H₂CO₃ в воде (когда она хорошо аэрирована) не зависит от pH, а только от содержания углекислого газа в воздухе (и, в некоторой степени, от других факторов, таких, как температура и солёность). В системах, не уравновешенных воздухом, к которым можно отнести многие рифовые аквариумы, эти аквариумы можно рассматривать «как если бы» они находились в равновесии с неким количеством CO₂ в воздухе, которое эффективно определяется количеством H₂CO₃ в воде. Следовательно, если в аквариуме (или в воздухе, с которым он уравновешен) имеется «избыток CO₂», это означает, что в аквариуме присутствует избыток H₂CO₃, что, в свою очередь, означает что величина pH должна упасть, как это показано ниже.

Морская вода содержит смесь угольной кислоты, бикарбоната и карбоната, которые всегда находятся в равновесии:

4. H₂CO₃ -> H⁺ + HCO₃^- -> 2H⁺ + CO₃^--

Уравнение 4 показывает, что если в аквариуме имеется избыток H₂CO₃, часть его диссоциирует (разбивается на части), превращаясь в ионы H⁺, HCO₃^- и CO₃^--. В результате избытка H⁺, величина pH будет ниже, чем, если бы в нём было меньше CO₂/H₂CO₃. При большом избытке CO₂в морской воде величина pH может упасть до очень низких значений (pH 4-6). Уравновешивание воды в моём аквариуме с двуокисью углерода при давлении в 1 атмосферу привело к снижению pH до 5.0, хотя маловероятно, что такое низкое значение было бы достигнуто в рифовом аквариуме, поскольку находящиеся в нём грунт и остовы кораллов будут играть роль буфера при растворении. В моём аквариуме вода, уравновешенная двуокисью углерода при давлении в 1 атмосферу, в присутствии избытка твёрдого арагонита (кристаллическая форма карбоната кальция, т.е. в той же форме, что и в остовах кораллов), привела к величине pH, равной 5.8.

Если буферность составляет 3 мэкв/л (8.4 dKH), а pH - 7.93, это означает, что в аквариуме имеется избыток CO₂ (в противном случае значение pH должно было быть чуть выше 8.3).

Рисунки 2-5 графически показывают некоторые способы повышения pH в аквариумах. К способам увеличения pH относятся:

Насыщение воды «обычным воздухом», вытесняя избыток двуокиси углерода приведет к смещению характеристик аквариума по зелёной линии (Рисунок 3), в результате чего значение pH поднимется чуть выше pH 8.3. Такой же результат имел бы место, если бы для избытока двуокиси углерода был поглощен в результате роста макро водорослей. Однако редко случается, чтобы такое явление могло привести к смещению характеристики вдоль зелёной линии, до значения выше pH 8.3.
Увеличение буферности: даже если в аквариуме продолжает сохраняться избыток CO₂, увеличение буферности приведет к увеличению pH вдоль зелёной линии (Рисунок 4) до значения 8.1 при буферности 4.5 мэкв/л (12.6 dKH).
Применение известковой воды (kalkwasser) для снижения избыточного содержания CO₂ до нормального уровня, а также для увеличения буферности (до 4 мэкв/л), может привести к смещению кривой вдоль зелёной линии (Рисунок 5), что приведёт к увеличению pH свыше 8.4 и буферности до 4 мэкв/л (11.2 dKH).

Рисунок 2. Те же кривые, что и на Рисунке 1. Красные линии показывают величину pH,

которая получается при буферности 3 мэкв/л (8.4 dKH). Ясно видно, что величина pH значительно выше

при обычных уровнях содержания двуокиси углерода, чем при его повышенном содержании.

Рисунок 3. Те же кривые, иллюстрирующие влияние аэрации на pH,

при избыточном начальном содержании двуокиси углерода

Рисунок 4. Те же кривые, иллюстрирующие влияние увеличения буферности на pH,

при сохранении высокого содержание двуокиси углерода

Рисунок 5. Те же кривые, иллюстрирующие влияние известковой воды (kalkwasser) на pH путём сокращения избытка двуокиси углерода ( гидроокись вступает в реакцию с двуокисью углерода, образуя
бикарбонат и карбонат), одновременно с увеличением буферности.

Почему значение pH изменяется в дневное и в ночное время?

Суточные изменения pH в рифовых аквариумах возникают из-за биологических процессов фотосинтеза и дыхания. Фотоситнез – это процесс, при котором организмы преобразуют двуокись углерода и воду в углеводы и кислород:

5. 6CO₂ + 6H₂O + свет -> C₆H₁₂O₆ (углеводы) + 6O₂

Таким образом, в дневное время суток происходит потребление двуокиси углерода. В результате этого потребления многие аквариумы испытывают нехватку CO₂ в дневное время, и pH растет.

Кроме этого, организмы, обитающие в аквариуме также осуществляют процесс дыхания, во время которого углеводы преобразуются обратно в энергию, которая будет использоваться для других целей. По сути, этот процесс противоположен фотосинтезу:

6. C₆H₁₂O₆ (углеводы) + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + энергия

Данный процесс происходит в рифовом аквариуме постоянно, и он приводит к понижению pH в связи с образованием двуокиси углерода.

В результате совокупного действия этих процессов в большинстве рифовых аквариумов в дневное время pH возрастает, а в ночное время падает. Для типичного аквариума это изменение pH варьирует в диапазоне от менее, чем 0.1, до более чем 0.5. Как уже обсуждалось в других частях данной статьи, активная аэрация аквариумной воды для вытеснения избыточной двуокиси углерода или привлечения двуокиси углерода при её дефиците полностью нивелирует суточные колебания pН. На практике, однако, трудно достичь полной компенсации, величина pH различна в дневное и ночное время.

Помимо аэрации, на изменение pH влияет присутствие буферных растворов. Высокая карбонатная буферность приводит к меньшим колебаниям в pH, поскольку сочетание карбоната с бикарбонатом создаёт буфер, смягчая изменения pH. Борная кислота и ее соли также образуют буфер, смягчающий изменения pH. Емкость обех этих буферных систем выше при высоких значениях pH (8.5), чем при низких (7.8). Таким образом, аквариумисты, у которых значение pH в аквариуме низкое, могут столкнуться по этой причине с бОльшими колебаниями в значениях pH. Я детально обсуждал буферные эффекты и проблемы суточных колебаний pH в предыдущей статье.

Решение проблем с pH

Ниже приводятся конкретные советы по решению проблем с низким pH. Эти советы могут также помочь при поправке уровней pH ближе к природным значениям, даже если эти уровни уже находятся в пределах «приемлемого диапазона», как было описано выше, но всё ещё не столь высоки, как хотелось бы. Тем не менее, прежде чем приступить к реализации стратегии по изменению pH, ознакомьтесь с некоторыми общими положениями:

Убедитесь что у вас действительно есть проблема с уровнем pH. Зачастую, в результате некорректно произведенных измерений, вам может казаться, что есть проблема. Эта ситуация наиболее типична для случаев, когда аквариумист пользуется набором тестов (капельным тестом или тест-полосками) для измерения pH, а не пользуется электронным pH-метром. Тем не менее, ошибки возможны при любых измерениях, и будет досадно, если вы сделаете аквариуму хуже только из-за того, что pH-метр был неправильно откалиброван. Поэтому, прежде чеи начать коррективные меры, убедитесь, что значения pH были измерены правильно. Ниже приводятся ссылки на две статьи, которые стоит прочитать для того, чтобы быть уверенными, что измерение pH производится верно:

Прежде чем приступить к поиску решения, попытайтесь определить причину, по которой возникла проблема. Например, если низкое значение pH вызвано избытком углекислого газа в воздухе помещения, усиление аэрации этим же воздухом вряд ли поможет в решении этой проблемы. Гораздо лучшим решением будет если вы адресуете саму суть проблемы.

Причины низкого pH

Как уже описывалось выше, когда значение pH опускается ниже 7.8, возникают проблемы. Это значит, что в течение дня нижнее значение pH опускается ниже 7.8. Конечно, если нижнее значение pH опустится до 7.9, все равно, будет нужно поднять значение pH, но уже не так срочно. Как правило, есть несколько причин, которые могут приводить к низкому значению pH, и по каждому случаю нужны различные действия. Нет универсального способа, позволяющего предохранить аквариум от всех этих проблем одновременно!

Первым шагом в решении проблемы низкого pH является выяснение причины его возникновения. Возможные причины могут быть следующие:

В аквариуме используется кальциевый реактор (реактор карбоната кальция с двуокисью углерода: CaCO₃ /CO₂ ).
Аквариум имеет низкую буферность.
В связи с недостаточной аэрацией в аквариуме имеется больше CO₂, чем в окружающем воздухе. Не заблуждайтесь, думая, что аквариум будет в достаточной степени насыщен кислородом, поскольку вода в нём очень турбулентна. ГОРАЗДО труднее привести содержание двуокиси углерода к равновесию, чем просто обеспечить достаточное количество кислорода. Если бы двуокись углерода находилась в идеальном равновесии, НЕ было бы разницы между величинами pH в дневное и в ночное время. Поскольку в большинстве аквариумов ночью значение pH ниже, это говорит об их неполной насыщенности воздухом.
В аквариуме имеется избыток CO₂, поскольку воздух в помещении содержит избыток CO₂ .
Аквариум находится в процессе запуска, и в нем содержится избыток кислоты, образующейся в результате азотного цикла и разложения органических веществ до CO₂.

Тест аэрацией

Некоторые из перечисленных выше вариантов требуют определённых усилий для диагностики. Проблемы 3 и 4 являются довольно распространёнными, и есть простой способ их выявления. Наберите стакан воды из аквариума и измерьте pH. Затем интенсивно аэрируйте эту воду в течение часа, используя наружный воздух. Значение pH возрастет, если pH был слишком низким для имеющегося значения буферности, в соответствии с Рисунком 3 (если pH вырастет, вероятно, одно из измерений - pH или буферность – было ошибочным). В этом случае повторите эксперимент с новым стаканом воды, используя для аэрации воздух из помещения. Если pH снова вырастет, значит pH в аквариуме также будет расти в результате аэрации, потому что вода в аквариуме содержит избыточную дозу двуокиси углерода. Если pH в стакане не вырастет (или будет расти очень медленно), это означает, что воздух в помещении содержит избыток CO₂, и увеличение насыщенности этим воздухом не решит проблему низкого pH (при этом, проблема может быть решена, если для насыщения использовать свежий воздух).

Решение проблем с низким значением pH

Некоторые решения пригодны только при определённых причинах, и о них подробно говорится ниже. Тем не менее, есть и общие решения, которые часто бывают эффективными. К таким решениям относится применение добавок для повышения pH. Их применяют в случаях, когда требуется повышение буферности. В этомо случае лучше всего использовать известковую воду (kalkwasser), после чего можно использовать двухкомпонентные добавки для повышения pH. Преимущество этих методов в том, что они увеличивают pH без нарушения баланса с кальцием.

Использование одних только буферных растворов не всегда является хорошим методом, поскольку они лишь немного увеличивают значение pH, в то время, как буферность растет существенно. К сожалению, этикетки на многих имеющихся на рынке буферных растворах пишутся так, чтобы убедить аквариумистов, что pH будет в порядке, если они просто добавят некоторое количество этого раствора. В большинстве же случаев улучшение pH происходит только на один день, при этом щёлочность увеличивается сверх желаемых пределов.

Два других полезных метода заключаются в выращивании макро водорослей, которые в процессе роста поглощают некоторое количество CO₂ из воды (зачастую водоросли освещаются в противофазе с основным аквариумом - свет в емкости в макроводорослями включается ночью, когда свет в основном аквариуме выключен, чтобы минимизировать уменьшение pH), и насыщении воды свежим воздухом, забираемым снаружи помещения.

Низкое значение pH, вызванное кальциевым реактором

Общей причиной низкого значения pH в рифовом аквариуме является использование кальциевого реактора. Эти реакторы применяют двуокись углерода, имеющую кислую реакцию, для растворения карбоната кальция, в результате чего в аквариум, хоть и временно, поступает значительное количество кислоты. В идеале двуокись углерода должна выветриваться из реактора, после того, как часть ее была израсходована на растворение CaCO₃. Но в реальности данный процесс проходит не полностью, и аквариумы, в которых применяется кальциевый реактор, обычно действуют при значениях pH, близких к нижнему краю допустимого диапазона.

Предлагаемые решения предполагают, что реактор был должным образом отрегулирован. Плохо настроенный реактор может привести к понижению pH ниже обычного значения, поэтому первым шагом должно быть поведение соответствующей настройки. Вопрос настройки кальциевого реактора выходит за рамки данной статьи, отметим только, что значения pH и буферность вытекающей из реактора воды не должны быть слишком низкими.

Для минимизации проблемы низкого pH, возникающей в результате использования кальциевых реакторов, предлагалось много разных подходов, с различной степенью успеха. Одним из таких подходов является использование двухкамерного реактора, в котором вытекающая вода проходит через вторую камеру с CaCO₃до того, как будет сброшена в аквариум. Растворение дополнительного CaCO₃ приводит к увеличению pH, а также вызывает повышение уровней содержания кальция и буферности в растворе. Такой подход выглядит успешным для повышении pH вытекающей из реактора воды, но не на всем пути до аквариума, и проблема низкого pH полностью не исчезает.

Другим подходом является аэрация воды на выходе из кальциевого реактора, до того, как она попадёт в аквариум. Целью этого метода является выдувание избытка CO₂ до того, как вода попадет в аквариум. Этот подход хорош в теории, но не на практике, поскольку до попадания в аквариум на дегазацию отводится недостаточно времени. Другой проблемой при этом подходе является тот факт, что в случае успешного повышения pH раствор может оказаться пересыщен CaCO₃, что может привести ко вторичному осаждению CaCO₃ в реакторе, тем самым загрязняя его и снижая эффективность.

И, наконец, последний подход, возможно, самый успешный, заключается в комбинировании кальциевого реактора с другой системой повышения буферности, повышающей также значение pH. Самым удачным, наверное, является использование известковой воды (гидроксида кальция). В этом случае известковая вода применяется не столько для увеличения растворенного кальция или повышения буферности, а для того, чтобы поглотить избыток CO₂, и, тем самым, поднять pH. Необходимое для этого количество известковой воды не так велико, как в случае ее использования в качестве основного источника для поддержания высоких уровней кальция и буферности. Добавление известковой воды может проводиться по таймеру, в ночные часы или рано утром, когда низкие значения pH наболее вероятны. Добавка известковой воды может проводиться исходя из показаний контроллера pH, т.е. она может добавляться только, когда значение pH упадет ниже определенного значения (например, ниже pH 7.8).

Низкое значение pH, вызванное высоким уровнем содержания углекислого газа в помещении

Высокие уровни содержания углекислого газа в помещении также могут привести к понижению pH в аквариумах. Дыхание людей и домашних животных, использование систем отопления, сжигающих природный газ (например, печи и плитки) при ненадлежащей вентиляции, и применение кальциевых реакторов могут привести к высоким уровням содержания углекислого газа в помещении. Уровень содержания углекислого газа в помещении легко может превысить его содержание в наружном воздухе вдвое, а такой избыток может привести к значительному понижению pH в аквариуме. Данная проблема особенно насущна в новых, более герметично закрываемых помещениях. Эта проблема вряд ли будет иметь место в старых домах, где ветер может «гулять» через оконные рамы.

Многие аквариумисты обнаружили, что открытое окно рядом с аквариумом может значительно повысить pH за один или два дня. К сожалению, аквариумисты, живущие в холодном климате, не могут комфортно открывать окна зимой. Некоторые из них выяснили, что в такой ситуации полезно провести трубку снаружи к месту забора воздуха флотатора, в котором свежий наружный воздух быстро смешивается с аквариумной водой. Имейте в виду, что если аквариумист проживает в зоне, где периодически распрыскиваются инсектициды для борьбы с комарами (например, в пригородных районах на юге), на забор воздуха необходимо устанавливать фильтр с активированным углем, чтобы предотвратить попадание ядохимикатов в аквариум.

Наконец, хорошим решением для многих случаев будет использование известковой воды (гидроксида кальция). Известковая вода может быть особенно эффективна, поскольку в данной ситуации маловероятно, чтобы pH в аквариуме поднялся до нежелательно высокого уровня - опасности, которая может сопровождать применение известковой воды в качестве основного источника кальция и буферности. Несмотря на то, что гидроксид кальция является самой распространённой и общепризнанной добавкой для обеспечения необходимой буферности в аквариуме, одновременно с повышением pH, можно воспользоваться и другими добавками для повышения pH. Например, в данной ситуации добавки на основе карбоната будут очень полезны, а на основе бикарбоната – нет. Если рассмотреть коммерческие продукты, B-ionic компании ESV будет лучше, чем более новая версия (Bicarbonate B-ionic) того же производителя. Стиральная сода (карбонат натрия) или прокаленная пищевая сода будут лучше, чем обычная пищевая сода (бикарбонат натрия).

Низкий pH, вызванный низкой буферностью

Низкая буферность также может привести к низкому уровню pH. Например, если понижение буферности по мере кальцификации ничем не компенсируется, это может привести к падению pH. Такое падение возможно при всех методах компенсации буферности, но больше всего будет наблюдаться при применении тех систем, которые сами не увеличивают значение pH (например, кальциевый реактор или использование бикарбонатов). В этом случае очевидное решение состоит в увеличении буферности каким-либо образом, в соответствии с Рисунком 4.

Резкое падение pH

Все описанные выше случаи относятся к хронически низким значениям pH. Ни один из рассмотренных вариантов не касается случаев резкого или временного сдвига pH. Однако, в некоторых ситуациях такое может произойти, и будет полезно знать, как поступать в подобных случаях. Большинство аквариумистов вряд ли будут делать, то, что сделал я: например, бросать в самп кусочек сухого льда только для того, чтобы посмотреть, что произойдёт. Сделав это, я увидел, что pH стал резко падать. Подобным образом легко можно убедиться в том, что значение pH равное 5 может убить всё живое в аквариуме (в моём случае этого не произошло, но я бы не рекомендовал вам пытаться повторить этот эксперимент ради развлечения).

С большей степенью вероятности, могут возникнуть проблемы с выбросом большого количества углекислого газа в результате сбоя в системе подачи углекислого газа в реактор. В большинстве этих случаев я бы посоветовал ничего не предпринимать до тех пор, пока с помощью сильной аэрации не будет удалён избыток CO₂. Возможно, стоит открыть окно, чтобы участвующий в газообмене воздух сам по себе не содержал избытка CO₂. Примерно за сутки состояние аквариума должно вернуться к норме. Если аквариумист решит добавить какое-либо средство для увеличения pH, он рискует поднять его значение до слишком высокого уровня через сутки, после того, как из аквариума был выведен избыток CO₂.

Если причиной падения pH является минеральная кислота (например, соляная), карбонатная буферность (а также общая буферность) обвалится. В эьтом случае я бы советовал измерить буферность, и воспользоваться добавками для повышения карбонатной буферности (не на основе бора), для того, чтобы поднять буферность, вернув её к нормальному уровню (в диапазоне 2.5- 4 мэкв/л или 7-11 dKH). Конечным результатом этих действий должно быть увеличение pH. С помощью некоторых щелочных добавок (известковая вода или обычный B-ionic) значение pH можно увосстановить быстро, а при применении других (как, например, пищевая сода) увеличение pH будет происходить медленно, поскольку аквариуму потребуется время на выведение образующегося CO₂.

Если причиной падения pH является уксус или другая органическая кислота, я бы посоветовал такие же меры, что и для соляной кислоты, о чём говорилось выше. Надо только иметь в виду, что с течением времени (от нескольких часов до суток) ацетат, образовавшийся из уксуса (уксусной кислоты) будет окислен до CO₂ и OH-. Результатом этого будет возможное увеличении значения pH и щёлочности. Поэтому, этом случае лучше ограничить или воздержаться от иных действий, приводящих к увеличению буферности. Если для стабилизации образовавшейся кислоты будет применяться большое количество добавок для повышения буферности, величина pH и /или буфрность впоследствии могут вырости до более высоких значений, чем хотелось бы.

Заключение

pH является важным показателем морского аквариума, хорошо знакомым большинству аквариумистов. Он оказывает серьёзное влияние на здоровье и самочувствие жителей наших систем, и мы обязаны сделать всё возможное для того, чтобы этот показатель лежал в допустимых пределах. В данной статье приводятся советы по решению часто встречающихся проблем, связанных с низким значением pH в аквариумах, позволяя аквариумистам диагностировать и решать проблемы низкого pH, которые могут возникнуть в аквариумах.

Счастливого «рифования»!

Если у вас появятся вопросы по данной статье, пожалуйста, посетите мой авторский форум на ReefCentral.

Ссылки:

1. Hydrogen-ion concentration of sea water in its biological relations. Atkins, W. R. G. J. Marine Biol. Assoc. (1922), 12 717-71.
2. Water quality requirements for first-feeding in marine fish larvae. II. pH, oxygen, and carbon dioxide. Brownell, Charles L. Dep. Zool., Univ. Cape Town, Rondebosch, S. Afr. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. (1980), 44(2-3), 285-8.
3. Chondrus crispus (Gigartinaceae, Rhodophyta) tank cultivation: optimizing carbon input by a fixed pH and use of a salt water well. Braud, Jean-Paul; Amat, Mireille A. Sanofi Bio-Industries, Polder du Dain, Bouin, Fr. Hydrobiologia (1996), 326/327 335-340.
4. Physiological ecology of Gelidiella acerosa. Rao, P. Sreenivasa; Mehta, V. B. Dep. Biosci., Saurashtra Univ., Rajkot, India. J. Phycol. (1973), 9(3), 333-
5. Studies on marine biological filters. Model filters. Wickins, J. F. Fish. Exp. Stn., Minist. Agric. Fish. Food, Conwy/Gwynedd, UK. Water Res. (1983), 17(12), 1769-80.
6. Physiological characteristics of Mycosphaerella ascophylli, a fungal endophyte of the marine brown alga Ascophyllum nodosum. Fries, Nils. Inst. Physiol. Bot., Univ. Uppsala, Uppsala, Swed. Physiol. Plant. (1979), 45(1), 117-21.
7. pH dependent toxicity of five metals to three marine organisms. Ho, Kay T.; Kuhn, Anne; Pelletier, Marguerite C.; Hendricks, Tracey L.; Helmstetter, Andrea. National Health and Ecological Effects Research Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency, Narragansett, RI, USA. Environmental Toxicology (1999), 14(2), 235-240.
8. Effects of lowered pH and elevated nitrate on coral calcification. Marubini, F.; Atkinson, M. J. Biosphere 2 Center, Columbia Univ., Oracle, AZ, USA. Mar. Ecol.: Prog. Ser. (1999), 188 117-121.
9. Effect of calcium carbonate saturation state on the calcification rate of an experimental coral reef. Langdon, Chris; Takahashi, Taro; Sweeney, Colm; Chipman, Dave; Goddard, John; Marubini, Francesca; Aceves, Heather; Barnett, Heidi; Atkinson, Marlin J. Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, Palisades, NY, USA. Global Biogeochem. Cycles (2000), 14(2), 639-654.

Перевод: Борис Крамер

Редактор перевода Ваге Ганапетян
Исходный текст статьи на английском языке можно посмотреть здесь.