Низкий pH: Причины и средства исправления

Из книги: Randy Holmes-Farley: Рифовая алхимия / ред.

Низкий pH: Причины и средства исправления

Величина pH в рифовом аквариуме серьёзным образом влияет на жизнеспособность и состояние организмов, считающих этот аквариум своим домом. К сожалению, многие факторы выводят pH за пределы диапазона тех его значений, которые являются оптимальными для многих организмов, совместно содержащихся в морских аквариумах. К примеру, чрезвычайно низкая величина pH затрудняет осаждение скелетов из карбоната кальция у кальцифицированных организмов. При достаточно низком pH эти скелеты фактически начнут растворяться. Следовательно, данный параметр является той величиной, которую аквариумисты должны контролировать. Тем не менее, такой контроль очень часто приводит к появлению различных вопросов, связанных с рН. Многие рифовые аквариумисты относят низкий pH к числу самых волнующих проблем, связанных с поддержанием соответствующих водных условий. В настоящей статье подробно говорится о том, почему pH может быть низким во многих аквариумах, и подробно описываются наилучшие пути для его подъёма. Тем, кого заботит высокая величина pH, я рекомендую обратиться к предыдущей статье.

Что такое pH?
Данная глава должна помочь аквариумистам понять, что означает термин “pH”. Те, кто хочет только понять и решить проблему низкого pH, может сразу перейти на предложения, выделенные жирным шрифтом в конце данного раздела.

Концепция содержания pH применительно к морской воде имеет множество различных определений. В системе, используемой большинством аквариумистов (система Национального Бюро Стандартов – NBS) pH определяется согласно уравнению 1:
1. pH = -log aH
где aH это «активность» ионов водорода (H+; также называемых протонами) в растворе. Активность – это способ, которым химики измеряют “свободные” концентрации. Таким образом, pH является просто измерением количества ионов водорода в растворе. Ионы водорода в морской воде частью свободны (в действительности они не свободны, а просто присоединяются к молекулам воды в таких комплексах, как, например, H3O+), а частью составляют комплексы с другими ионами. Вот почему, химики используют 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 количества H+). Вопросы активности также влияют на калибровочные буферные растворы. Частично в этом и заключается причина того, что иногда в морской воде используются различные шкалы измерения pH и калибровочные буферные растворы. Все прочие стандарты не касаются аквариумистов: все данные, о которых сообщают рифовые аквариумисты, применяют стандартную систему NBS (Национальное Бюро Стандартов).

Для того, чтобы лучше понять основные проблемы, связанные с величиной pH в морских аквариумах, можно просто представить, что pH непосредственно связана с концентрацией H+:
2. pH = -gHlog[H+]
где gH – просто константа (коэффициент активности), которую в большинстве случаев мы можем игнорировать (для того, кто этим интересуется, gH = 1 в чистой пресной воде и ~0.72 в морской воде). В той степени, в которой это необходимо знать для большинства аквариумистов, pH является измерением количества ионов водорода в растворе, а шкала является логарифмической. 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 означать большое изменение в величине концентрации H+ в воде.
Зачем контролировать pH?

Имеется несколько причин того, почему аквариумисты хотели бы контролировать pH в морских аквариумах. Одной из них является тот факт, что водные организмы бурно разрастаются только в пределах определённого диапазона pH. Естественно этот диапазон изменяется от организма к организму, и не так легко обосновать заявление о том, что какой-либо отдельный диапазон является «оптимальным» 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; но было признано, что более восьмидесяти лет назад этот отход от pH натуральной морской воды (например, ниже значения pH 7.3) явился стрессовым для рыб.1 Теперь мы владеем дополнительной информацией об оптимальных диапазонах величины pH для многих организмов, но, к великому сожалению, эти данные недостаточны для того, чтобы дать возможность аквариумистам оптимизировать величины pH для большинства организмов, в которых они заинтересованы.2-6 Кроме того, воздействие pH на организмы может быть прямым или косвенным. Например, известно, что токсичность таких металлов, как медь и никель, зависит от величины pH у некоторых организмов, присутствующих в наших аквариумах (таких как мизиды и разноногие ракообразные).7 Как следствие, диапазоны величин pH, которые будут приемлемы для одного аквариума, могут отличаться от величин, приемлемых для другого, даже если организмы в этих аквариумах будут одни и те же.

Тем не менее, имеются некоторые фундаментальные процессы, происходящие во многих морских организмах, на которые серьёзно влияют изменения в pH. Одним из них является кальцификация (отвердение). Известно, что кальцификация в кораллах зависит от pH, и что она падает по мере падения pH.8-9 Используя такие факторы в совокупности с опытом, накопленным многочисленными любителями, увлечёнными нашим хобби, мы можем разработать некоторые руководящие положения относительно того, что является приемлемым диапазоном pH для рифовых аквариумов, и какие его значения являются предельно допустимыми.

Каков приемлемый диапазон значений pH для рифового аквариума?
Приемлемый диапазон значений pH для рифовых аквариумов – это скорее точка зрения, а не чётко определённый факт, и естественно, он будет варьироваться в зависимости от того, кто высказывает это мнении е. Такой диапазон может довольно-таки отличаться от «оптимального» диапазона. При этом, гораздо более проблематично обосновать, что же такое «оптимальный диапазон», чем обозначить его просто как приемлемый. В качестве контрольной цели я бы предложил считать подходящим значение pH в морской воде, равным примерно 8.2, но рифовый аквариум может оперировать более широким диапазоном значений pH. С моей точки зрения диапазон значений pH от 7.8 до 8.5 является приемлемым диапазоном для рифовых аквариумов с некоторыми допущениями, а именно:

Щелочность составляет, как минимум, 2.5 мэкв/л, а в конце более низких значений данного диапазона pH предпочтительно выше. Данное положение частично основывается на том факте, что многие рифовые аквариумы довольно эффективно содержатся при pH, лежащем в диапазоне значений о 7.8-8.0. При этом большая часть такого типа аквариумов, приводимых в качестве наилучших примеров, содержит ферментёры карбоната кальция/двуокиси кальция, которые, имея тенденцию к снижению pH, сохраняют щёлочность карбоната на достаточно высоком уровне (3 мэкв/л и выше). В этом случае, любые проблемы, связанные с кальцификацией, происходящей при таких более низких значениях pH, могут быть компенсированы повышением щёлочности. Низкое значение pH в первую очередь поражает отвердевающие организмы, затрудняя им получение достаточного количества карбоната для отложения скелетов. Увеличение щёлочности сглаживает это затруднение по причинам, которые будут подробно рассмотрены ниже в данной статье.
Уровень кальция составляет, как минимум, 400 ппм. Кальцификация становится более затруднительной, поскольку pH понизилась; она также становится затруднительной, поскольку снижается уровень содержания кальция. Было бы нежелательно одновременно иметь в наличии предельные значения pH, щёлочности и содержания кальция. Таким образом, если pH будет на стороне низких значений и будет нелегко поменять его величину (как например, в аквариуме с кальциевым реактором CaCO3/CO2), то следует убедиться в том, чтобы, по крайней мере, уровень содержания кальция был приемлемым (~400-450 ппм). Более того, одной из проблем, которая возникает при более высоких значениях pH (свыше 8.2), но делается всё более насущной при каждом постепенном его увеличении, является абиотическое осаждение карбоната кальция, приводящее к падению содержания кальция и щёлочности и к засорению нагревателей и импеллеров насосов. Если в аквариуме величина pH составляет 8.4 или выше (что часто происходит в аквариумах, где применяют известковую воду Ca(OH)2), то особенно важно, чтобы в нём должным образом поддерживались, как уровень содержания кальция, так и уровень щёлочности. Это означает, что эти уровни не должны быть ни слишком низкими, вызывающими биологическую кальцификацию, ни слишком высокими, вызывающими избыточное абиотическое осаждение на оборудование.

Двуокись углерода и pH
Величина pH в аквариуме с морской водой тесно связана с количеством двуокиси углерода, растворившейся в воде. Она также связана и со щёлочностью. 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, уравновешенной обычным воздухом (350 ппм двуокиси углерода), и воды, уравновешенной воздухом, обладающим избыточной двуокисью углерода, который может присутствовать в месте обитания (1000 ппм). Очевидно, что величина pH будет ниже при любой щёлочности, когда повысится содержание двуокиси углерода. Именно этот избыток двуокиси углерода приводит к проблемам низкого pH в рифовых аквариумах.

Рисунок 1. Соотношение между щёлочностью и pH у морской воды, уравновешенной воздухом, содержащим обычное и повышенное количество двуокиси углерода. Зелёная точка показывает естественную морскую воду, уравновешенную обычным воздухом, а кривые отражают результат, который был бы получен, если бы щёлочность была бы повышена или понижена искусственным путём.

Простым путём рассмотрения данного соотношения является следующий путь: Двуокись углерода в воздухе присутствует в виде CO2. Когда она растворяется в воде, то становится угольной кислотой, H2CO3:
3. CO2 + H2O à H2CO3

Количество H2CO3 в воде (когда она полностью аэрирована) зависит не от pH, а просто от содержания двуокиси углерода в воздухе (и, в некоторой степени, от других факторов, а именно, температуры и солёности). 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, которым он уравновешивается) имеется «избыток CO2», то это означает, что в аквариуме присутствует избыток H2CO3. Такой избыток H2CO3, в свою очередь, означает падение величины pH, как это показано ниже.

Морская вода содержит смесь угольной кислоты, бикарбоната и карбоната, которые всегда уравновешивают друг друга:
4. H2CO3 ßà H+ + HCO3- ßà 2H+ + CO3—

Уравнение 4 показывает, что если в аквариуме имеется избыток H2CO3, часть его разлагается (разрушается на куски) на H+, HCO3- и CO3—. Следовательно, в связи с наличием такого избыточного H+, величина pH будет ниже, чем, если бы в нём было меньше CO2/H2CO3. Если в морской воде присутствует гигантский избыток CO2, то величина pH может быть низкой(pH 4-6). Уравновешивание воды в моём аквариуме двуокисью углерода при 1 атмосфере привело к снижению pH до 5.0, хотя маловероятно, что такое низкое значение было бы достигнуто в рифовом аквариуме, поскольку находящиеся в нём субстраты и остовы кораллов будут образовывать буферный раствор по мере своего растворения. В моём аквариуме вода, уравновешенная двуокисью углерода и избытком твёрдого арагонита при 1 атмосфере (кристаллическая форма карбоната кальция, т.е. та же форма, присутствующая в остовах кораллов), привела к величине pH, равной 5.8.
Рисунки 2-5 графически показывают некоторые пути повышения pH в аквариумах. Например, если щёлочность аквариума составляет 3 мэкв/л (8.4 dKH), а pH - 7.93, то в аквариуме должен иметься избыток CO2 (либо pH как раз превысит 8.3). К способам увеличения pH относятся:

Насыщение воды «обычным воздухом»; вытеснение избыточной двуокиси углерода выстроит характеристики аквариума вдоль зелёной линии на Рисунке 3, подняв pH чуть выше значения pH 8.3. Такой же результат имел бы место, если бы для поглощения некоторого избытка двуокиси углерода использовался рост макро водорослей, хотя очень редко бывает, чтобы такое явление смогло выстроить все характеристики вдоль зелёной линии выше pH 8.3.
Увеличение щёлочности; даже если в аквариуме продолжает сохраняться «избыточный CO2” увеличение щёлочности поднимет величину pH, сдвинув все характеристики аквариума вдоль зелёной линии на Рисунке 4 до значения 8.1 при щёлочности 4.5 мэкв/л (12.6 dKH).
Применение известковой воды (kalkwasser) для снижения избыточного содержания CO2 (до нормальных уровней), а также для увеличения щёлочности (до 4 мэкв/л) может сдвинуть кривую в направлении вдоль зелёной линии на Рисунке 5, что приведёт к увеличению pH свыше 8.4 и щёлочности до 4 мэкв/л (11.2 dKH).

Рисунок 2. Те же кривые, что и на Рисунке 1 с красными полосками, показывающие величину pH, которая получается при щёлочности 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, что и на Рисунке 1, показывающие влияние аэрирования на pH, когда начинают с избыточной двуокиси углерода

Рисунок 4. Те же кривые, что и на Рисунке 1, показывающие влияние увеличения щёлочности на pH, когда избыточное содержание двуокиси углерода остаётся неизменным

Рисунок 5. Те же кривые, что и на Рисунке 1, показывающие влияние известковой воды (kalkwasser) на pH как путём сокращения избытка двуокиси углерода (с ним вступает в реакцию гидроокись, чтобы образовать бикарбонат и карбонат), так и путём увеличения щёлочности.

Почему pH изменяется в дневное и в ночное время?
Дневные 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 гидроокись углерода и кислород. Чистая реакция представляет собой следующее:

5. 6CO2 + 6H2O + light à C6H12O6 (carbohydrate) + 6O2

Таким образом, имеется чистый расход двуокиси углерода в дневное время суток. Этот чистый расход приводит к тому, что многие аквариумы начинают испытывать нехватку CO2 в дневное время, а pH начинает расти.
Кроме того, организмы также осуществляют процесс дыхания, во время которого гидроокись углерода преобразуется назад в энергию, которая будет использоваться для других целей. В известном смысле этот процесс противоположен фотосинтезу:

6. C6H12O6 (гидроокись углерода) + 6O2 à 6CO2 + 6H2O + энергия

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

Чистый эффект этих процессов заключается в том, что в большинстве рифовых аквариумов в дневное время pH возрастает, а в ночное время падает. В стандартных аквариумах такое изменение в величине pH колеблется от менее 0.1 до более 0.5. Как уже обсуждалось в других частях данной статьи, полное аэрирование аквариумной воды для вытеснения избыточной двуокиси углерода или привлечения двуокиси углерода при её дефиците полностью воспрепятствует дневному колебанию значений pН. На практике этого часто не достигают, и между величинами pH в дневное и ночное время имеются расхождения.

Помимо аэрирования, на изменение значения pH будет влиять присутствие буферных растворов. Более высокая щёлочность карбоната приводит к меньшим изменениям в pH, поскольку сочетание карбоната с бикарбонатом создаёт некий буфер таким изменениям. Борная кислота и борат также образуют буфер по отношению к изменениям pH. Обе эти буферных системы более ёмки при высоком pH (8.5) по сравнению с низким pH (7.8), таким образом, аквариумисты, у которых аквариумы имеют более низкий pH, только по этой причине могут столкнуться с большими колебаниями в значениях pH. Я детально обсуждал все эти буферные эффекты и проблемы дневного колебания значений pH в предыдущей статье.

Решениепроблем pH
В нижеприведённых разделах приводится конкретный совет относительно того, как решать проблему низкого pH. Данный совет может также быть использован для корректировки уровней pH в сторону ближе к природным значениям, даже если эти уровни уже находятся в пределах «приемлемого» диапазона, описанного выше, но всё ещё не столь высоки, как этого хотелось бы. Тем не менее, до того, как приступить к реализации стратегии изменения pH, ознакомьтесь с некоторыми общими положениями:

Убедитесь в том, что проблема pH на самом деле существует. Много мнимых проблем на самом деле оказываются скорее связанными с методами проведения измерений, а не с ситуацией, существующей в аквариуме. Эта проблема представляется особенно типичной для тех случаев, когда аквариумист пользуется тестовым испытательным комплектом для измерения pH (капельным тестом или тест-полосками), а не проводит электронные измерения с помощью pH-метра; но любые измерения могут проводиться с ошибками, а вам бы не хотелось, чтобы хорошая ситуация оборачивалась плохой просто из-за того, что pH-метр был неправильно калиброван. Поэтому, проверьте показания pH до того, как приступите к реализации какого-либо из наиболее подходящих путей решения проблемы pH. Ниже даются ссылки на две статьи об измерении pH, которые стоит прочитать для того, чтобы знать, как убедиться в точности измерений:
- Измерение pH с помощью pH-метра
- Калибровка pH или проверка текучей среды при помощи буры, применяемой в бакалейных магазинах.
Попытайтесь определить, почему возникла проблема pH ещё до того, как приступить к поиску её решения. Например, если проблема низкого pH будет вызвана избытком двуокиси углерода в воздухе места обитания, то увеличение насыщенности тем же воздухом, вряд ли принесёт успех в решении этой проблемы. Может быть, гораздо более удовлетворительным решением будет изменение существа проблемы.

Причины возникновения проблем низкого pH
Как уже описывалось выше, проблемы низкого pH возникают, когда его значение оказывается ниже 7.8. Это означает, что в течение дня величина pH опускалась ниже 7.8. Конечно, если pH дойдёт до низкой отметки 7.9, то уже тогда аквариумисты, возможно, захотят поднять его величину; но это не будет ещё настоятельной потребностью. Несколько вещей могут, как правило, приводить к низкому pH, но решение по каждому случаю может быть различным. Наконец, не существует никакого способа предохранить аквариум от всех этих проблем разом!
Прежде всего, первым шагом в решении проблемы низкого pH является выяснение причины его возникновения. К возможным причинам относятся:

1. В аквариуме используется кальциевый реактор (реактор карбонат кальция/двуокись углерода CaCO3/CO2).
2. Аквариум имеет низкую щёлочность.
3. В связи с несоответствующим аэрированием в аквариуме имеется больше CO2, чем в окружающем воздухе. Не заблуждайтесь, думая, что аквариум должен иметь соответствующую насыщенность кислородом, поскольку вода в нём очень турбулентная. ГОРАЗДО тяжелее уравновесить двуокись углерода, чем просто обеспечить соответствующее количество кислорода. Если бы уравновешивание двуокиси углерода было бы идеальным, то НЕ было бы никакого различия между величинами pH в дневное и в ночное время. Поскольку большинство аквариумов имеют более низкий pH ночью, они также демонстрируют и менее полную насыщенность воздухом.
4. Аквариум имеет избыток CO2, поскольку уравновешивающий воздух в данной среде обитания, содержит избыточный CO2.
5. Аквариум подвержен циклическим изменениям, и обладает избытком кислоты, образовавшейся в результате азотного цикла и разложения органических веществ до CO2.

Тест на насыщенность кислородом - аэрирование
Некоторые из возможных методов, перечисленных выше, требуют определённых усилий для проведения диагностики. Проблемы 3 и 4 являются довольно распространёнными, и здесь мы приводим способ их выявления. Набрать стакан воды из аквариума и измерить pH. Затем, подвергнуть его аэрированию в течение часа, используя наружный воздух. Значение pH должно возрасти, если pH окажется необычайно низким для измеренной величины щёлочности, как это показано на Рисунке 3 (если оно не возрастает, то наиболее вероятно в одном из выполненных измерений - pH или щёлочности – была допущена ошибка). В этом случае повторить данный эксперимент с новым стаканом воды, используя воздух помещения. Если pH в нём слишком возрастёт, то тогда pH в аквариуме будет увеличиваться с увеличением аэрирования, поскольку выяснится, что только аквариум содержит избыточную двуокись углерода. Если pH не возрастёт внутри стакана (или будет расти очень медленно), то это будет означать, что воздух помещения содержит избыток CO2, и что увеличение насыщенности этим же воздухом не решит проблему низкого pH (несмотря на то, что насыщение должно проводиться более свежим воздухом).

Решение проблем pH
Некоторые решения проблемы pH подходят только под определённые причины, и о них подробно говорится ниже. Тем не менее, есть и общие решения, которые часто оказываются эффективными. К таким решениям относится применение добавок с высоким pH. Их применяют в случаях, когда требуется повышение щёлочности. Для такого случая лучше всего выбрать известковую воду (kalkwasser) и вводить в неё двух-компонентные добавки, имеющие высокий pH. Преимуществом этих методов является то, что они увеличивают pH без нежелательного увеличения щёлочности по отношению к кальцию.

Использование буферных растворов не всегда является хорошим методом, поскольку они лишь слегка увеличивают pH и приводят к избыточной щёлочности. К сожалению, этикетки на многих имеющихся на рынке буферных растворах пишутся так, что убеждают аквариумистов в том, что pH будет великолепным, если они просто добавят некоторое количество этого раствора. В большинстве случаев улучшение pH происходит не более, чем на один день, при этом щёлочность увеличивается сверх допустимых пределов.
Два других полезных метода заключаются в выращивании макро водорослей, которые поглощают некоторое количество CO2 из воды по мере их роста (часто освещаемые обратным световым циклом (свет в емкости в макроводорослями включен ночью, когда в основном аквариуме выключен), чтобы обеспечить максимальное увеличение pH, когда pH в аквариуме достиг своего минимального значения), и насыщение воды свежим воздухом.

Низкое значение pH, вызванное кальциевым реактором CaCO3/CO2
Общей причиной низкого pH в рифовом аквариуме является использование реактора карбонат кальция/двуокись углерода. Эти реакторы применяют кислую двуокись углерода для растворения карбоната кальция, результатом чего является поступление значительного, но недолговечного количества кислоты в ёмкость. В идеале двуокись углерода выдувается обратно из ёмкости после её использования для растворения CaCO3. Но в реальности данный процесс не доходит до своего завершения, и аквариумы, применяющие реакторы CaCO3/CO2, обычно работают с теми значениями pH, которые располагаются на низком конце спектра.

Образовавшиеся растворы предполагают, что реактор был должным образом отрегулирован. Плохо настроенный реактор может вызвать понижение pH даже ниже обычного значения, поэтому первым шагом в этом случае должно быть поведение соответствующей настройки. Вопрос того, как устанавливать различные параметры кальциевого реактора, выходит за рамки данной статьи, но с этой точки зрения величина pH или щёлочность потока не должны быть слишком низкими.

Для сведения к минимуму проблемы низкого pH, с которой столкнулись при применении реакторов CaCO3/CO2, предлагалось много разных подходов с различными степенями успеха. Одним из таких подходов явилось применение двухкамерного реактора, который пропускает воду через вторую камеру с CaCO3 до того, как сбросить её в аквариум. Растворение дополнительного CaCO3 обладает эффектом увеличения pH, а также вызывает повышение уровней содержания кальция и щёлочности в сбрасываемом потоке. Такой подход выглядит успешным при повышении pH потока, но он не может повышать его в течение всего пути потока до аквариума, и, таким образом, проблема низкого pH полностью не исчезает.

Другим подходом является аэрирование потока до того, как он попадёт в аквариум. В этом случае целью будет выдувание избытка CO2 до его попадания в ёмкость. Такой подход может сработать в теории, а не на практике, поскольку до попадания потока в аквариум на дегазацию будет отводиться недостаточно времени. Другой заботой при таком подходе будет тот факт, что если бы он на самом деле оказался успешным для повышения значения pH, могло бы иметь место значительное перенасыщение CaCO3 в потоке, которое вызвало бы повторное осаждение CaCO3 в реакторе, тем самым, загрязняя его и снижая его эффективность.

И, наконец, последний подход, может быть, самый успешный, заключается в комбинировании реактора CaCO3/CO2 с другой дополнительной схемой обеспечения щёлочности, которая повышает pH. Самым полезным методом для такого случая будет применение известковой воды. В этом случае известковая вода применяется не для того, чтобы предоставить большие количества кальция или увеличить щёлочность, а для того, чтобы поглотить некий избыток CO2, и, тем самым, поднять pH. Необходимое количество известковой воды не так велико, как это требуется для полного сохранения кальция и щёлочности. Добавление известковой воды может проводиться по таймеру, который может быть настроен так, чтобы оно имело место только ночью и рано утром, когда низкие значений pH наболее вероятны. Добавка известковой воды может проводиться, исходя из показаний контроллера pH, т.е. она будет добавляться только, когда значение pH кажется необычайно низким (например, ниже pH 7.8 и т.д.).

Низкое значение pH, вызванное высокими уровнями содержания двуокиси углерода внутри помещения
Высокие уровни содержания двуокиси углерода внутри помещения также могут привести к возникновению проблемы pH во многих аквариумах. Дыхание людей и домашних животных, использование вентиляционных устройств, сжигающих природный газ (например, печи и плитки), и применение реакторов CaCO3/CO2 могут привести к высоким уровням содержания двуокиси углерода внутри помещений. Уровень содержания двуокиси углерода внутри помещения легко может в два раза превысить его содержание в наружном воздухе , а такой избыток может значительно понизить pH. Данная проблема особенно насущна для более новых, более воздухонепроницаемых помещений. Такая проблема, вряд ли, будет иметь место, к примеру, в старых домах, где ветер может «гулять» через оконные рамы.
Многие аквариумисты обнаружили, что открытое окно рядом с аквариумом может значительно повысить pHв течение одного или двух дней. К сожалению, те аквариумисты, которые живут в холодном климате, не могут комфортно открывать окна зимой. Некоторые из них выяснили, что в такой ситуации полезно провести трубку снаружи к месту входного отверстия для поступления воздуха в водоочиститель, где свежий наружный воздух быстро смешивается с аквариумной водой. Имейте в виду, что если аквариумист будет проживать в зоне, где периодически для борьбы с комарами распрыскиваются инсектициды (например, в пригородных районах на юге), на отверстие для впуска воздуха важно устанавливать какой-нибудь угольный фильтр, чтобы предотвратить попадание этих химикатов в аквариум.
Наконец, решением для таких случаев будет использование известковой воды. Известковая вода может быть здесь особенно эффективна, поскольку маловероятно, что в такой ситуации в аквариуме будет нежелательно высокий уровень pH, который иногда сопровождает применение известковой воды. Несмотря на то, что известковая вода является самой распространённой общепризнанной добавкой для обеспечения необходимой щёлочности в аквариуме при возрастающем pH, можно удовлетвориться и другими добавками, повышающими pH. Например, в данной ситуации добавки на основе карбоната будут очень полезны, а на основе бикарбоната – нет. Если взять коммерческие продукты, то, к примеру, исходный B-ионик будет лучше, чем новая версия (Бикарбонат B-ионик). Для напитков домашнего изготовления хозяйственная сода (карбонат натрия) или обожжённая пищевая сода будут лучше, чем обычная пищевая сода (бикарбонат натрия).

Низкий pH, вызванный низкой щёлочностью
Низкая щёлочность также может привести к низкому pH. Например, если щёлочность сразу ничем не добавляется по мере кальцификации, то она может исчезнуть, а pH при этом упадёт. Такое падение будет иметь место в общих схемах увеличения щёлочности, но больше всего будет наблюдаться при применении тех схем, которые сами не увеличивают pH (например, реактор CaCO3/CO2 или бикарбонат). В этом случае совершенно ясное решение будет заключаться в увеличении щёлочности каким-либо образом (как показано на Рисунке 4).

Резкие пики падения pH
Все случаи, описанные выше, хронически касаются снижения величины pH. Ни один из них не охватывает случаев резкого или кратковременного сдвига значений pH. Однако, в некоторых ситуациях такое может произойти; поэтому, может быть, будет интересно знать, что же тогда делать. Большинство аквариумистов, вряд ли будут делать то, что сделал я. Я бросил кусочек сухого льда в поддон просто, чтобы посмотреть, что же произойдёт. Те, кто сделают также, увидят, что pH падает, падает и падает. Скоро они, возможно, убедятся в том, что pH со значением 5 рискует убить всё живое в аквариуме (в моём случае этого не произошло, но я бы не рекомендовал пытаться повторить эту процедуру ради развлечения).

Тем не менее, наиболее вероятный сценарий охватывает некоторые случаи, связанные с двуокисью углерода, которые привносят большие количества CO2 в аквариум из-за плохой работы реактора. В большинстве этих случаев я бы посоветовал ничего не делать до тех пор, пока с помощью сильной аэрации не будет удалён избыток CO2. Может быть, даже просто открыть окно для обеспечения того, чтобы обмениваемый воздух сам по себе не содержал избыточного CO2. Обычно в дневное время состояние аквариума возвращается к норме. Если аквариумист решил добавить что-либо для увеличения pH, то он рискует довести его значение до слишком высокого уровня в дневное время или после того, как из аквариума был вытеснен избыточный CO2.

Если бы минеральная кислота была причиной падения pH (например, соляная кислота), то щёлочность карбоната (а также и общая щёлочность) нарушились бы. Я бы посоветовал измерить щёлочность и использовать карбонатную щелочную добавку (только не ту, которая содержит большие количества бората), чтобы увеличить щёлочность, вернув её к нормальным уровням (т.е. от , 2.5- 4 мэкв/л; 7-11 dKH). Конечным результатом должно быть увеличение pH; тем не менее, с помощью некоторых щелочных добавок (известковая вода или исходный B-ионик) можно ускорить рост значения pH, а с применением некоторых схем (таких как пищевая сода) увеличение pH будет замедлено, поскольку аквариуму потребуется время на вытеснение образующегося избытка CO2.

Если бы избыточный уксус или другая органическая кислота были бы причиной падения pH, то я бы посоветовал такую же очистку, что и для соляной кислоты, о чём говорилось выше. Исключение составят те случаи, когда с течением времени (от часов до суток) ацетат, образовавшийся из уксуса (уксусной кислоты) окислится до CO2 и OH-. Результатом этого будет возможное увеличении значения pH и щёлочности. Поэтому, в данном случае обращайтесь в сторону добавок с меньшей щёлочностью (а может, и вообще без неё), тогда это решиться само по себе и довольно быстро. Если для стабилизации образовавшейся кислоты применяется большое количество добавки с избыточной щёлочностью, то величина pH и /или щёлочности впоследствии постепенно достигнет более высокого значения, чем хотелось бы.

Резюме
pH в морских аквариумах e является важным показателем, хорошо знакомым большинству аквариумистов. Он оказывает серьёзное влияние на здоровье и самочувствие жителей наших систем, и мы должны сделать всё возможное для того, чтобы этот показатель лежал в допустимых пределах. В данной статье приводятся решения общих проблем, связанных с низким pH в аквариумах. Эти решения должны помочь большинству аквариумистов диагностировать и решить проблемы низкого pH, которые могут возникнуть в их аквариумах.
Счастливого «рифования»!

Если у вас появятся какие-либо вопросы по данной статье, пожалуйста, посетите мой авторский форум на Reef Central.

References:
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 2009
http://www.reefy.ru

Перепечатка разрешена на некоммерческих сайтах при условии сохранения ссылки на оригинальный перевод и ссылки на сайт http://www.reefy.ru

Исходный текст статьи на английском языке можно посмотреть здесь

http://reefkeeping.com/issues/2004-09/rhf/index.php