pH w akwarium: skala logarytmiczna i co zmienia jedna jednostka
Odczyn (pH) to logarytmiczna miara stężenia jonów wodorowych. Jedna jednostka oznacza dziesięciokrotną różnicę: w wodzie o pH 7 jonów H⁺ jest dziesięć razy mniej niż przy pH 6 i dziesięć razy więcej niż przy pH 8. Pół jednostki to już ponad trzykrotna różnica (10 do potęgi 0,5 to ok. 3,16), a 0,3 jednostki: prawie dwukrotna.
W akwarium najlepiej widać to na amoniaku. Przy 25 °C i pH 7 trujący amoniak NH₃ stanowi 0,566% amonu ogólnego, a przy pH 8 już 5,384%: prawie dziesięć razy więcej przy tym samym wyniku testu. Policzysz to dla swojej wody w kalkulatorze amoniaku NH₃.
Co właściwie mierzy pH
pH to ujemny logarytm dziesiętny stężenia (ściślej: aktywności) jonów wodorowych. Z tej definicji wynikają dwie rzeczy, o których łatwo zapomnieć:
- Im niższe pH, tym więcej jonów H⁺. Skala biegnie „odwrotnie”: woda o pH 6 jest bardziej kwaśna niż woda o pH 7.
- Skala nie jest liniowa. Spadek z 7,5 do 6,5 to nie „trochę”, tylko dziesięć razy więcej jonów wodorowych.
pH 7 jest obojętne w temperaturze 25 °C. W innej temperaturze punkt obojętny się przesuwa, ale dla akwarysty ważniejsze jest co innego: pH decyduje o tym, w jakiej formie występuje wszystko, co w wodzie może być kwasem albo zasadą. Najważniejszy przykład to amon i amoniak.
Jedna jednostka pH a amoniak
Test na amoniak mierzy zwykle amon ogólny, czyli sumę NH₄⁺ i NH₃. Trujący dla ryb jest przede wszystkim NH₃, a jego udział zależy od pH i temperatury. Liczymy go równaniem Emersona i współpracowników (1975) w wersji, której używa amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (US EPA). Równanie stosuje się przy pH od 6,0 do 10,0 i temperaturze od 0 do 50 °C (źródła).
Udział NH₃ przy 25 °C i jego stężenie, gdy test pokazuje 1 mg/l amonu ogólnego:
| pH | Udział NH₃ | NH₃ przy 1 mg/l amonu ogólnego |
|---|---|---|
| 6,0 | 0,057% | 0,0006 mg/l |
| 6,5 | 0,18% | 0,0018 mg/l |
| 7,0 | 0,566% | 0,0057 mg/l |
| 7,5 | 1,768% | 0,0177 mg/l |
| 8,0 | 5,384% | 0,0538 mg/l |
| 8,5 | 15,251% | 0,1525 mg/l |
Gdy pH jest daleko od pKa amoniaku (przy 25 °C wynosi ono 9,24), każda jednostka pH zwiększa udział NH₃ prawie dokładnie dziesięciokrotnie: z pH 6 do 7: 9,9 raza, z 7 do 8: 9,5 raza. Im bliżej pKa, tym słabszy ten efekt: z 8 do 8,5 udział rośnie 2,8 raza, a nie 3,16. Wtedy spora część amonu jest już w formie NH₃ i nie ma czego „przerzucać”.
Temperatura działa podobnie: im cieplej, tym większy udział NH₃. Przy pH 8 udział NH₃ wynosi 1,829% w 10 °C, 3,821% w 20 °C i 6,56% w 28 °C. Więcej o tej równowadze piszemy w poradniku Amoniak czy amon?.
Dlaczego pH w akwarium się zmienia
- CO₂. Dwutlenek węgla zakwasza wodę. Rośliny pobierają go w dzień, a w nocy nie, więc bez dozowania CO₂ pH w dzień zwykle rośnie, a w nocy spada. Butla z CO₂ działa odwrotnie: kiedy jest włączona, pH spada. Związek CO₂, KH i pH omawiamy w poradniku Tabela CO₂ z KH i pH zaniża wynik.
- Twardość węglanowa (KH). Wodorowęglany buforują wodę: przy wyższym KH ta sama ilość kwasu słabiej zmienia pH. Różnicę między KH a GH wyjaśnia poradnik KH i GH.
- Cykl azotowy. Nitryfikacja zużywa zasadowość, więc w akwarium bez podmian KH, a za nim pH, z czasem spadają.
- Podmiana wody. Nowa woda ma własne pH i KH, więc po dużej podmianie odczyn może się gwałtownie zmienić.
- Korzenie, liście, torf. Mogą obniżać pH, bo uwalniają do wody kwasy humusowe.
Jak mierzyć, żeby wynik coś znaczył
- Testy kropelkowe i paskowe odczytujesz na karcie kolorów. Sprawdź na opakowaniu zakres i krok skali: odcień między dwoma polami to przybliżenie, a nie druga cyfra po przecinku.
- pH-metr elektroniczny jest dokładniejszy tylko wtedy, gdy go kalibrujesz roztworami wzorcowymi zgodnie z instrukcją producenta. Elektroda się starzeje, a pH-metr bez kalibracji potrafi z pełnym przekonaniem pokazywać błędny wynik.
- Mierz o tej samej porze dnia. CO₂ zmienia pH w ciągu doby, więc pomiarów z rana i z wieczora nie da się porównać.
- Mierz pH razem z amonem i temperaturą. Sam wynik testu na amoniak bez pH nie mówi, ile jest trującego NH₃.
- Zapisuj wyniki. Jeden pomiar to punkt, seria to trend: dopiero kilka tygodni zapisków pokaże, czy odczyn jest stabilny i jak reaguje na podmiany.
Nie publikujemy „idealnych” zakresów pH dla gatunków, bo nie znaleźliśmy dla nich źródeł, które spełniałyby nasze kryteria. Zawsze możesz za to policzyć, co pH robi z amoniakiem przy Twoim wyniku testu.
Policz swój przypadek w kalkulatorze amoniaku NH₃: wpisz wynik testu, pH i temperaturę wody.