Durezza dell’acqua. Il GH.
Introduzione
La durezza dell’acqua è uno dei parametri chimici più misurato dall’acquariofilo.
La misuriamo per controllare i valori dell’ acqua in acquario, per valutare l’ acqua di rete prima di usarla e decidere di quanto deve essere eventualmente diluita con l’ acqua osmotica (RO, reverse osmosis) sulla base dei valori che vogliamo ottenere, per modificare i suoi valori nella fase di preparazione di acqua per la riproduzione o prima di effettuare un cambio parziale piuttosto che l’ inserimento di specie di cattura.
Questo giusto per citare alcuni esempi. Di seguito vedremo le diverse durezze con cui ci andremo a confrontare nella gestione dell’ acquario, come intervenire per modificarne i valori e come questi possono essere condizionati dai materiali scelti nell’ allestimento del layout e persino dai fattori biologici che possono entrare in gioco.
Durezza totale (GH)
La durezza totale esprime il contenuto totale degli ioni di sali solubili di calcio e magnesio (solfati, cloruri, carbonati e idrogenocarbonati nonché i nitrati) e di eventuali metalli pesanti presenti in acqua. Quando parliamo di acqua di rete e quindi di acqua potabile la presenza dei metalli pesanti è bassissima infatti il superamento dei valori massimi stabiliti per legge andrebbero ad annullare la potabilità per via della loro tossicità. A seguito dello scarso apporto dei metalli presanti in termini di quantità possiamo considerare la durezza totale come espressione del contenuto dei soli sali di Ca e Mg.
La durezza totale a sua volta è data dalla somma di altre due durezze, la permanente rappresentata prevalentemente dai sali di Ca e Mg rimasti in soluzione dopo una prolungata ebollizione perchè non alterati dal riscaldamento (cloruri, solfati, nitrati) e dalla temporanea che esprime gli idrogenocarbonati di Ca e Mg presenti in acqua prima dell’ ebollizione. Il riscaldamento sposta l’ equilibrio della sottostante reazione verso destra provocando la precipitazione del carbonato di calcio e da qui la temporaneità del suo valore in soluzione.
Ca(HCO3)2 (aq) <=> CaCO3 (s) + CO2(gas) + H2O.
La stessa reazione avviene anche per il Mg(HCO3)2 .
Pertanto dal punto di vista acquariologico i due parametri che ci interessano sono la durezza totale e la durezza temporanea.
Unità di misura
La durezza totale può essere espressa in diverse unità di misura che tengono conto della differente quantità di una sostanza standard, il carbonato di calcio (unità francesi ed inglesi) o l’ ossido di calcio (unità tedesche) presente in un volume definito di acqua.
In Italia vengono utilizzati i gradi francesi, °f, che rappresentano il contenuto in grammi di CaCO3 in 100 litri di acqua. Tutte le nostre acque minerali ma anche quella potabile i cui valori vengono forniti dalle società che gestiscono la rete idrica locale hanno in etichetta o nel quadro dei risultati analitici questa unità per misurare la durezza.
Nell’ ambito acquariologico la durezza totale viene espressa in gradi tedeschi, °dH oppure °GH, che rappresentano i grammi di CaO sempre in 100 litri di acqua. Quindi parliamo di mg/litro o se preferite di ppm (parti x milione).
Tabella di classificazione delle durezze
| Classificazione | Intervallo °f | Intervallo °GH |
| Molto dolce | 0-4 | 0-2.2 |
| Dolce | 5-8 | 2.8-4.5 |
| Medio dura | 9-12 | 5.0-6.7 |
| Discretamente dura | 13-18 | 7.3-10.1 |
| Dura | 19-30 | 10.6-16.8 |
| Molto dura | >30 | >16.8 |
Il fattore di conversione per trasformare i °f in °GH è 1.785
°GH = °f/1.785
Questo semplice calcolo vi aiuterà a capire se l’ acqua di rete che state per usare è idonea per il vostro acquario. Possiamo arrivare allo stesso risultato utilizzando i valori di Ca e Mg espressi in etichetta o nel report analitico fornito dai distributori e pubblicati nel sito web di molti comuni sommando il contenuto di questi due ioni e dividendo poi la somma per il valore di 6,32 (riferito al rapporto Ca:Mg=4:1)
GH = Ca mg + Mg mg/ 6,32
Se questo rapporto è diverso cambia il divisore secondo la seguente tabella:
| Rapporto Ca:Mg | Divisore |
| 2:1 | 5,87 |
| 3:1 | 6,15 |
| 4:1 | 6,32 |
| 5:1 | 6,44 |
Tenete presente che quando il GH dell’ acqua di rete ha un valore molto più grande del KH questo è dovuto alla presenza del MgSO4 che aumenta il GH ma non influisce sul KH. Questa differenza non è data dal CaSO4 perchè scarsamente solubile né dal Ca(HCO3)2 perchè se così fosse il HCO3– avrebbe aumentato il valore del KH e quindi la differenza tra GH e KH sarebbe ridotta.
Modificazioni del GH
Abbiamo visto che il GH rappresenta prevalentemente la quantità di ioni di Ca e Mg presenti in acqua. Le concentrazioni di questi ioni possono variare nel tempo modificando il valore del GH a seguito di diverse situazioni che andremo rapidamente ad evidenziare.
- Ripristino del livello usando acqua di rete. L’ evaporazione porta ad una riduzione del solvente acqua aumentando la concentrazione dei sali in esso disciolti. E’ fortemente raccomandato ripristinare il volume usando esclusivamente acqua osmotica o diversamente demineralizzata al fine di poter riportare le concentrazioni ai valori iniziali (ante evaporazione). L’ uso errato di acqua di rete per questo scopo porterebbe all’ innalzamento nel tempo sia del GH che del KH.
- Scelta del fondo. Prima di utilizzare un gravel è bene saggiare se esso contiene eventuali carbonati. Questo non succede quando utilizziamo fondi allofani, fondi di quarzite o fluorite e fondi sabbiosi di buona qualità che vanno comunque ben sciacquati prima dell’ uso ad eccezione del fondo allofano. Il sistema migliore per saggiare un gravel è quello di metterne una piccola quantità in un contenitore di plastica o di vetro e versare con cautela su di esso dell’ acido muriatico. Qualora il fondo fosse “inquinato” da questi sali di calcio si vedrà una vistosa reazione con formazione di schiuma (effervescenza) o bollicine di CO2. Un fondo che richiede particolare attenzione è il Manado JBL. A causa di scarti nella produzione ricchi in carbonati di calcio è raccomandato effettuare frequenti risciacqui con acqua calda in modo da abbattere tali inquinanti di per se non nocivi ma responsabili di elevati innalzamenti del GH. Diversamente non resta che fare ripetuti cambi parziali con RO per abbatterne la concentrazione e quindi abbassare il GH.
- Materiale per il layout (rocce). Come per i fondi gravel anche le rocce possono essere responsabili del rilascio di carbonati di calcio con conseguente aumento del GH. Questo succede spesso quando raccogliamo rocce e sassi soprattutto in prossimità di fiumi. Rocce basaltiche, ardesia, quarzo, rocce vulcaniche, dragon e yamaia stone sono rocce non calcaree. Diversamente le seiryu stone spesso acquistate per la loro bellezza presentano venature di carbonati responsabili dell’ innalzamento del GH e del KH soprattutto quando si cerca di mantenere un pH acido. Queste rocce molto utilizzate nell’ ambito dell’ aquascaping su fondo allofano meritano un discorso a parte quando vengono impiegate.
- Cambi parziali. E’ la situazione più frequente quale causa responsabile di variazioni della durezza sia totale che temporanea. I cambi effettuati con acqua di rete innalzano entrambe le durezze. Viceversa l’ uso di RO pura le abbasserà di un valore direttamente proporzionale alla quantità di acqua cambiata. Nei cambi parziali, fatto salvo la necessità di utilizzo di RO pura per correggere per diluizione le concentrazioni saline, è importante trattare preventivamente l’ acqua demineralizzata con appositi sali per portare l’ acqua agli stessi valori delle durezze determinate precedentemente in acquario se vogliamo mantenere costante il valore della durezza sia totale che carbonatica in acquario.
- Decalcificazione biogena. Questo è un processo naturale che le piante, ed alcune in modo particolarmente vistoso come l’ egeria densa, attuano per prelevare la CO2 e quindi il carbonio inorganico dall’ acqua a spese dell’ idrogenocarbonato presente che viene trasformato in carbonato con formazione di CaCO3 sulla pagina fogliare superiore. Questo processo anche se lentamente produce un abbassamento della durezza temporanea e contestualmente anche un abbassamento della durezza totale. Tale processo è fortemente condizionato dall’ illuminazione; quanto più essa è forte tanto più aumenta la necessità della pianta di assimilare C inorganico durante la fotosintesi clorofilliana ed è tipico di vasche dove le concentrazioni di CO2 scarseggiano per svariati motivi (forte movimento superficiale dell’ acqua, utilizzo di areatore che gorgoglia aria, temperatura elevata, assenza di fertilizzazione con CO2 in vasche molto piantumate). Sia il Ca che il Mg svolgono importanti funzioni dal punto di vista biologico. Il Ca per esempio è coinvolto nei processi di mineralizzazione dei gusci dei gasteropodi, nella coagulazione del sangue, nella contrazione muscolare e cardiaca. Nelle piante esso è coinvolto nella divisione cellulare e quindi nella loro crescita. Una carenza di calcio implica la crescita di apici fogliari piccoli e deformati. Anche il Mg gioca un ruolo fondamentale dal punto di vista biologico. Nelle piante, per esempio, il Mg coordina quattro strutture eterociclicche porfiriniche che formano la clorofilIa. Il rapporto 4:1 tra Ca e Mg è quello normalmente considerato migliore in un acquario anche se sulla parte secca della pianta si riscontra un rapporto di 3:1 a favore del Ca.
E’ incredibile quanto c’è dietro il semplice simbolo GH e quante implicazioni esso comporta in un acquario.
Dalla teoria alla pratica
Nella gestione della nostra vasca ci troviamo spesso nelle condizioni di correggere o volutamente modificare il GH e/o il KH. Vediamo le situazioni più frequenti e come affrontarle.
Quando vogliamo ottenere un acqua idonea partendo da acqua osmotica (RO) possiamo ricorrere a diversi preparati commerciali. Preferite quelli che aumentano il GH ed il KH nel rapporto 2:1. Questi sali permettono di costruire l’ acqua apportando anche altri sali importanti, in genere alcuni microelementi. Diversamente potete ricorrere a preparati specifici per aumentare il solo GH o il solo KH.
Come aumentare il GH
Quando abbiamo la necessità di alzare il GH possiamo ricorrere a preparati commerciali specificamente creati per correggere solo questo parametro o ricorrere al DIY usando il sale inglese reperibile nelle farmacie in bustine da 30 grammi al costo di circa 1 €. Il sale inglese è solfato di magnesio eptaidrato (MgSO4.7H2O) e sono sufficienti 4,34 gr. per alzare il GH di 1°GH in 100 litri netti.
La seguente formula permette di calcolare la quantità di sale inglese da utilizzare tenendo conto del volume netto della vasca e del valore GH che si vuole aumentare
MgSO4.7H2Ogrammi=Vnetto x 4,4 x Aumento GH/100
Supponiamo che la vasca abbia un volume netto di 150 litri e che vogliamo alzare il GH da 6°GH a 8°GH quindi è richiesto un aumento di 2°GH
MgSO4.7H2O grammi = 150 x 4,4 x 2/100 = 13,2 grammi
Possiamo sciogliere il sale in 100 mL di acqua prelavata dall’ acquario e appena solubilizzato possiamo inserire la soluzione in vasca lentamente tramite un tubicino come quello per gli aeratori. Nulla vieta vista la solubilità di questo sale d’ introdurlo direttamente in vasca un po’ per volta per fare in modo che il valore non subisca un innalzamento troppo rapido.
Per chi vuole invece intervenire sull’ aumento del GH senza perdere di vista lo ione Ca potrebbe ricorrere ad una miscela preparata con MgSO4.7H2O e CaCl2.2H2O
Come abbassare il GH
Quando ci troviamo di fronte alla necessità di ridurre il valore del GH possiamo operare con la tecnica della diluizione. Questa si ottiene operando un cambio parziale con la RO (reverse osmosis). Praticamente dobbiamo calcolare quanta acqua dell’ acquario va sostituita con la RO per abbassare la concentrazione di Ca e Mg presente in vasca per portare il GH al valore esattamente desiderato.
Per calcolare la RO necessaria possiamo partire dalla seguente formula:
V1 x C1 = V2 x C2 dove
V1=volume netto acquario C1=°GH acquario
V2=volume netto acquario da mantenere C2=°GH desiderato
V2=V1 x C2/C1
VRO=V1-V2 volume RO da utilizzare
Facciamo un esempio “pratico”: misuriamo il GH è troviamo un valore di 8°GH che vogliamo portare a 6°GH. La vasca ha un volume netto di 80 litri. Inserendo questi valori nella formula in grassetto abbiamo:
V2= 80×6/8 = 60 L
V1-V2= 80-60 = 20 sono i litri di RO che dobbiamo utilizzare per il cambio parziale dell’ acqua in acquario per operare la sostituzione corretta per far scendere la durezza totale da 8°GH a 6°GH.
Attenzione: quando effettuate una correzione di questo tipo, è necessario bilanciare la riduzione del KH, che inevitabilmente diminuirà a causa della diluizione. Questo deve essere fatto trattando a monte l’acqua RO, portandola al medesimo valore di KH presente in acquario. È fondamentale eseguire questa correzione per evitare sbalzi del pH dovuti alla riduzione dell’azione tampone esercitata dalla coppia HCO3–/CO32-.
