Acqua invecchiata (traduzione da Gerd Kassebeer)

Scritto da BoFe il . Postato in Chimica dell'acquario

Smaltimento delle sostanze

I due incubi degli acquariofili moderni sono i nitrati oltre 20 mg/L ed i fosfati sopra 0,5 mg/L.
Il che significa un eccesso di fertilizzazione dell’acqua con queste due sostanze; che in natura sono spesso minime e che in acquario sono indicate come responsabili di fioriture algali. 

La gradualità nell'inserimento dei pesci e la moderazione nella loro alimentazione, oltre al mantenimento in buone condizioni di una vegetazione lussureggiante, possono risolvere questi problemi!
I cambi d'acqua frequenti possono ridurre queste sostanze, ma non risolvono il problema della loro origine. Il cambio d’acqua frequente è indicatore di un sintomo.

aquariumwaterchange

Cosa accade con gli eccessi di queste sostanze nell’acqua «invecchiata»? Si accumulano illimitatamente?
Ciò non accade per diverse ragioni. 
Se si fanno misurazioni con regolarità si scopre che, dopo un paio di settimane, i macroelementi rimangono costanti, piuttosto che continuare ad aumentare.

Nitrati

Ad esempio, in un acquario nel quale si cambiava il 50% di acqua ogni 3 giorni l’incremento di nitrati era di 3 mg/L al giorno.
Successivamente furono sospesi i cambi di acqua: i nitrati salirono a circa 30 mg/L e rimasero costanti. Vale a dire che i 3 mg/L di nitrati al giorno che venivano prodotti si consumavano interamente.

Ho notato questo fenomeno anche in altri acquari con acqua «invecchiata». Il valore dei nitrati variava da vasca a vasca, più o meno tra 10 e 80 mg/L di nitrati; ma in ogni vasca rimaneva sostanzialmente costante.

Con un cambio settimanale d'acqua del 20% si potrebbe calcolare, sulla base dell’incremento giornaliero dei nitrati di 3 mg/L e senza considerare la misteriosa scomparsa degli stessi, una quantità di nitrati pari a 105 mg/L prima di ogni cambio d'acqua. In pratica si è assunto che l'acqua scartata contenga il quantitativo di nitrati formato durante il ciclo tra 2 cambi d'acqua.


Nota di BoFe: le ipotesi per il calcolo sono le seguenti.

  • cambio d'acqua del 20% ogni settimana;
  • apporto di nitrati nell'acqua del cambio = 0 mg/L;
  • incremento settimanale della concentrazione di NO3- pari a 3x7 = 21 mg/L.

Per cui, dopo qualche settimana, arriveremo al valore asintotico della concentrazione di nitrati ante cambio pari a 105 mg/L.

Ecco una tabella che rende evidente quanto sopra.

Nitrati cambio 20 percento


Il bilancio dei nitrati è verificato: l'accumulo previsto non avviene perché una parte considerevole del nitrato scompare.

Ciò si spiega grazie alla denitrificazione da parte di specifici batteri che avviene contemporaneamente al consumo di azoto da parte delle piante (denitrificazione simultanea).

Quindi solo in vasche povere di fanghi si arriva ad elevate concentrazioni di nitrati; diversamente, l’accumulo rimane costante su valori moderati.

Fosfati

Nei casi in cui si accumulano fosfati, raramente si trovano valori superiori a 5 mg/L.
Anche in questo caso, come a proposito del nitrato, credo che il fosfato non sia dannoso per i pesci, anche se forse è un inibitore per le piante.

Il valore costante della concentrazione di fosfato è probabilmente dovuto alla precipitazione come idrogenofosfato di calcio (CaHPO4), che poi si trasforma nel difficilmente solubile tri-calciodifosfato [Ca3(PO4)2].

Il fosfato non sparisce dall’acquario, ma dall'acqua! Una parte viene assorbita e utilizzata dalle piante, il resto si accumula nei fanghi. Se si fa un massiccio cambio di acqua si può osservare una ri-dissoluzione del fosfato.

Le durezze

GH e conducibilità aumentano solo nelle prime settimane; successivamente la curva diventa piatta.

Abbiamo già scritto della precipitazione del calcio come fosfato; a questo si aggiunge l’adsorbimento del calcio da parte delle sostanze umiche nei fanghi. In questo modo si verifica una riduzione del KH, oltre che del GH.

fanghi filtro

Come abbiamo visto, con l’adsorbimento del calcio da parte delle sostanze colloidali si liberano ioni idrogeno che, a loro volta, reagiscono con gli ioni bicarbonato formando CO2 e acqua e riducendo la durezza carbonatica.


Nota di Gery: i fanghi si comportano come uno scambiatore cationico debolmente acido.
In pratica viene sequestrato il calcio e lasciato libero H+ il quale va ad agire con l'idrogeno carbonato (HCO3-) secondo questa reazione

CO3-- + 2H+ ↔ HCO3-H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O

che porta al consumo di idrogeno carbonato e quindi riduce la durezza carbonatica (KH).


Inoltre nel tempo si instaurano due processi che in parte vanno a bilanciare i risultati: 

  1. una nitrificazione forte, con la quale viene prodotto temporaneamente acido nitrico e H+ che come abbiamo visto diminuiscono il KH;
  2. l'assimilazione di nitrato da parte delle piante e l'emissione di NH3 da parte dei pesci, con la simultanea denitrificazione da parte dei batteri che contribuiscono a incrementare il valore del KH.

Visto che vari fenomeni si sovrappongono, ciò si traduce di solito in un valore stabile della misurazione del KH. Per questo motivo, in un acquario con acqua «invecchiata» non è mai stata osservata una riduzione dell'acidità.


Nota di BoFe: Kassebeer rappresenta la nitrificazione in questo modo:

NH4+ + 2O2 → HNO3 + H+ + H2O

Con la nitrificazione (e con la conseguente produzione di ioni H+) abbiamo riduzione di alcalinità; invece con la denitrificazione e l'ammonificazione (che avvengono in misura minore) abbiamo produzione di alcalinità.
Quindi, come ha scritto Kassebeer, la sovrapposizione dei due effetti fa sì che il KH rimanga costante, e con esso anche gli H+ circolanti.


L'avanzo

Una parte considerevole dei macro e dei micronutrienti viene consumata o immagazzinata dalle piante; perciò si assiste nel complesso alla riduzione della salinità. La potatura delle piante porta ad una vera e propria eliminazione di nutrienti dall'acqua dell’acquario e ad un rallentamento drastico dell’incremento della salinità.

Alcune sostanze rimangono, per così, dire in avanzo. Questi sono sodio, cloruro e, in parte, solfato. Sono loro a causare, almeno in parte, l’incremento della conducibilità dell’acqua «invecchiata».