I valori dell’acqua: impariamo a capirli

Come interpretarli e come ottenere quelli ottimali

I valori dell’ acqua, le sue caratteristiche chimico fisiche, ma soprattutto chimiche, condizioneranno nel bene e nel male la vita degli animali e delle piante in essa introdotti.

Importanza dei test : a reagente o in strisce?

Per monitorare i valori chimici dell’ acqua è bene ricorrere ai test a reagente liquido e/o a qualche strumento elettronico come il pHmetro o il lettore della conducibilità, considerato che le striscette sono meno precise nella determinazione dei valori e spesso presentano intervalli nella scala dei valori troppo ampi.

Oggi esistono in commercio valigette che offrono un set di test, alcune minimali che sono quelli indispensabili, a volte incompleti per l’ assenza di uno di quei test che considero fondamentali come i NO₃^–, altri più ricchi ma a questo punto la domanda nasce spontanea: sono tutti test indispensabili ? Secondo il mio parere la risposta è negativa. Alcuni possono avere una necessità momentanea legata alla particolare circostanza, altri sono davvero superflui.

I test fondamentali

I test fondamentali sono il pH, i test delle durezze KH e GH ( QUI i calcolatori ), il test NH₃/NH₄⁺ , NO₂^–, NO₃^–, e la conducibilità.

Il test per i PO₄ è accessorio fondamentale per calibrare la fertilizzazione del P attraverso i fosfati, per determinare una forma d’ inquinamento dato da un aumento di fosfati quale conseguenza di un eccesso di carico organico che spesso ma non sempre è accompagnato da una successiva infiorescenza algale.

Affrontiamo questi parametri singolarmente, cerchiamo d’ interpretarne il valore e come modificarlo in base alle necessità dei pesci e delle piante che andremo ad inserire o in corso d’ opera quindi ad acquario già avviato.

Il pH

Cos’è il pH e l’alcalinità dell’acqua

Il pH indica il valore di acidità o di basicità dell’acqua. La sua scala va da 1 a 14. Il pH = 7.0 indica un’acqua neutra dove la concentrazione degli idrogenioni è identica a quella degli ioni idrossido. Tutti i valori inferiori a 7.0 indicano un’acqua acida, viceversa quelli superiori indicano un’acqua basica. Quando leggete “alcalinità dell’acqua” essa rappresenta la sua capacità di neutralizzare gli acidi e quindi rappresenta la concentrazione di ioni carbonato ed idrogeno carbonato.

pH ideale per i pesci d’acquario

La maggior parte dei pesci oggi acquistabili proviene da centri di allevamento dove da generazioni vengono allevati e riprodotti in acque neutre o leggermente basiche pertanto fatto salvo specie d’importazione diretta dove è importante rispettare i range di pH dei luoghi di provenienza, un valore del pH dell’acqua neutro o leggermente acido è idoneo a tenere la maggior parte dei pesci.

E’ preferibile tenersi su un valore debolmente acido o neutro per evitare la formazione di NH3, considerata la sua tossicità.

Ciclo dell’azoto e pH

Tenete presente che nel ciclo dell’azoto continuamente si formano in vasca composti azotati inorganici ed i primi ad essere formati sono l’ammonio/ammoniaca a secondo del pH dell’acqua.

L’ammonio viene rapidamente assorbito dalle piante ma anche dalle alghe, e questo spiega perchè nelle vasche giovani la comparsa delle alghe filamentose è più frequente rispetto ad un acquario maturo e stabile da lungo tempo, come pure un acquario con molte piante soprattutto a crescita rapida sarà meno soggetto alla presenza di queste alghe.

Misurazione del pH

Per quanto riguarda i test di misurazione tramite reagente, il migliore è quello a base di blu di bromotimolo in quanto il range dei valori è più ristretto; la sua scala è di 0,2 unità di pH.

Questo è particolarmente utile quando dobbiamo avere una misurazione più precisa finalizzata al confronto con il KH per determinare la quantità di anidride carbonica quando utilizziamo impianti di CO2.

Il sistema migliore in termini di precisione di misurazione è l’uso di pHmetri elettronici che vanno dalle semplici penne acquistabili nel web per meno di 20 € a quelli più “professionali” sempre in formato penna, per i quali dovrete investire circa 100 €, e benchè la differenza si tocchi con mano quelli economici comunque svolgono egregiamente il loro compito.

pH e fertilizzazione delle piante

Un’attenzione al valore del pH va assunta quando iniziamo a fertilizzare le piante con un protocollo di fertilizzazione. Che sia brand o PMDD non cambia nulla … il concetto rimane sempre lo stesso.

Nei fertilizzanti attuali il ferro (Fe) ma anche altri microelementi come il manganese (Mn), il molibdeno (Mo), lo zinco (Zn) ed il rame (Cu) vengono complessati con delle molecole organiche chiamate chelanti per formare dei complessi metallo-organici. La chelazione è stata introdotta per preservare questi metalli nello stato di ossidazione più facilmente assorbibile dalle piante, quindi per migliorarne la biodisponibilità.

L’esempio più lampante è il Fe che viene protetto dal chelante nella sua forma ossidata Fe2+ rispetto al Fe3+ che richiede da parte delle piante un maggior dispendio di energia per essere assorbito. Infatti esse dovranno convertirlo nella forma a più basso valore di ossidazione. I chelanti sono sensibili al valore del pH e di questo ne dovremo tenere conto, quindi occhio all’etichetta. Il chelante maggiormente impiegato è l’EDTA (etilendiamminotetraacetato) la cui stabilità è mantenuta per valori di pH non superiori a 7,0. Ci sono comunque sul mercato fertilizzanti a base di Fe che utilizzano più chelanti contemporaneamente come il DTPA, NTA, EDDHMA per garantire una protezione del Fe (II) su un ampio range di pH.

Metodi per correggere il pH

Ci sono diverse metodiche per correggere il pH, di solito per abbassarlo. Possiamo ricorrere ad acidificanti naturali come gli estratti di acidi umici e fulvici contenuti nella torba in grande quantità, ma anche nelle foglie di catappa e di altre piante, e le pignette di ontano. Queste permettono di abbassare il pH ma non consentono di determinare a priori il valore da raggiungere né di tenerlo stabile nel tempo, per cui si richiedono continue determinazioni del pH per verificarne l’andamento.

Il sistema migliore per acificare l’acqua è l’uso di piccoli impianti con la CO2 che consentono un miglior controllo nel tempo del valore di pH desiderato. Quando correggete il pH ricordatevi che l’azione tampone esercitata dall’idrogenocarbonato può darvi filo da torcere, quindi abbassate il KH al valore di 4 dKH e non scendete sotto il 2 dKH .

Durezza GH e KH

Definizione di GH e KH

GH e KH rappresentano rispettivamente la durezza totale e la durezza temporanea.

La prima, chiamata dai tedeschi GesamtHärte (durezza totale e da qui GH) rappresenta la quantità di ioni Ca (calcio) e Mg (magnesio) presenti in acqua. In realtà la durezza totale rappresenta l’insieme di tutti i sali di Ca e Mg e di eventuali metalli pesanti. Poiché il Ca ed il Mg costituiscono la quasi totalità della durezza totale ci riferiamo soltanto ad essi. ( ne parliamo anche QUI , mentre QUI e QUI trovate i calcolatori online)

Il KH rappresenta la durezza temporanea (KarbonatHärte da qui KH) ovvero la durezza carbonatica. Essa esprime la quantità di ioni idrogenocarbonato e carbonato presenti in soluzione. La temporaneità è data dal fatto che se facciamo bollire l’acqua si ha la formazione di precipitato bianco composto da tutti i carbonati e non solo di quelli di Ca e Mg. ( in QUESTA pagina i nostri calcolatori)

Importanza di GH e KH in acquario

Il Ca ed il Mg sono di vitale importanza sia per gli animali che per le piante e pertanto questo valore va monitorato almeno una volta al mese, meglio bisettimanale.

Viceversa il KH non è rilevante per gli abitanti del nostro acquario ma è importante per la stretta relazione che ha con il pH. La coppia idrogeno carbonato/carbonato è un efficace tampone che si oppone alle variazioni del pH impedendone modifiche per aggiunta di piccole quantità di acido o di base. Questo ci fa capire che se vogliamo correggere il pH dobbiamo abbassare il KH per valori prossimi a 4.0 o di poco inferiori. Per valori del KH pari a 2.0 o più bassi il pH diventa sensibile a variazioni anche elevate a seguito dell’aggiunta di sostanze acidificanti, pertanto in linea di massima il valore di 3.0/4.0 dKH è il miglior compromesso.

Per ottenere una migliore determinazione del KH quando volete comparare questo parametro al pH per regolare la quantità di biossido di carbonio in acqua è fare il test usando un volume doppio del campione (solitamente 10 ml anziché 5ml). In questo caso ogni goccia introdotta sino al viraggio del colore dal blu al giallo vale 0,5 dKh

Rapporto ideale e correzione di GH e KH

Anche se non costituisce una regola possiamo affermare che un rapporto KH:GH uguale a 1:2 è ottimale per la maggior parte delle vasche e quindi un acqua con 4.0 dKh e 8.0 dGh può rappresentare il nostro obiettivo. In commercio trovate preparati specifici per agire singolarmente sui singoli parametri quando avete necessità di aumentarli, viceversa la diminuizione di ottiene attaverso cambi parziali con sola acqua deionizzata, preferibilmente RO (reverse osmosis).

( In QUESTA pagina i nostri calcolatori )

NH₃/NH₄⁺

Ammoniaca e Ione Ammonio: Origine e Coesistenza

L’ammoniaca e lo ione ammonio sono il risultato finale dell’ammonificazione, ovvero della fase iniziale del ciclo dell’azoto, in cui le complesse molecole organiche contenente azoto a seguito di processi catabolici operati dai batteri eterotrofi, vengono frammentate e trasformate in semplici composti azotati inorganici. Entrambe le specie coesistono in soluzione in rapporto variabile a secondo del valore del pH. Quando il pH = pKa = 9,24 entrambe le specie sono presenti al 50%. Ad un pH 7.0 e alla temperatura di 24°C è presente solo lo 0,52% di NH3 contro il 99,48% di ione ammonio.

Tossicità dell’Ammoniaca e Test di Misurazione

Questo aspetto è molto importante se considerate che l’ammoniaca è fortemente tossica e pertanto letale. I test specifici determinano la quantità totale di entrambe le sostanze in equilibrio tra loro in soluzione senza distinzione, infatti questi test contengono una tabella per calcolare in base al valore letto la quantità di ammoniaca libera in funzione del pH.

Da questa si evince l’importanza di avere risultati analitici sempre inferiori a 0,5 mg/L per un pH < 7,5 .

Tabella di Riferimento e Precisione della Misurazione del pH

Di seguito trovate la tabella contenuta all’interno delle istruzioni d’uso di un test che evidenzia bene il contenuto specifico dell’NH3 in funzione del valore fornito dal test ed il pH presente in vasca (Questa è un’altra delle situazioni in cui conviene misurare il pH con uno strumento elettronico anzichè con il reattivo).

Questo test è molto utile nella fase di start up per monitorare la maturazione del filtro biologico e la sua funzionalità/efficacia nel tempo. Nel primo caso con misure a frequenza settimanale e successivamente ogni 15/30 gg. Poiché le alghe filamentose verdi, soprattutto quelle lunghe e fluttuanti compaiono facilmente negli acquari biologicamente non maturi per la maggior presenza dell’ ammonio fate sempre questo test anche ad acquario maturo per verificare se la comparsa di queste alghe possa essere imputata alla presenza di ammonio per cause dipendenti da un filtro collassato per svariati motivi, sporco per mancata pulizia e quindi per accumulo di sostanze organiche.

In un acquario biologicamente maturo, con un pH inferiore a 7,5 con una buona gestione di pulizia ed una buona presenza di piante anche a rapida crescita pronte ad assorbire l’ ammonio formatosi e non ancora nitrificato dai batteri è il sistema migliore per non andare incontro a queste problematiche.

Diversamente si interviene d’ urgenza con cambi parziali anche del 50% e con l’ attenzione che l’ acqua non abbia un pH basico per impedire un picco improvviso di ammoniaca e con il trattamento con resine polimeriche macroporose in grado di agire rimuovendo lo sporco derivante da queste sostanze tendenti all’ accumulo.

NO₂^–/NO₃^–

Si tratta di due test separati per monitorare i loro valori in vasca essendo espressione del processo di nitrificazione operato da diversi batteri che trasformano l’ ammoniaca/ammonio in sostanze meno tossiche. I nitriti sono la prima fase della nitrificazione operata dal nitrosomonas. La tossicità si manifesta per valori superiori a 0,5 mg/L con sintomi di asfissia che porta i pesci a nuotare molto vicini alla superficie, respirazione accellerata oppure a boccheggiare come se fossero affamati di aria. I nitriti assorbiti attraverso le branchie formano metaemoglobina che impedisce lo scambio tra il biossido di carbonio e l’ ossigeno che avviene nell’ emoglobina.

La condizione ottimale è che il test non rilevi la presenza di nitriti. Diversamente significa che il filtro non ha completato la sua maturazione biologica o che potrebbe esserci un improvviso sovraccarico organico o un suo collassamento

Il secondo step della nitrificazione è operata dai nitrobacter e dai nitrospira che trasformano i nitriti in nitrati molto meno tossici dei primi. I nitrati sono dopo l’ ammonio il composto azotato inorganico più velocemente assorbito dalle piante e meno dalle alghe. La tossicità può iniziare a manifestarsi al di sopra dei 50 mg/L. Per valori inferiori i pesci non manifestano segnali di sofferenza ma queste concentrazioni potrebbero causare un’ infiorescenza algale. Entrambi i test possono essere fatti con cadenza settimanale dal momento dell’ avvio dell’ acquario per valutare l” andamento di maturazione del filtro biologico. I primi a comparire sono i nitriti e solo successivamente si vedrà la comparsa dei nitrati e la contestuale riduzione dei nitriti sino a diventare irrilevabili dal test. Una volta raggiunta la maturità biologica non occorre testare i nitriti fatte salve situazioni di comportamenti anomali dei pesci mentre i nitrati possono essere controllati settimanalmente nella fase di calibrazione di una fertilizzazione, diversamente un controllo mensile andrebbe fatto per monitorare anche insieme ai nitriti il buon funzionamento del filtraggio biologico.

Conducibilità

La conducibilità misura la capacità dell’ acqua di condurre corrente elettrica. Essa è direttamente proporzionale al contenuto salino ovvero agli ioni disciolti in soluzione responsabili del trasporto di cariche elettriche. La conducibilità esprime un valore quantitativo ma non qualitativo visto che tutti i cationi ed anioni ovvero ioni con carica positiva e negativa contribuiscono al trasporto di corrente. Quindi questo strumento non ci dice nulla riguardo alla composizione dei sali disciolti ma come essi variano nel tempo e vi assicuro che non è poco.

Diversi conduttivimetri offrono la possibilità di leggere oltre alla conducibilità espressa in μS/cm anche i TDS (Total dissolved solid) espressi in ppm. Questo valore è semplicemente una trasformazione matematica, niente di più, per cui fate le vostre determinazioni sempre in μS/cm ovvero usando l’ apparecchio in lettura EC e non TDS.

La misura della conducibilità può essere utile per determinare la qualità della RO, quanto più il valore si avvicina a 0 μS/cm migliore è l’ acqua osmotica prodotta a casa o acquistata. Quando il valore si discosta dallo zero l’ aggiunta di una colonna con resine addolcitore/antisilicati migliora decisamente la qualità dell’ acqua osmotica. Quando acquistate la RO il valore EC non deve superare i 10 μS/cm altrimenti state comprando acqua di scarsa qualità. Seguire l’ andamento di una fertilizzazione; se nel tempo la conducibilità aumenta vuol dire che ci sono nutrienti che si accumulano perchè non completamente assorbiti. Un aumento della conducibilità può significare anche un aumento di sostanze organiche e quindi di inquinamento. Quindi il suo utilizzo ci aiuta anche a capire quando intervenire con un cambio parziale.

I valori migliori della conducibilità in vasca possono essere diversi in funzione del tipo di acquario, di flora e fauna .

Un valore indicativo della EC è il seguente

Per una vasca di comunità una EC tra i 400 e i 500 μS/cm

Blackwater < 150

Plantacquario 200 – 350

Caridine davidii 400 – 500

Caridine cantonensis 250 – 340

Box test

Alcune ditte propongono dei box test contenenti test al di fuori di quelli considerati indispensabili. Vediamo rapidamente quali sono e se effettivamente averli con se può rapppresentare un vantaggio rispetto al costo di acquisto.

Cu

Il rame è un elemento caratterizzato da una spiccata tossicità soprattutto per gamberetti e lumache. Rientra nei protocolli di fertilizzazione dei microelementi ma in quantità bassissime da non essere rilevate dai comuni test per acquario. Alcuni suoi composti sono presenti in diversi alghicidi pertanto questo test è inutile possederlo. L’ acquisto potrebbe essere giustificato a parte se vi trovaste in una situazione di esplosione algale tale da non poter attuare altre forme d’ intervento risolutivo e quindi ricorrere agli alghicidi rameici come il Protalon 707.

Fe

Il Fe è un elemento indispensabile alle piante per accentuare la colorazione rossa. Inoltre svolge una funzione importante nella sintesi della clorofilla pur non rientrando nella sua struttura molecolare. Una sua carenza può dare clorosi (ingiallimento della pagina fogliare ma non colpisce le nervature). Questo test è indispensabile nei protocolli di fertilizzazione o per capire se la necrosi che colpisce le foglie del microsorum possa dipendere da una sua carenza.

O2

Sull’ importanza dell’ ossigeno non c’è nulla da dire. Sul test invece si. Questo test è di irrilevante importanza se avete un acquario condotto bene. Solo in vasche sovrapopolate e con temperatura alta si potrebbe verificare una carenza da ossigeno. I pesci si porteranno sotto la superficie per “mangiare aria”. Poiché lo stesso comportamento è rilevabile anche in presenza di nitriti alti farei prima questo test e se risultasse negativo si potrebbe ricorrere a quello dell’ ossigeno ma basta attuare tutti quegli interventi per risanare la situazione come un cambio parziale, aumentare il movimento superficiale dell’ acqua ed attivare un aereatore con porosa.

SiO2/SiO3

Questo test serve a rilevare la presenza dei silicati in acqua responsabili dell’ infiorescenza di alghe diatomee dal caratteristico colore nocciola e dalla consistenza ruvida al tatto. Le diatomee presenti in acquario sotto forma di spore hanno bisogno dei silicati per la costruzione del loro esoscheletro. La maggior parte delle acque di rete italiane sono ricche di silicati quasi sempre non testati dagli acquedotti. Questo è uno dei tanti motivi per cui si sconsiglia l’ uso dell’ acqua di rubinetto e inoltre tenete presente che sono scarsamente assorbiti dalle piante quindi la tendenza è l’ accumulo.

K

Questo test serve a determinare la quantità di potassio presente in acqua. Questo macro elemento è fondamentale per la vita delle piante e può condizionare non solo la loro salute in caso di carenza ma anche il blocco dell’ assorbimento dei nitrati. Il test non è di grande precisione e tenuto presente che il potassio raramente da problemi di eccesso (mai visti in vita mia) e che in acquario è più facile avere piuttosto una carenza di K non lo ritengo assolutamente utile da acquistare. Investite l’ importo per il suo acquisto per comprare un flacone di fertilizzante a base di solo potassio.

CO2

Il biossido di carbonio è indispensabile alle piante per la loro crescita. La quantità normalmente presente in acquario è quasi sempre insufficiente per avere un buon sviluppo delle piante e del loro stato di salute. La CO2 fa la differenza per qualsiasi pianta anche per quelle a lenta crescita come anubias, felci, muschi e bucephalandra. Questo test può essere utile a chi fertilizza con biossido di carbonio ma allora perchè non puntare direttamente sul test permanente CO2 per determinare la quantità di gas disciolto in acqua?

Abbiamo parlato della CO2 in una interessantissima Live, che potrete rivedere QUI