Химические свойства воды и способы их контроля и изменения

AP-34По своей важности вода является вторым аквариумным элементом. Первым является непосредственно сам аквариум, в который эта вода наливается. Увы, начинающие аквариумисты в большинстве своем плохо представляют, что у воды есть очень много жизненно важных для рыб параметров, которые надо поддерживать — кислотность, жесткость воды и пр. И при этом разным рыбам, разным аквариумам нужна вода с разным сочетанием этих параметров.
В это статье мы рассмотрим самые основные и ключевые параметры воды, а также способы их контроля с помощью различных тестов.
Содержание статьи
Кислотность (pH)
Жесткость воды
Кислород и углекислый газ
Окислительный потенциал (англ. redox potential, сокр. ORP)
Кислотность (pH)
Кислотность воды – очень важный показатель для жизнедеятельности рыб. Особенно для экзотических. Но начинающие аквариумисты, как правило, об этом не задумываются и вспоминают о кислотности воды только тогда, когда, к сожалению, рыбы в аквариуме начинают погибать.
Вода состоит из водорода и кислорода. Молекула воды распадается на два иона – это положительный ион водорода H+ и отрицательный ион OH-. Значение рН отображает концентрацию ионов H+. Изменение значения рН на единицу равно увеличению или уменьшению концентрации этих ионов в 10 раз. То есть При рН 7 количество ионов H+ будет в 10 раз меньше, чем при рН 6. Даже небольшие изменения в кислотности (рН) моментально и сильно изменяют химическую структуру воды. В кислотно-нейтральной воде концентрация обоих ионов равномерна и значение рН равняется семи, кислая вода имеет рН меньше семи, а щелочная, соответственно, больше.
Значение рН регулируется добавлением специальных веществ, влияющих на концентрацию иона H+. Так, кислоты растворяются в воде, образовывая этот ион. Соответственно, значение рН уменьшается.
Также многие вещества обладают так называемой буферной способностью – они могут нейтрализовывать колебания рН при добавлении в воду кислоты или щелочи. Наиболее важными из таких веществ – карбонаты, которые определяют карбонатную жесткость воды.
Биологическая активность рыб и других живых существ в аквариуме постепенно приводит к увеличению кислотности воды и понижению значения рН. Поэтому, если вода имеет недостаточную буферную способность, то рН со временем обязательно упадет до недопустимых рыб пределов. Растворенное в воде буферное вещество будет мешать падению рН, но со временем кислоты все равно истощат буфер.
При смене воды происходит тотальное обновление буфера. Если вода в аквариуме мягкая, то увеличить буферную способность можно путем добавления простой пищевой соды.
Большинство рыб может жить в диапазон рН от 6.5 до 8. Нельзя подвергать кислотность воды резким перепадам, это приведет к стрессу и заболеванию и даже гибели рыб. Поэтому даже если вы заметили, что значение кислотности далеко отличается от оптимальных, добавляйте вещества по чуть-чуть, изменяя значение рН одну, максимум две единицы в сутки.
Измерение рН. Самый простейший тест рН – хорошо знакомые всем лакмусовые бумажки с использованием реактивов, меняющих свой цвет в зависимости от кислотности – фенолфталеина и пр. Существует большое разнообразие аквариумных тестов. Такой реактив можно также купить отдельно. Тесты с лакмусовыми бумажками и реактивами просты и достаточно точны. Вам не надо знать значение pH с точностью до 0,1, потому что, как и в природе, суточные колебания кислотности даже на единицу вполне допустимы. Поэтому достаточно иметь тест, измеряющий рН в коридоре 5.5 — 8.0.
Другим способом измерения значения pH являются электронные тестеры. К достоинствам этих приборов относятся скорость получения результата, высокая точность, возможность постоянного контроля и получения сигнала при существенном отступлении от нормы.
Но они имеют и свои недостатки – это высокая их стоимость, необходимость периодической (причем довольно частой) калибровки устройства, требовательность к условиям эксплуатации.
ph-test-resultЖесткость воды
Жесткость является вторым по важности параметров воды в аквариуме. Жесткость воды характеризуется наличием растворенных минералов и существенно влияет на многие другие свойства воды. Жесткость воды делится на две части — постоянную GH (от английского general hardness) и переменную KH – carbonate hardness. Сумму этих частей иногда называют общей жесткостью.
Деление жесткости на эти части определяется тем, какие минеральные соли остаются в воде после ее кипячения (постоянная жесткость). А соли, которые определяют карбонатную жесткость, выпадают в осадок.
Значения жесткости воды: 0-4 dGH – очень мягкая вода; 4-8 dGH – мягкая вода; 8-12 dGH – средняя жесткость; 12-18 dGH – умеренная жесткость; 18-30 dGH – жесткая вода.
При необходимости меняйте значение жесткости плавно, так как иначе рыбы подвергнутся стрессу. Увеличивается значение КН бикарбонатом натрия (то есть пищевой содой), GH – карбонатом кальция.
Уменьшение жесткости является более серьезной задачей. Используйте дистиллированную или чистую дождевую воду, если, разумеется, вы уверены в ее чистоте. Также можно применять воду, отфильтрованную через специальные осмотические фильтры или через различные смолы, которые имеются в продаже.
Еще один простой и удобный способ – это фильтрование торфом. Но у торфа есть недостаток – он придает воде желтоватый оттенок.
Кислород и углекислый газ
Основными растворенными в воде газами являются кислород и углекислый газ, а также азот. Азот почти не влияет на жизнь организмов в аквариуме, а кислород и CO2 очень важны для нормального существования жизни в аквариуме.
Основные процессы, в которых участвуют О2 и СО2:
дыхание рыб;
дыхание и фотосинтез у растений.
Также бактерии и иные микроорганизмы потребляют кислород.
Надо стараться, чтобы уровень кислорода в воде не падал ниже 7 мг/л. При недостатке кислорода рыбы начинают хватать воздух с поверхности, происходит отравление углекислым газом.
Уровень углекислого газа в воде зависит от многих параметров, а его переизбыток приводит к отравлению и гибели рыб. Самый простой способ поддержать сбалансированное содержание этих газов в воде – аэрация и перемешивание воды помпами. В результате кислород растворяется в воде, а углекислый газ, наоборот, уходит в атмосферу.
Еще один способ – выращивание растений, поглощающих СО2 и выделяющих О2.
P1000815[4]Окислительный потенциал (англ. redox potential, сокр. ORP)
ORP – эта величина, которая характеризует качество и чистоту аквариумной воды. Низкий показатель ORP говорит о том, что в воде много органики.
Существуют два вида реакций: окислительные и восстановительные. Первые – те, в результате которых молекулы теряют электроны (нитратный цикл, в результате чего аммиак превращается в нитраты), ко вторым – обратные процессы (редуцирование нитрата обратно в аммиак). Атомы кислорода и хлора, например, очень «нуждаются» в электронах, поэтому и являются окислителями. А, например, водород имеет «лишние» электроны и является восстановителем. Если окислителей в воде больше, то потенциал будет положителен, и наоборот. Измеряется ORP в милливольтах.
Разложение органики в воде – окислительная реакция. Ее накопление приводит к концентрации восстановителей и уменьшает ORP. Чем выше значение ORP, тем больше окислителей (кислорода) присутствует в воде и тем больше органики сможет разложиться и чище будет вода. С другой стороны, высокий ORP может быть вреден, поскольку способен разрушать живые клетки. Оптимальный коридор значения ORP лежит между 250 и 400 mV.
ORP измеряют специальными измерителями, подобным измерителям pH . Увеличивают ORP регулярной сменой воды и чисткой аквариума, а также продувкой воздуха и использованием озона.