Связь CO2, pH и KH в травниках

Растворённый CO2 образует угольную кислоту и снижает pH, а KH буферит. Как падение pH указывает на CO2, как работает дроп-чекер и правило падения на 1 pH.

В травнике с подачей CO2 три параметра движутся вместе: растворённый CO2, pH и KH. Понимание их взаимодействия — основа для оценки CO2 без дорогого датчика и для безопасного использования дроп-чекера. Химия проста, если отделить причину от следствия.

Как CO2 снижает pH

Когда углекислый газ растворяется в воде, он образует небольшое количество угольной кислоты — слабой кислоты, которая снижает pH. Важно, что добавление CO2 снижает pH, но не меняет щёлочность воды (KH). Поэтому в аквариуме, где CO2 — единственное, что меняет кислотность, величина падения pH — прямой показатель того, сколько CO2 растворилось.

Что делает KH

Карбонатная жёсткость (KH) — это содержание карбонатов и бикарбонатов в воде; один градус KH (dKH) равен примерно 17,85 мг/л в пересчёте на карбонат кальция. KH — это буфер, который сопротивляется изменению pH. Более высокий KH означает, что вода держит pH прочнее, поэтому нужно больше CO2, чтобы опустить pH на ту же величину; мягкая вода с низким KH смещает pH при гораздо меньшем CO2. Поэтому одна и та же доза CO2 даёт больший сдвиг pH в мягкой воде, чем в жёсткой.

Правило падения на 1 pH

Практическая цель — относительное падение pH примерно на 1,0 единицу, измеренное от момента до включения CO2 до стабильной точки после его накопления. Это примерно соответствует около 30 ppm CO2 (некоторые относят полное падение на 1 пункт ближе к 35 ppm) — уровню, который и достаточен для растений, и в целом безопасен для живности. Поскольку это относительное падение, правило работает при любом стартовом KH.

Дроп-чекер

Дроп-чекер превращает ту же химию в цвет. Это небольшой резервуар с раствором pH-индикатора, приготовленным на эталонной воде известного KH (обычно 4 dKH), отделённый от воды аквариума воздушным зазором. CO2 диффундирует из воды аквариума в индикатор и сдвигает его цвет: синий означает слишком мало CO2, зелёный — целевой (около 30 ppm), а жёлтый предупреждает о избытке. Поскольку CO2 должен диффундировать через воздушный зазор, дроп-чекер отстаёт от реального времени примерно на два часа.