Fluctuaciones inevitables del pH en el agua de los estanques de acuicultura

Una medida común de una variable de calidad del agua mal entendida

El nivel de pH de los estanques de acuicultura está influenciado por factores como el tiempo, la aireación mecánica, la vegetación y otros. Foto de Darryl Jory.

Además de la temperatura y el oxígeno disuelto, el pH es probablemente la variable de calidad del agua que se mide con mayor frecuencia en la acuicultura. Sin embargo, esta es probablemente la variable de calidad del agua más incomprendida en la acuicultura. Uno de los aspectos más perturbadores de los sistemas de acuicultura es la tendencia del pH a cambiar rápidamente. Así que me gustaría convencerlos de que se trata de un fenómeno natural y, a menudo, con pocas consecuencias.

¿Qué es el pH?

Sentiría que no hay necesidad de definir el pH, a pesar de que se resolvió mediante química básica. El PH se adoptó hace muchos años para que los químicos no deberían expresar la conductividad de los iones de hidrógeno en solución como un número molar pequeño, como una concentración de iones de hidrógeno de 0,00000001 M. El PH se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno. Es:

pH = -log[H+].

Por lo tanto, la concentración de iones de hidrógeno se convierte en 0.00000001 mol / l (10-8 M) a pH 8:

pH = -log (10-8 M) = -log (-8) = 8.

La concentración de iones de hidrógeno en agua pura es de 10-7 mol / l (pH 7). El producto de la concentración de iones hidrógeno e iones hidroxilo (OH-) en agua pura debe ser de 10 a 14 a 20 ° C. Esta es una característica clave del agua. Por lo tanto, el pH está entre aproximadamente 1 y 14 y el pH 7, donde la concentración de iones hidrógeno e iones hidroxilo es igual, es un punto neutro (ni ácido ni alcalino). Cuanto más el pH es 7, más ácido, mientras que por encima del pH 7, más básica (o alcalina) es el agua.

Relevancia y comportamiento en los sistemas de acuicultura

Las especies acuícolas suelen morir rápidamente cuando el pH está por debajo de 4 o por encima de 11 (Tabla 1). La mayoría de las especies son bastante tolerantes a un pH entre 6 y 9, pero el pH fuera de este rango suele estar estresado, lo que resulta en un menor crecimiento y una mayor susceptibilidad a las enfermedades. El pH óptimo para la mayoría de las especies está entre 7 y 8,5. Es probable que las excursiones cortas fuera del rango óptimo sean insignificantes.

efecto pH

4 Punto de muerte ácida
4.-5 Sin reproducción
5.-6 Crecimiento lento
6-9 El mejor crecimiento
9.-11 Crecimiento lento
11 Punto de muerte alcalino

El pH del ambiente del agua con baja abundancia de actividad biológica (alta tasa de respiración o fotosíntesis) está determinado por su composición química. En la Tabla 2 a continuación se dan algunos ejemplos comunes de pH ambiental.

Tipo de rango de agua pH

Agua en contacto con suelos sulfatos muy ácidos 2 hasta 5
Agua de selva que contiene altas concentraciones de ácidos orgánicos. 4 a 6
Agua en áreas húmedas con mucho suelo lixiviado 5,5 a 7
Agua en zonas húmedas con piedra caliza 7 a 8
Agua en zonas secas 8 hasta 9,5
Agua de mar 7,9 hasta 8,2

Como regla general, el pH del ambiente circundante tiende a subir de aproximadamente 5 en agua alcalina a 8 o más si la alcalinidad es 100 mg / lo más.

Las aguas ácidas son típicas de la acuicultura calcárea y el pH del medio ambiente después del encalado suele ser de 7-8. Sin embargo, en los estanques de acuicultura, el pH fluctúa, a menudo subiendo temprano en la mañana de 6 a 7 en la mañana temprano de 9 a 10 de la tarde en estanques con estanques bajos. alcalinidad (0-40 mg / l) y 7-8 por la mañana hasta 8-9.5 por la tarde en estanques con mayor alcalinidad o calcificada. Este fenómeno se ilustra en la Figura 1 por los datos de pH de dos estanques con diferente alcalinidad.

Figura 1: Fluctuaciones diarias de pH en un estanque de baja alcalinidad (línea discontinua) y un estanque de alcalinidad moderada (línea continua).

El dióxido de carbono está presente en el agua hasta un pH de 8,3. Los estanques de acuicultura son ricos en fitoplancton y otros microorganismos debido a la presencia de nutrientes en fertilizantes y piensos. Por lo tanto, hay mucha respiración todo el tiempo y la luz del día tiene una alta tasa de fotosíntesis. La concentración de dióxido de carbono es más alta temprano en la mañana, pero durante el día el fitoplancton elimina el dióxido de carbono (una sustancia ácida) y el pH aumenta.

Cuando se ha eliminado todo el dióxido de carbono, el pH es de 8,3. La fotosíntesis continúa porque la mayoría del fitoplancton puede usar bicarbonato como fuente de carbono en la fotosíntesis. Sin embargo, cuando se obtiene dióxido de carbono a partir de bicarbonato, el carbonato se libera en el agua. Se hidroliza y provoca la liberación de iones hidroxilo, que provocan un aumento adicional del pH.

La alcalinidad tiende a amortiguar el agua contra los cambios de pH y el calcio en el agua precipita el carbonato como carbonato de calcio. Por tanto, el aumento del pH en el agua se reduce mediante una concentración de alcalinidad moderada a alta y un alto contenido de calcio. Sin embargo, la baja alcalinidad y la baja concentración de calcio, así como las aguas con menor concentración de calcio, pueden alcanzar un pH de 10 o más por la tarde debido a la fotosíntesis.

El crecimiento denso de las plantas y las floraciones de fitoplancton pueden hacer que el pH permanezca alto incluso por la noche. Foto de Darryl Jory.

Por la noche, la fotosíntesis cesa y el dióxido de carbono se acumula en el agua, provocando en principio la reacción contraria a las reacciones que tienen lugar durante el día. El pH desciende aproximadamente a la mañana del día anterior.

Manejo de fluctuaciones diarias

Poco se puede hacer para prevenir las fluctuaciones diarias del pH. Sin embargo, la diferencia entre el pH mínimo y máximo diario se puede minimizar mediante el uso de tasas de fertilización y alimentación que no den como resultado un fitoplancton excesivo, encalando estanques de baja alcalinidad y agregando una fuente de calcio soluble como yeso (sulfato de calcio) a alcalinidad moderada a alta. pero bajas concentraciones de calcio. Como regla general, la concentración de calcio, expresada en miligramos por litro de carbonato de calcio (concentración de calcio X 2,5), debe ser aproximadamente igual o mayor que la alcalinidad total.

Las grandes fluctuaciones de pH que ocurren a diario en los estanques, incluso a concentraciones de calcio y alcalinidad de moderadas a altas, parecen muy preocupantes para muchos acuicultores. De hecho, los productores de camarón pueden agregar materiales de encalado a los estanques para estabilizar el pH en alrededor de 8. Esta es una actividad inútil; los estanques llenos de agua de mar o agua salobre a menudo están saturados con carbonato de calcio y los materiales de encalado son insolubles. Las fluctuaciones diarias normales en el estanque en el rango óptimo de alcalinidad y concentración de calcio no dañan a los peces, camarones u otros organismos acuáticos.

Mi consejo es este: si mides el pH de un estanque y lo encuentras entre 8,5 y 9,5 por la tarde, no te preocupes, el pH será más bajo en unas horas y las especies no notarán la diferencia.

Los estanques de acuicultura ácida son una cubierta de cal típica como parte de un protocolo de gestión de rutina. Foto de Darryl Jory.

Los estanques con agua de baja alcalinidad (menos de 40 mg / l en agua dulce, 65-75 mg / l en agua salobre y agua de mar) deben usar piedra caliza o cal para uso agrícola. El bicarbonato de sodio se puede utilizar donde sea necesario para aumentar rápidamente la alcalinidad.

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