potenziale redox e conduttività

Il potenziale redox non è altro che la capacità delle molecole d'acqua di assorbire ioni delle sostanze in essa disciolte.
Lo ione è un atomo o una molecola carico elettricamente ossia è un atomo, o una molecola che ha perso o guadagnato uno o più elettroni rispetto alla configurazione neutra.
La conduttività elettrica dipende dagli ioni presenti in una soluzione, quindi, in poche parole, quello che vai a misurare è la conduttività elettrica dell'acqua.
La conduttività elettrica ,come abbiamo detto, varia al variare della presenza di ioni, quindi un elevato valore della conduttività elettrica (oltre i 400 mV) sta ad indicare che oltre alle sostanze disciolte in acqua che ne determinano la durezza sono presenti altri ioni inquinanti quindi è consigliabile un cambio parziale di acqua...

Il concetto insomma è molto semplice, la misurazione del potenziale di ossidoriduzione dell'acqua della vasca è una misura indiretta della quantità di sostanza disciolte. Elevati valori del potenziale stanno ad indicare che l'acqua è molto ionizzata quindi è probabile che vi siano sostanze inquinanti dannose per la salute dei pesci...



E’ possibile misurare il potenziale redox dell’acqua di un acquario, cioè il voltaggio esistente fra un elettrodo e un elettrolita contenuto nello strumento di misura, e quindi fra lo strumento di misurazione stesso e l’acqua dell’acquario. Esistono in commercio strumenti elettronici specifici, muniti di due sonde, che consentono non solo la misurazione del potenziale redox ma anche del pH, contemporaneamente.

Gli strumenti di misurazione possono tuttavia necessitare di un lungo periodo di tempo per fornire risultati affidabili ed esatti,per cui valori affidabili sono ottenibili solo mediante misurazioni effettuate in modo continuo per diversi giorni. Il valore del potenziale redox può comunque essere considerato come indicativo dello stato di salute dell’acquario ed é influenzato dai processi batterici , dalla presenza di reazioni fra metalli, dal pH e (nel marino) dall’ eventuale somministrazione di ozono, ma soprattutto dalla concentrazione di ossigeno: una concentrazione ottimale di quest’ultimo è elemento fondamentale per l’ottenimento di un ugualmente ottimale potenziale redox.

Proprio per le numerose variabili da prendere in considerazione, non è quindi possibile dare un certo valore ottimale, tuttavia un acquario in buone condizioni i parametri della tensione redox oscillano fra 300 e 400 mV.

La conduttività dell’acqua è la sua capacità di trasmettere l’elettricità: poiché tale capacità è direttamente proporzionale alla quantità di ioni presenti nell’acqua, essa assume in acquariofilia una notevole importanza, poiché è una misura indiretta della quantità di sostanze discioltevi. Ovviamente tali sostanze sono sia quelle che determinano la durezza dell’acqua sia quelle inquinanti che si accumulano col passare del tempo, ragion per cui valori elevati di conduttività evidenziati dopo un certo periodo e a partire da valori ottimali indicano perlopiù la necessità di un buon cambio parziale dell’acqua. Anche la misurazione della conduttività avviene grazie a particolari strumenti elettronici provvisti di sonde, anche in questo caso in genere tarati su una temperatura standard (in genere 25° C: si ricorda che la temperatura è il fattore che maggiormente influenza la conduttività, in modo direttamente proporzionale). Valori medi di conduttività possono essere considerati quelli compresi fra 300 e 600 mS (microsiemens).

pressione osmotica

Quando due soluzioni con lo stesso solvente ma a concentrazioni diverse sono separate da una membrana semipermeabile, le molecole di solvente si spostano dalla soluzione meno concentrata alla soluzione più concentrata in modo da uguagliare la concentrazione delle due soluzioni. La pressione che occorre applicare alla soluzione affinché il passaggio del solvente non avvenga è detta appunto "pressione osmotica". Questo fenomeno fisico apparentemente estraneo all’acquariologia ci permette di capire l’importanza dei parametri chimici a cui invece l’acquariofilo da una estrema importanza, tenendo presente che nel nostro caso le due soluzioni sono; “l’acqua” in cui il pesce vive e l’acqua contenuta sotto diverse forme nelle sue cellule; mentre la membrana è proprio la membrana semipermeabile di cui le cellule sono rivestite. Continuamente leggiamo che alcune famiglie di pesci o piante hanno bisogno di acqua molto tenera con conducibilità bassa; oppure ci chiediamo come dei pesci vivano in acqua quasi “distillata” mentre altri in acqua con conducibilità elevatissima come quella marina. La spiegazione sta proprio nella pressione osmotica. La gran parte dei pesci marini combatte la sua bassa pressione osmotica , rispetto a quella del suo habitat naturale, ingerendo continuamente acqua marina che serve per reintegrare le molecole di acqua che vengono continuamente eliminate dalle membrane cellulari. Nel caso dei pesci di acqua dolce assistiamo al fenomeno inverso, la concentrazione salina all’interno delle loro cellule è superiore rispetto alla concentrazione salina dell’acqua circostante: quindi le membrane delle cellule dei pesci d’acqua dolce sono continuamente sottoposte alla pressione osmotica di molecole di acqua che tendono ad abbassare la concentrazione salina all’interno delle cellule. Quindi il metabolismo di un pesce d’acqua dolce funziona in modo da eliminare una grande quantità di acqua attraverso l’urina povera di sali ed inoltre uno spesso muco sulla pelle riduce la possibilità dell’acqua di entrare nelle cellule. Questi processi metabolici sviluppatisi in centinaia di anni non possono certo scomparire anche dopo molte generazioni riprodotte in cattività lontano dai biotopi naturali, ed anche se a volte un pesce adulto riesce ad adattarsi in qualche maniera a condizioni chimiche diverse da quelle del suo biotopo, durante la riproduzione le uova necessitano sempre di una pressione osmotica corrispondente all’habitat di origine. L’acquariofilo non può certo fare una misura diretta della pressione osmotica, ma essendo essa condizionata dalla presenza delle sostanze disciolte nell’acqua, dal ph e dalla temperatura basterà impostare questi parametri in riferimento a quelli del biotopo da riprodurre per ottenere la giusta pressione osmotica. Quindi, prescindendo dai parametri che indicano il livello di inquinamento dell’acqua, sia esso legato alla decomposizione di sostanze organiche sia esso legato alla presenza di sostanze disciolte nell’acqua utilizzata in acquario , il concetto di pressione osmotica ci aiuta a capire l’importanza dei valori di conducibilità ph e temperatura all’interno delle vasche. In relazione a questo possiamo capire come, a volte, un pesce inserito all’interno di un habitat diverso dal suo biotopo faccia un continuo sforzo di adattamento per riuscire a “sopravvivere".

Sali minerali utili alla pressione osmotica

Sodio: Regola la pressione osmotica, il pH e la distribuzione dei liquidi nell'organismo (fuori delle cellule) e la permeabilità delle membrane. Importante nella contrazione muscolare e nella trasmissione dell'impulso nervoso.
 
Potassio: Regola il contenuto di acqua delle cellule e la pressione osmotica. In equilibrio con il calcio e il magnesio, contribuisce alla regolarità delle principali funzioni cellulari, la ritenzione di liquidi, il pH (dentro le cellule) e l'eccitabilità neuromuscolare.

Cloro: Funzioni strettamente legate a quelle del sodio (regola la pressione osmotica, il pH e la distribuzione dei liquidi).

Calcio: Regola la permeabilità cellulare e l'attività di numerosi enzimi.

A proposito di carbone attivo

Questa volta vorrei parlare dell'utilizzo del carbone attivo come materiale filtrante..ho deciso di affrontare questo argomento con la speranza di poter fare luce sul corretto utilizzo di questo materiale e per rispondere ad alcune domande frequenti.

Innanzi tutto un cenno veloce su cosa sia oggettivamente il carbone attivo. Molto sintetizzando, il carbone attivo si origina da materiali di origine vegetale o minerale sottoposti a diversi trattamenti al termine dei quali si forma all'interno del carbone un numero elevatissimo di pori  che svolgono un ruolo fondamentale dei processi di assorbimento.
Una volta terminata la lavorazione il carbone diventa in grado di assorbire un infinità di sostanze differenti e di liberare l'acqua del nostro acquario dalla tossicità delle stesse.

Occorre ricordare che l'adsorbimento non è selettivo,e qundi la sua azione fa si che vi siano, tra le sostanze adsorbite, anche sostanze utili oltre a quelle dannose.

"Quando si parla di adsorbimento si intende una procedura che permette di legare le sostanze inquinanti in maniera anche chimica all'interno del materiale stesso,,

Allora quando va utilizzato il carbone nel nostro acquario?
Il carbone va inserito nel filtro quando la concentrazione delle sostanze inquinanti hanno raggiunto un valore critico;quindi in maniera OCCASIONALE e non continuativa.
In generale il suo utilizzo è consigliato dopo un trattamento con medicinali, od al massimo utilizzarlo saltuariamente quando l'acqua assume un colore giallastro per riportarla al giusto grado di trasparenza.

Molto importante è ricordarsi di rimuovere il carbone dal filtro al massimo dopo  una settimana se utilizzato per eliminare sostanze chimiche importanti (medicinali), o dopo dieci  giorni massimo in caso di trattamenti più leggeri.

Tempi più lunghi, oltre che privare pesci e piante di alcuni elementi nutritivi (es. fertilizzanti), poù diventare dannoso in quanto il carbone una volta esaurita la sua capacità adsorbente, tende a rilasciare in vasca le sostanze trattenute.

Spero di essere stato esauriente...a presto!!

l'importanza dei cambi parziali

Rieccoci qua...questa volta ho intenzione di parlare dell'importanza che rivestono i cambi parziali dell'acqua, sia di una corretta pulizia e manutenzione del filtro.

l'acquario, essendo un ecosistema chiuso, nonostante la presenza di filtro e piante, ha bisogno del nostro intervento esterno per ridurre l'accumulo di sostanze azotate di rifiuto. la norma consiglia di effettuare cambi parziali in ordine di un 20/25% ogni 15 giorni con acqua trattata preventivamente per avere le stesse caratteristiche chimiche di quella presente in vasca, ma talvolta è necessario variare questi parametri.

In casi limite, infatti, come potrebbe essere un acquario con ciclidi del lago malawi, in cui la vasca sia leggermente sovrappopolata e le piante siano quasi o del tutto assenti, gli interventi devono essere più incisivi in quanto l'accumulo di sostanze azotate avviene in grande quantità ed in tempi minori. Oltretutto la quasi l'assenza di piante accentua questo processo e non bisogna dimenticarsi che con ph superiore a 7 (ed in questo tipo di acquario lo è sempre) il pericolo di formazione di ammoniaca è sempre presente. Io personalmente effettuo cambi settimanali di circa un 25% con acqua trattata con biocondizionatore e sali tampone espressamente studiati per ciclidi del malawi ed in tutti questi anni non ho mai riscontrato grossi problemi anche con vasche densamente popolate.

Per contro, in casi opposti al mio, si potrebbero alleggerire gli interventi di manutenzione nel caso in cui avessimo una vasca con vegetazione rigogliosa ed un esiguo numero di pesci in quanto le piante ci darebbero una grossa mano ad eliminare le sostanze di rifiuto.

E' molto importante, quindi, sapere che anche se visivamente l'acqua ci sembra sempre pulita, inevitabilmente si carica invece di materiali di rifiuto, e che quindi una corretta gestione dei cambi parziali e della pulizia dei filtri è fondamentale per l'equilibrio del nostro piccolo ecostistema...non a caso infatti, è proprio dopo aver effettuato le operazioni di manutenzione che ci accorgiamo di nuove deposizioni di uova o di in rinnovato vigore nella crescita delle piante!!

Ciao

Ciclo dell'azoto

Rieccoci qua...e come promesso quasta volta parlerò del ciclo dell'azoto in acquario.

Tutti quanti quando abbiamo iniziato con il nostro hobby abbiamo ricevuto mille raccomandazioni sul fatto di aspettare una o due settimane prima di introdurre i nostri beniamini in vasca perchè il filtro e l'acqua devono avere il tempo di "maturare" e qundi pazientemente abbiamo aspettato la data fatidica prima di comprare i primi pesci...ma molte volte le cose non sono andate proprio come avremmo voluto! Questo può accadere se non ci viene spiegato cosa succede in questo lasso di tempo prima che inseriamo i pesci; purtroppo molti negozianti si limitano a far misurare i valori dell'acqua solo dopo una o due settimane dall'avvio della vasca e se in quella data i valori (nitriti sopratutto) sono buoni si potranno inserire i primi pesci. Questo perchè danno per scontato che in tale periodo il ciclo dell'azoto abbia compiuto il suo corso nel frattempo ma,come vederemo non sempre è così. Riassumendo molto il ciclo dell'azoto può essere definito come il processo di decomposizione delle sostanze organiche contenenti azoto (feci,scarti di mangime foglie morte delle piante..) ad opera di deteminati batteri semplificato nello schema seguente :

SOSTANZE ORGANICHE - AMMONIO/AMMONIACA - NITRITI -NITRATI

Il primo passo della trasformazione porta all'ammoniaca, tossica oppure all'ammonio, meno pericoloso. Il valore del ph "decide" quale delle due sostanze viene prodotta: con ph inferiore a 7 abbiamo ammonio, mentre con ph superiore a 7 abbiamo ammoniaca.
Quiesta è una cosa molto importante da tenere in considerazione perchè se la presenza di ammonio in acqua non influisce in modo determinante sulla salute dei pesci, l'ammoniaca anche in percentuali molto basse può risultare letale.

il secondo passaggio è quello della trasformazione in nitriti da parte di batteri(NITROSOMONAS) che ossidano, con l'aiuto dell'ossogeno, ammoniaca o ammonio. Anche i nitriti sono molto pericolosi per la vita in acquario (già concentrazioni di 1 mg/l sono dannose per la maggior parte dei pesci).

Il terzo ed ultimo passaggio dell'ossidazione riguarda la trasformazione dei nitriti in nitrati grazie all'opera di un altro gruppo di batteri (NITROBACTER). I nitrati sono molto meno pericolosi per i pesci e sopratutto vengono utilizzati dalle piante come alimento per la loro crescita, inoltre il loro valore può essere ridotto tramite regolari cambi parziali.

Tutta questa lunga premessa per arrivare al fatto che quando si allestisce un acquario, i batteri nitrificanti non sono ancora presenti, se non in minima parte, da cui il fatto che bisogna aspettare alcune settimane prima che la colonizzazione da parte dei batteri sia completata e che il filtro abbia così raggiunto un adeguata capacità di smaltire e trasformare le sostanze organiche.

Il problema però, è che non esiste un tempo standard entro il quale questo accade e che quindi è necessario misurare in questo lasso di tempo i seguenti valori: Ammoniaca/Ammonio e nitriti.

Infatti da quanto detto fino ad ora inizialmente dobbiamo avere un sensibile aumento di Ammoniaca al quale dovrà per forza di cose succedere un aumento dei nitriti dopo questa fase i nitriti scompariranno e lasceranni posto a i nitrati; solo dopo questa evoluzione delle cose potremo essere sicuri di avere una vasca pronta ad accogliere i primi pesci senza problemi.

Se non si effettuano questi controlli, ma come molto spesso accade misuriamo solo i nitriti dopo 15 giorni dall'avvio dell'acquario,non potremo mai essere sicuri se i nitriti sono stati eliminati durante il processo oppure non si sono ancora formati in quanto il processo non si è avviato od è in via di evoluzione.

Infatti dobbiamo ricordarci che il ciclo dell'azoto ha bisogno di molto ossigeno libero in acqua, senza il quale il processo rallenta o si ferma addirittura ad un livello intermedio.Questo significa che la trasformazione delle sostanze proteiche si blocca producendo ammoniaca e nitriti con le conseguenze che ci possiamo immaginare!!

Per ora è tutto, spero di essere stato esauriente e di aiuto...Ciao