Глава 7


Буферные системы

в результате химического взаимодействия между углекислотой, водой и неорганическими карбонатами в природной воде образуется система двуокиси углерода. Минеральные карбонаты выступают в си - стеме в качестве буферов, препятствуя резким изменениям pH, которые могут представлять опасность для животных, растений и бактерий фильтровального слоя. Специфическое действие колебаний рН на физиологию водных животных изучено пока недостаточно, однако известно, что у рыб низкий pH воды влияет на потреб ленне кислорода.


Систему двуокиси углерода определяют такие понятия, как буфер, щелочность, жесткость и рН. Буферами называют такие соединения, которые препятствуют изменению концентрации водородных ионов в воде. Основ ные из них — это карбонатные (CO3*) и бикарбонатные (HCO3) ионы. Они нейтрализуют повышение и пониже ние содержания двуокиси углерода (CO2) и обеспечивают постоянство рН, предотвращая колебания концентрации водородных ионов. В системе двуокиси углерода с нормальным pH (7,1—7,8 в пресноводных аквариумах; 8,0—8,3 в «солоноватоводных и морских) преобладающим буфером являются бикарбонатные ионы (HCO3)
(рис. 7.1).
Щелочность — это суммарное содержание отрицатель ных ионов, нейтрализующих ионы водорода, при до бавлении в воду кислоты. Наиболее важными являются карбонатные и бикарбонатные ионы, хотя 10% буферной емкости морской воды обеспечивает борная кислота (Skirrow, 1975). Щелочность обычно выражают в миллиэквивалентах на литр (мэкв./л). В морской воде она колеблется в пределах от 2,1 до 2,5 мэкв./л. Щелочность пресной воды меньше и более изменчива, поскольку в ней не содержится таких сильных буферов.  
100% Жесткость — термин, применимый только к пресной воде. Жесткость характеризу
Нco, нсо; ет общее содержание кальция 50% и магния в воде и, как и щелочность, выражается в МЭкв./л. Остальные катионы пресной
0%L воды не оказывают существен
4 5 6 7 8 9 ного влияния на жесткость:
pH натрий и калий из-за их высо

Зависимость относи кой растворимости, а другие


Рис. 7.1. Зависимость относи кой растворимости, а другие
тельного содержания H2CO3, элементы присутствуют в НСО - н СО2 – в морской во очень малом количестве. Прес де от pH (Weyl, 1970) ную воду с низким содержанием Ca и Mg считают мягкой.
pH характеризует концентрацию водородных ионов, зависящую от колебаний щелочности. pH выражают в 1/CH+. Среда с pH ниже 7 считается кислой, выше 7 — щелочной. При рН, близком к 7, среда считается ней тральной (некислой и нeщелочной). Когда в ходе реакции одним из продуктов диссоциации является н+, раствор становится кислым, а pH уменьшается. Если в про цессе диссоциации образуются он-ионы, раствор — основный, а pH возрастает.