pH پایین، دلایل و راه حل های آن

pH در آکواریوم های تپه مرجانی یکی از اساسی ترین پارامتر هایی است که در حفظ سلامت تمامی آبزیان در یک اکوسیستم تپه مرجانی موثر است. متاسفانه عوامل مختلفی در یک آکواریوم تپه مرجانی می تواند باعث خارج شدن میزان pH از محدوده مناسب شود. این موضوع می تواند مشکلات زیادی را برای آکواریوم های تپه مرجانی به وجود آورد. برای نمونه پایین بودن بیش از حد pH می تواند عملیات جذب کلسیم و ساخت اسکلت های آهکی را برای جانوارن صخره ساز مشکل کند. پس لازم است این پارامتر توسط آکواریوم داران به صورت مرتب بررسی شود ولی به هر صورت بررسی این پارامتر مشکل چندانی نیست و تنظیم آن در محدوده مناسب می تواند مشکلات اصلی را برای شما به وجود آورد. بیشتر آکواریوم داران با مشکل پایین بودن pH مواجه هستند در این مقاله سعی شده است ابتدا به دلایل پایین بودن pH اشاره شده و در ادامه راه حل های موثر در رفع این مشکل ارائه گردد.

PH چیست

این بخش به آکواریوم داران کمک می کند تا ابتدا درک درستی از مفهوم pH داشته باشند. کسانی که می خواهند تنها دلایل پایین بودن میزان pH را بدانند و به راه حل ها بپردازند می توانند از خواندن مطالب این قسمت صرف نظر کنند.

pH در آب دارای معانی مختلفی است. در یک سیستم استاندارد آب شور با توجه به تعاریف کلی ارائه شده در رابطه با این سیستم ها می توان pH به کمک فرمول زیر محاسبه کرد:

aH در حقیقت میزان فعالیت ین هیدروژن یک بار مثبت است که پروتون نیز نامیده می شود را نشان می دهد. میزان فعالیت در حقیقت روشی است که شیمیدان ها برای اندازه گیری میزان ین آزاد هیدروژن در قالب یک روش بسیار ساده به نام pH استفاده می کنند. ین های هیدروژن در آب شور به صورت کامل آزاد نیستند و در حقیقت در پیوند با مولکول های آب در قالب H3O+ می باشند. این موضوع باعث می شود که شیمیدانان از فعالیت ین هیدروژن استفاده کنند. به خصوص در آب دریا حدود ۷۳ درصد از ین هیدروژن به صورت آزاد و ۲۵ درصد از آن با ترکیب SO4-- و درصد پایینی از آن در ترکیب با ین آهن یافت می شود. این موضوع دلایل وجود بافرها در آب را بهتر مشخص می کند.

برای درک بهتر مشکلات pH در آکواریوم های دریایی می توان میزان pH را به صورت مستقیم با فرمول زیر محاسبه کرد:

امگا H در حقیقت ضریب ثابت فعالیت می باشد که در آب خالص برابر ۱ و در آب دریا برابر ۰.۷۲ درنظر گرفته می شود. پس این موضوع برای آکواریوم داران بسیار مهم است که بدانند که pH میزان ین های فعال هیدروژن در آب است و با یک نسبت لوگاریتمی بیان می شود. پس برای مثال در محلولی با pH برابر ۶ میزان هیدروژن فعال ۱۰ برابر بیشتر از محلولی با pH برابر۷ و ۱۰۰ برابر بیشتر از محلولی با pH برابر ۸ است. نتیجه اینکه تغییرات بسیار کوچک pH در حقیقت نشان دهنده تغییرات بسیار بزرگی از میزان ساختار های H+ در آب است.

چرا لازم است PH را اندازه گیری کنیم؟

چندین دلیل مختلف وجود دارد که آکواریوم داران تپه های مرجانی لازم است میزان pH را اندازه گیری کنند. اولین دلیل این است برخی از آبزیان تنها در محدوده مشخصی از pH امکان حیات دارند و این محدوده می تواند برای آبزیان مختلف متغیر باشد، این موضوع کار را برای تنظیم محدوده بسیار خاصی از pH در آکواریوم بسیار مشکل می کند. حتی در آب های طبیعی (pH=8 – 8.3) محدوده pH مشخص شده الزاما برای حیات تمامی آبزیان مناسب نیست. طی ۸۰ سال گذشته دانشمندان این محدوده را برای بیشتر آبزیان مشخص کرده اند اما گزارش هایی از مناطقی در دریا با pH برابر ۷.۳ نیز وجود داشته است که برای بیشتر ماهی ها بسیار استرس زا است. امروزه ما اطلاعاتی در رابطه با میزان pH مناسب برای نگهداری از بیشتر گونه ها را در اختیار داریم اما این اطلاعات برای نگهداری از تمامی گونه های خاص کافی نیست. باید اضافه کنم که pH هم می تواند تاثیرات مستقیم و هم غیر مستقیم بر روی آبزیان داشته باشد، برای مثال تاثیرات سمی فلزات مثل مس و نیکل با توجه به میزان pH می تواند بر روی آبزیان مختلف متفاوت باشد از طرف دیگر حتی دامنه قابل قبول pH ممکن است در یک آکواریوم نسبت به آکواریوم دیگر با آبزیان یکسان نیز متفاوت باشد.

با این وجود برخی از فرایند های بیولوژیک در آبزیان می تواند با توجه به میزان pH تغییر کند، یکی از این فرایند ها فرایند تشکیل اسکلت های آهکی در مرجان های سخت است که در صورت پایین بودن میزان pH به شدت کاهش پیدا می کند. تمامی این موارد باعث می شود که تغییرات pH در یک آکواریوم به خصوص آکواریوم تپه مرجانی بسیار مهم باشد و یک آکواریوم دار را مجبور به اندازه گیری مداوم و کنترل آن نماید.

میزان PH قابل قبول در یک آکواریوم تپه مرجانی چقدر است؟

محدوده قابل قبول برای pH در یک آکواریوم تپه مرجانی با توجه به قوانین و شرایط مختلف می تواند بسیار متغیر باشد و این موضوع بسته به شرایط هر آکواریوم می تواند تغییر کند و حتی خارج از محدوده استاندارد قرار بگیرد. لازم است یک مقدار مشخص به عنوان هدف در نظر گرفته شود برای مثال مقدار pH در اطراف تپه های مرجانی در دریای های مختلف برابر ۸.۲ است. اما اصولا بیشتر آکواریوم های تپه مرجانی در محدوده وسیع تری از pH می توانند به حیات خود ادامه دهند. این محدوده با در نظر گرفتن برخی شرایط که در ادامه به آنها اشاره خواهد شده می تواند بین ۷.۸ تا ۸.۵ باشد.

• قرار دادن میزان قلیائیت حداقل برابر ۲.۵ میلی اکی والان در لیتر و بالاتر از آن در pH های پایین تر از محدوده استاندارد. این شرایط بر این اصل استوار است که بیشتر آکواریوم های تپه مرجانی در محدوده pH ۷.۸ تا ۸.۰ کار می کنند البته آنهایی که دارای راکتورهای کلسیم هستند و لزوما ناچار به تزریق دی اکسید کربن می باشند. در این آکواریوم ها سطح سختی کربنات در حدود ۳ میلی اکی والان در لیتر است که این شرایط می تواند مشکلات تشکیل اسکلت های سخت آهکی را توسط مرجان ها در pH های پایین رفع کند. این موضوع در ادامه مقاله به صورت مفصل تحلیل خواهد شد.
• میزان کلسیم حداقل ۴۰۰ میلی گرم در لیتر. ساخت اسکلت آهکی در این شرایط در pH های پایین مشکل می شود و حتی می تواند مشکل تر شود زمانی که میزان کلسیم از این مقدار نیز کمتر شود. نمی توانید به صورت همزمان مقادیر pH ، سختی و کلسیم را در آکواریوم خود افزایش دهید. پس زمانی که میزان pH در آکواریوم شما پایین است و به راحتی نمی توانید آن را افزایش دهید (به خصوص در آکواریوم هایی که دارای راکتورهای کلسیم هستند) لازم است مطمئن شوید که میزان کلسیم بین ۴۰۰ تا ۴۵۰ میلی گرم در لیتر قرار دارد. در مقابل زمانی که میزان pH در آکواریومی با میزان کلسیم بالا بیشتر ۸.۲ شود با مشکل رسوبات کلسیم در آکواریوم خود مواجه خواهید شد که به خصوص می تواند این روند بر روی بازده سیستم های حرارتی و پمپ های آب شما تاثیر منفی گذاشته و رسوبات باعث عدم کارکرد مناسب تجهیزات شود. پس زمانی که میزان pH افزایش پیدا می کند لازم است به دقت میزان سختی و کلسیم کنترل شود و در حد پایین نگهداشته شود تا جلوی رسوبات کلسیم در آکواریوم گرفته شود.

دی اکسید کربن و PH

میزان pH در آکواریوم های آب شور وابستگی شدیدی به میزان دی اکسید کربن حل شده در آب دارد. این موضوع همچنین به میزان قليائیت نیز وابسته است. در حقیقت اگر آب به خوبی هوادهی شود میزان pH به شدت به میزان سختی کربنات وابسته می شود. تصویر زیر رابطه بین سختی و pH را در شرایط طبیعی وجود دی اکسید کربن در آب یعنی حدود ۳۵۰ میلی گرم در لیتر و شرایط اشباع شده یعنی حدود ۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر نشان می دهد. کاملا مشخص است که میزان pH با بالارفتن میزان دی اکسید کربن در یک میزان از سختی به شدت کاهش پیدا می کند و این موضوع اهمیت کاهش دی اکسید کربن را در یک آکواریوم تپه مرجانی برای شما می تواند مشخص کند.

ساده ترین راه برای درک بهتر این رابطه بررسی رفتار دی اکسید کربن است. دی اکسید کربن در هوا به صورت CO2 یافت می شود اما زمانی که در آب حل می شود مطابق فرمول زیر به اسید کربنیک تبدیل می شود.

میزان اسید کربنیک در آبی که به خوبی هوادهی شود، تنها به میزان دی اکسید کربن درون هوا و عواملی مثل دما و میزان شوری بستگی خواهد داشت. حتی در آکواریوم هایی که در تعادل با هوای اطراف خود قرار دارند و میزان دی اکسید کربن در هوا بسیار زیاد است در نتیجه میزان اسید کربنیک نیز در آب آکواریوم افزایش پیدا کرده و در نتیجه میزان pH کاهش پیدا می کند.

آب شور همواره شامل اسید کربنیک، بی کربنات و کربنات است که همه با هم در حال تعادل هستند:

این معادله نشان می دهد که در صورت وجود اسید کربنیک در آب به چه شکل میزان هیدروژن آزاد بالا رفته و در نتیجه میزان pH کاهش پیدا می کند. در صورتی که مقادیر بالایی از دی اکسید کربن در آب شور حل شود pH می تواند تا حدود ۴ کاهش پیدا کند، برای مثال اگر یک آکواریوم در تعادل با دی اکسید کربن با فشار ۱ اتمسفر قرار بگیرد میزان pH برابر ۵ خواهد شد. در pH های بسیار پایین به دلیل خاصیت اسیدی بسیار بالا حتی اسکلت های آهکی مرجان ها نیز در آب حل خواهد شد.

در شکل بعدی به صورت گرافیکی می توانید روش های مختلف افزایش pH در آکواریوم را مشاهده کنید. برای مثال می خواهیم شرایط را در یک آکواریوم نمونه با سختی حدود ۸ و pH حدود ۷.۹ که حجم بالایی از دی اکسید کربن حل شده دارد بررسی کنیم و راه های افزایش pH و میزان تاثیر آنها را مشاهده کنیم.

روش اول هوادهی آب اکواریوم با هوای معمولی و خارج کردن دی اکسید کربن از آب است. در این حالت شرایط آب مطابق تصویر زیر بر روی خط سبز رنگ حرکت کرده و می توان میزان pH را تا حدود ۸.۳ افزایش داد. این تاثیر را می توان زمانی که میکروجلبک ها در آکواریوم رشد کرده و شروع به مصرف دی اکسید کربن می کنند نیز مشاهده کرد.

روش دوم افزایش سختی است. در این حالت در صورتی که همچنان میزان دی اکسید کربن حل شده در آب بسیار زیاد است می توانید با افزایش سختی مطابق تصویر زیر وضعیت آکواریوم خود را بر روی خط سبز تغییر داده و در صورتی که میزان سختی را به حدود ۱۳ dkh برسانید، در نتیجه میزان pH را می توانید تا حدود ۸.۱ افزایش دهید.

روش سوم استفاده از kalkwasser ها (محلول های مخصوص افزایش pH) برای کاهش دی اکسید کربن به میزان مناسب و همچنین افزایش سختی به صورت همزمان است. در این حالت وضعیت آب مطابق تصویر زیر در طول خط سبز حرکت کرده و تا رسیدن سختی به میزان ۱۱ مقدار pH تا حدود ۸.۴ افزایش پیدا خواهد کرد.

چرا PH در طول روز و شب تغییر می کند؟

در طول روز میزان pH در آکواریوم های تپه مرجانی به دلیل وجود برخی از پروسه های بیولوژیک از جمله فتوسنتز و تنفس افزایش پیدا می کند. فتوسنتز فرایندی است که در آن موجودات زنده دی اکسید کربن را به همراه آب و نور مصرف کرده و کربوهیدرات و اکسیژن تولید می کنند.

این فرمول مصرف دی اکسید کربن خالص در طول روز را نشان می دهد که باعث کاهش میزان دی اکسید کربن در طول روز و افزایش pH می شود.

از طرف دیگر فعالیت های حیاتی موجودات زنده مثل نفس کشیدن که در آن کربوهیدرات ها به همراه اکسیژن مصرف شده و در عوض دی اکسید کربن، آب و انرژی تولید می شود.

این پروسه در تمام طول شبانه روز در آکواریوم تپه مرجانی اتفاق می افتد، این پروسه باعث افزایش میزان دی اکسید کربن و در نتیجه کاهش pH در آکواریوم ها می شود.

تاثیر خالص این دو فرایند باعث افزایش pH در طول روز و کاهش آن در طول شب در بیشتر آکواریوم های تپه مرجانی می شود. این تغییرات از کمتر از ۰.۱ تا بیش از نیم واحد می تواند در یک آکواریوم تپه مرجانی رخ دهد. همانطور که در بخش های قبلی گفته شد می توان با هوادهی بسیار خود میزان زیاد دی اکسید کربن را در طول شب و کمبود آن را در طول روز در آکواریوم جبران کرد اما به هر ترتیب با توجه به نوع و شرایط هر آکواریوم این نوسانات در طول روز و شب وجود خواهد داشت.

به غیر از هوادهی می توانید با افزایش بافرهای شیمیایی در آب آکواریوم نیز جلوی تغییرات شدید pH را بگیرید. میزان بالاتر سختی کربنات می تواند میزان تغییرات شدید pH را به خوبی در آکواریوم شما کنترل کند.

می توانید به عنوان یک راه حل بسیار مناسب از یک رفیوجیوم نیز با شرایط استاندارد کمک بگیرید در صورتی که زمان خاموش و روشن شدن در آن مخالف روشنایی آکواریوم شما تنظیم شود. (برای اطلاعات بیشتر به مقاله مزایای استفاده از رفیوجیوم ها در انواع آکواریوم های آب شور مراجعه کنید.)

راه حل های رفع مشکلات PH

برخی از راه حل های مشکلات pH می تواند بسیار عجیب باشد که در ادامه این مقاله به جزئیات هر یک می پردازیم. برخی از راه حل های معمول می تواند شامل استفاده از محلول های pH یا kalkwasser برای مواردی است که میزان سختی بسیار پایین است. برخی از این روش ها راه حل هایی موقتی هستند که می توانند تاثیرات نامناسبی بر روی حلالیت کلسیم در آب داشته باشند.

برای مثال بافر ها اصولا همیشه روش خوبی برای افزایش pH نیستند و استفاده از آنها بیشتر بر روی سختی تاثیر گذار بوده و مشکلاتی دیگری را در سختی های بالا برای آکواریوم به همراه خواهند داشت. متاسفانه در بیشتر محصولات تجاری بیان می شود که با استفاده از آنها می توان مشکلات مربوط به pH را از بین برد اما در بیشتر موارد اصولا pH برای بیش از ۱ روز افزایش پیدا نکرده و تنها میزان سختی بیشتر از محدوده مورد نظر خواهد شد.

دو روش بسیار موثر رشد میکروجلبک ها در یک فضای مناسب و ایجاد گردش آب بین این فضا و آب آکواریوم برای کاهش میزان دی اکسید کربن (در حقیقت استفاده از رفیوجیوم) و یا هوادهی بسیار خوب با استفاده از هوای تازه است.

PH پایین در هنگام استفاده از راکتور کلسیم

رایج ترین دلیل کاهش pH در آکواریوم های تپه مرجانی استفاده از راکتورهای کلسیم می باشد. این راکتورها اصولا از اسید کربنیک برای حل کردن کربنات کلسیم استفاده می کنند و این موضوع میزان اسید ها در آب آکواریوم را افزایش داده و در نتیجه بر روی میزان pH تاثیر می گذارد. در حالت ایده آل باید میزان دی اکسید کربن اضافه شده به آب دقیقا برابر میزان مصرف آن در راکتور برای حل کردن کربنات کلسیم باشد اما در عمل این پروسه ها به صورت کامل انجام نشده و در نتیجه در آکواریوم هایی که از این راکتورهای کلسیم استفاده می شود همیشه کاهش میزان pH مشاهده می شود.

راه حل، تنظیم بسیار دقیق راکتور کلسیم است و این اولین مرحله ای که در صورت استفاده از یک راکتور کلسیم لازم است به دقت انجام شود، که در غیر اینصورت باعث کاهش شدید pH تا پایین دامنه مناسب می شود.

دیدگاه های مختلفی برای رفع این مشکل به صورت موفقیت آمیز وجود دارد که می تواند تاثیرات ناشی راکتور کلسیم را بر روی pH کاهش دهد. یکی از آنها استفاده از دو مرحله راکتور کلسیم است بدین صورت که خروجی راکتور اول وارد راکتور دوم شود و بعد از اطمینان از مصرف تمامی اسید کربینک موجود، آب وارد آکواریوم شود. این روش هم بر روی افزایش pH و هم بر روی افزایش سختی و کلسیم تاثیر دارد اما در تمامی آکواریوم ها الزاما تمامی مشکلات مربوط به کم بودن میزان pH را بر طرف نخواهد کرد.

دیدگاه دیگر هوادهی بسیار قوی قبل از وارد کردن دوباره آب خروجی از راکتور به آکواریوم است. این روش از نظر تئوری کاملا درست بوده و باید تمامی دی اکسید کربن اضافه از آب خارج شود اما در عمل اصولا امکان دادن زمان لازم برای این منظورقبل از وارد کردن آب به آکواریوم وجود ندارد. دلیل دیگری که باعث می شود این دیدگاه در عمل مشکل ساز شود این است که در صورتی که شما امکان افزایش pH را داشته باشید یعنی شما به نقطه فوق اشباء در کربنات کلسیم خواهید رسید و در نتیجه بخش زیادی از کلسیم موجود در آب به صورت رسوب دوباره در راکتور و آکواریوم شما ته نشین خواهد شد.

آخرین و موفق ترین دیدگاه استفاده همزمان از راکتور کلسیم و یک محلول مناسب برای افزایش pH است. در این روش با بررسی تغییرات pH در طول شبانه روز شما می توانید به کمک یک تایمر میزان تزریق مناسب از این محلول را در طول شب و یا اوایل صبح که میزان pH بسیار کاهش پیدا می کند تنظیم کنید و به این صورت می توانید دامنه تغییرات pH را در آکواریوم خود به خوبی کنترل کنید.

پایین بودن PH به دلیل وجود میزان گاز دی اکسید کربن در هوا

وجود حجم بالایی از گاز دی اکسید کربن در هوا می تواند باعث کاهش میزان pH در بیشتر آکواریوم ها شود. بالابودن میزان دی اکسید کربن می تواند به دلیل بالا بودن تعداد انسان ها و حیوانات خانگی دیگر در محیط خانه ویا استفاده از لوازم گاز سوز زیاد در خانه و یا نشت گاز دی اکسید کربن در راکتورهای کلسیم قبل از تزریق صورت گیرد. این مشکل را می توان با تهویه مناسب هوای بخش فیلتراسیون آکواریوم و یا هوای خانه با هوای مناسب رفع کرد. البته در فصل های سرد سال که میزان تبادلات هوایی در محیط خانه و بیرون بسیار کمتر می شود و یا در صورت آلودگی هوا رفع این مشکل می تواند بسیار سخت تر باشد.

برخی از آکواریوم داران با بازکردن یک پنجره در کنار آکواریوم و یا نصب یک لوله برای دریافت هوا از بیرون و استفاده از آن در ورودی اسکیمر توانسته اند این مشکل را تا حد زیادی بر طرف کنند اما در صورت سرد بودن هوا و یا وجود آلودگی در هوای بیرون نیز این روش نمی تواند کار ساز باشد. البته برای حذف بخش زیادی از آلودگی ها می توانند هوای بیرون را به کمک یک فیلتر مخصوص کربن فعال فیلتر کرده و از آن به عنوان ورودی هوای اسکیمر در آکواریوم خود استفاده کنید.

اخرین راه حل در این گونه موارد نیز می تواند استفاده از انواع محلول های افزایش pH باشد که با اضافه کردن المان های مختلف می تواند این مشکل را در آکواریوم شما بر طرف نماید.

پایین بودن PH به دلیل پایین بودن سختی

در صورت پایین تر بودن سختی از محدوده مناسب برای آکواریوم لازم است قبل از هر اقدامی برای افزایش میزان pH ابتدا میزان سختی را در محدوده مناسب قرار داد و بعد از آن در صورت وجود مشکل دوباره نسبت به پیدا کردن راه حل های دیگر برای کاهش pH اقدام کرد.