conducibilita' elettrica
Fino ad ora abbiamo analizzato i parametri che prendono in considerazione alcuni ioni presenti in acqua. Ione idronio (H+) parlando di pH, bicarbonati con l'alcalinità, calcio, magnesio e altri sali quali solfati, nitrati e cloruri analizzati dal GH. Ma in acqua non vi sono disciolti solo questi elementi, anzi ve ne sono un numero molto maggiore, dato da ioni ma anche macromolecole complesse derivate dalla decomposizione (per ora comunque concentriamoci sulle molecole di natura inorganica).
Esiste un parametro che prende in considerazione tutti gli ioni presenti in acqua: la conducibilità. parametro che sembra essere messo da parte volontariamente da chi è alle prime armi, quasi come se la parola facesse spaventare. non c'è nulla di più sbagliato a mio parere. comunque sia al termine di questo paragrafo spero di avervi fatto cambiare idea. non spetta di certo a me giudicare, quindi meno parole e più fatti.
La conducibilità è la capacità dell'acqua di essere attraversata dalla corrente elettrica. Tale proprietà è data dalla presenza di ioni positivi e negativi.diamo uno sguardo a questo fenomeno più in profondità.
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Tutti noi sanno cosa sia la corrente. Oggi giorno la usiamo per i più disparati usi. è anche vero che tutti sanno che se mettiamo un cavo scoperto in acqua e inseriamo un dito... ZAM ci becchiamo una bella scossa. Questo perchè l'acqua è un buon conduttore, ovvero si fa attraversare con una buona efficienza dalla corrente. In realtà non tutta l'acqua è un buon conduttore. Ciò che rende l'acqua un buon conduttore è il fatto che essa è un buon solvente, ovvero riesce a sciogliere una notevole quantità di sali. Ma cosa centra ora la solubilità con la corrente? Beh quando noi sciogliamo del sale in acqua questo si dissocia completamente. Si vengono a creare cosi degli ioni positivi e negativi. Tali ioni se sottoposti a corrente iniziano a muoversi ordinatamente originando anch'essi una corrente elettrica (la corrente elettrica è un moto ordinato di elettroni). Quindi teoricamente niente ioni, niente corrente. Infatti non deve stupire se dico che l'acqua distillata, pura al 100% è isolante. L'acqua di osmosi ha già una conducibilità molto bassa, non nulla perchè non tutti i sali disciolti vengono rimossi.
Ma come viene misurato questo parametro? Non esistono reagenti liquidi per determinare la conducibilità, come invece accade per gli altri test. D'altro canto senza un interevento esterno non scorre corrente elettrica nell'acqua, altrimenti ogni volta che toccheremmo l'acqua prenderemmo la corrente, cosa che ovviamente non succede, per fortuna... quindi l'unico modo è quello di utilizzare un apparecchio elettrico: il conduttivimetro altresi chiamato conducimetro. Il suo funzionamento è basato sulla presenza di due elettrodi che generando una differenza di potenziale creano una corrente elettrica che viene cosi rilevata e mostrata sul display (non è nel nostro obbiettivo addentrarci nel suo preciso funzionamento, piuttosto difficile da spiegare). La misura viene espressa in microsiemens/cm. Siemens è l'unità di misura della conducibilità, aggiungiamo il prefisso micro per indicare che le misure effettuate nei nostri acquari sono valori molto piccoli; cm perchè la misura è influenzata dalla distanza dei due elettrodi, per convenzione un centimetro.
Ora chiunque potrebbe chiedersi: cosa mi interessa sapere quanta corrente scorre nell'acqua del mio acquario? Tutto nel mio acquario funziona correttamente anche senza badare a questo aspetto. Non mi basta sapere i valori di pH, alcalinità e GH? In realtà la conducibilità è una variabile molto importante nell'acqua del nostro acquario, anzi fondamentale. Iniziamo col dire che la conducibilità in un sistema chiuso, come il nostro acquario, aumenta continuamente. Questo a causa dell'attività di decomposizione operata dai batteri che rilasciano ioni, da sostanze rilasciate dal fondo, da elementi di arredo, pietre, legni, cibo introdotto in vasca, fertilizzanti, scambi di anidride carbonica con l'esterno, feci e cosi via. Qualisasi ione aggiunto in vasca aumenta la conducibilità, è inevitabile. Causa più comune è l'aggiunta di fertilizzanti o del cibo, infatti per quanto con cura e perizia si possano dosare i fertilizzanti comunque rimarranno delle quantità in eccesso, stesso discorso per il cibo.
Facciamo cosi una prima considerazione importante: tanto più la conducibilità rimane stabile nel nostro acquario, tanto più il nostro acquario è equilibrato. Un acquario equilibrato è sinonimo di una buona gestione di esso e naturalmente di un'altrettanta buona resa di ogni suo aspetto, sia estetico che non.
Una conducibilità elevata indicherà che qualcosa non quadra. Probabilmente il livello di inquinanti è troppo alto quindi è utile ridurla con dei cambi d'acqua d'osmosi. Quindi la conducibilità può essere una misura sulla quale si possono prendere delle decisioni importanti sulla gestione dell'acquaio. Se è troppo alta devo fare dei cambi parziali. Se continua ad essere alta probabilmente qualcosa nella gestione non è corretto, quindi è opportuno modificare il proprio comportamento, magari riducendo i fertilizzanti o le quantità di cibo.
Un aiuto importante nel controllo della conducibilità proviene dalle piante che assorbono una parte degli elementi nutritivi in eccesso. Tale assorbimento aumenta se alle piante si fornisce una adeguata fonte di carbonio tramite CO2. Quindi le piante contribuiscono a ridurre la quantità di ioni in soluzione e di consegienza la conducibiltà perchè crescendo assorbono sostanze quindi ovviamente le tolgono dall'acqua.
Tuttavia la conducibilità non ci dice quale sale è la causa del suo aumento. Ricordati che esso esprime il valore di tutti, e ripeto tutti, gli ioni in soluzione. Quindi non ci dice la causa del suo aumento. Per cui un acqua a 1000 uS/cm non significa che sia ricca di calcio, potrebbe benissimo essere povera di calcio ma ricca di ferro, il che non è un bene visto la tossicità del ferro. Certo in genere acque con GH alto avranno conducibilità alta. Quindi specie evolutesi in acque dure avranno bisogno di conducibilità più elevata.
Ma perchè tutto questo discorso sulla conducibilità? Ancora non mi hai detto a cosa serve e non ho ancora capito come ciò che ho in vasca ne possa essere affetto...
Tranquilli ora veniamo all'aspetto biologico. Prima però dobbiamo fare ancora un passo indietro.
Analizziamo un altro fenomeno, quello dell'osmosi. Sicuramente avrete sentito questo termine riferito all'acqua di osmosi. Ma cos'è dal punto di vista fisico?
La definizione da vocabolario è: date due soluzioni, di concentrazione diversa, separate da un setto poroso, è la tendenza della soluzione più diluita a passare in quella più concentrata. Traduciamo questa frase in termini comuni. L'immagine sottostante ne è una raffigurazione schematica.
Due soluzioni, una più concentrata e l'altra meno sono separate da una membrana semipermeabile che permette il solo passaggio del solvente, ovvero il mezzo in cui sono sciolti i soluti, nella figura raffigurati dai pallini bianchi. Soluti che nel nostro caso sono gli ioni e che danno la conducibilità (la soluzione gialla avrà conducibilità maggiore). Cosa accade? Per osmosi il solvente passa dalla soluzione verde, meno concentrata, a quella gialla. Perchè tutto questo? Perchè i gradienti, come le differenze di concentrazione, tendono ad annullarsi spontaneamente. Aumentando il volume della soluzione gialla la concentrazione di questa diminuirà fino al punto in cui tutte e due le soluzioni avranno la stessa concentrazione. è un fenomeno inevitabile che avviene continuamente. Tra le cellule del nostro corpo, nei nostri vasi sangugni e anche nel nostro acquario.
La pressione che bisogna applicare alla membrana per impedire il passaggio di solvente è detta pressione osmotica. è come se una pressione "spingesse" dalla soluzione verde a quella gialla e per annullarla bisongasse "spingere" nella direzione opposta ma con la stessa intensità.
Piccola divagazione. L'acqua di osmosi è ricavata da un processo detto osmosi inversa. Il solvente in questo caso passa dalla soluzione più concentrata a quella meno concentrata. Ciò, da quello che abbiamo appena detto, non avviene spontaneamente. L'acqua viene appunto forzata a passare attraverso una membrana che trattiene il soluto lasciando solo passare il solvente puro. Questo è ottenibile solo usando una pressione maggiore di quella osmotica, derivante dall'afflusso dei nostri rubinetti, cosa che avviene negli strumenti che utilizziamo a scopo acquaristico.
La pressione osmotica come è evidente dipende dalla quantità di ioni disciolti, quindi dalla conducibilità. Supponiamo di avere un uovo nel nostro acquario. Esso al suo interno possiede una certa quantità di acqua con una certa quantità di sali disciolti, quindi una determinata pressione osmotica. Se l'acqua circostante possiede una conducibilità elevata, per osmosi l'acqua si sposterà dall'uovo all'ambiente esterno, portando il più delle volte alla morte. Se l'acqua circostante ha pressione osmotica minore dell'uovo avviene il contrario, sarà l'uovo ad acquistare acqua portando allo stesso destino infausto. Quest'ultima condizione è in genere difficile da attuare nei nostri acquari visto i bassi valori di conducibilità che la riproduzione necessita. Quindi controllare la conducibilità aumenta nettamente le probabilità di schiusa delle uova. Ma è ancora più importante a valle. Gli organismi si riproducono solo se si trovano in un ambiente il più simile possibile a quello naturale. Per esempio una neocaridina heteropoda predilige valori di conducibilità attorno ai 300 uS, se la inseriamo in un acqua a 800 uS difficilmente avremo successo nella sua riproduzione.
Ma la conduttività non influisce solo la riproduzione. Riguarda la vita di ogni organismo presente in acqua. Secondo la fisica pura e semplice un pesce per osmosi dovrebbe acquistare acqua fino ad esplodere perchè la sua concentrazione interna è maggiore rispetto a quella dell'acqua circostante. I sali invece dovrebbero uscire per diffusione (nel fenomeno della diffusione sono i sali a muoversi e non l'acqua, quindi sono i pallini bianchi a passare attraverso la membrana e non il liquido). Gli effetti si sommano e il risultato può essere solo uno: la morte. Beh fortunatamente non è cosi. Esiste un fenomeno biologico chiamto osmoregolazione. Esso consiste nell'acquistare sali dall'acqua attraveso delle proteine dette proteine di trasporto attivo, presenti sulle membrane plasmatiche delle cellulle dei pesci, in particolare quelle delle branchie. Acquistando sali acquistano acqua quindi sono in grado di regolare la loro pressione osmotica.
Perchè tutto questo giro di parole? Perchè ancora una volta l'ambiente evolutivo delle specie è fondamentale. Specie che si sono evolute in acque ricche di sali (elevata conducibilità) non possiedono un efficente sistema di proteine di trasporto attivo quindi non sono in grado di vivere in un ambiente che ne è povero perchè non sa conservare i propri sali. Al contrario specie evolutesi in acque povere di sali (conducibilità bassa) hanno un efficentissimo sistema di trasporto attivo quindi non hanno problemi a regolare la propria pressione osmotica. Ancora una volta quindi sempre meglio informarsi sulle specie che stiamo inserendo ed evitando di fare miscugli solo per compiacere i nostri gusti estetici. Magari specie differenti potranno richiedere gli stessi valori circa di GH e pH ma è molto imporbabile che specie provenienti dalle più diverse parti del mondo richiedano lo stesso valore di conducibilità. è comunque possibile utilizzare dei valori medi che mettano più o meno d'accordo tutti, sacrificando la riproduzione di alcuni organismi in vasca. Per la flora invece un valore medio di 300uS/cm può andar bene per quasi tutte le specie.
ora vi racconto una mia esperienza per dare sostanza a tutto sto discorso teorico. agli inizi, come tutti gli acquariofili in cerca di avventure, ero totalmente ignorante in ambito di test. misuravo cosi per sentito dire pH, KH e GH e cercavo di farli rientrare nei valori corretti. in vasca avevo, come ho tutt'ora, la simpatica Pomacea bridgesii. a prima vista tutto tranquillo, si alimentavano, crescevano e morivano di "vecchiaia". una cosa però sembrava non funzionare come doveva: la riproduzione. nonostante sia una specie relativamente semplice da far riprodurre, le lumache deponevano davvero poco. un giorno acquistai un conduttivimetro e la ragione di tutto questo parve subito chiara: una conducibilità di oltre 1000 uS/cm, praticamente quasi un salmastro. immediatamente feci diversi cambi parziali a distanza di pochi giorni portando la conducibilità a valori di 600 uS/cm. dopo nemmeno una settimana ecco il primo grappolo di uova deposto all'esterno della vasca. questo solo per sottolinearvi il fatto che se a prima vista tutto sembrerebbe andare per il meglio è probabile che qualcosa non stia andando come dovrebbe.
Ora passiamo al lato pratico. Come accennato prima la misurazione della conducibilità può essere effettuata solo attraverso uno strumento elettrico. non esiste alcun reagente a goccia nè di altro tipo.
quello che vedete in figura è un comune conduttivimetro a penna, basta inserirlo in acqua possibilmente non in prossimità dell'uscita del filtro e attendere qualche secondo. sul display verrà mostrato il valore registrato. per la conservazione dello strumento alcune piccole attenzioni. nel riporlo dopo la misurazione è conveniente sciaquarlo con acqua dèosmosi. questo perchè priva di sali. se invece lo sciaquiamo con acqua di rubinetto questa contenendo sali porta alla formazione di un patina sugli elettrodi che potrebbe danneggiare lo strumento. se decidete di sciaquare con acqua di rubinetto è sempre meglio asciugare lo strumento, altrimenti utilizzando acqua d'osmosi il problema non si presenta nemmeno.
Spesso parlando di conducibilità si sente parlare di TDS (dall'inglese "total dissolved solid") o per dirla in italiano SDT ovvero sali disciolti totali. Alcuni conduttivimetri misurano tale valore. Quindi misurano la quantità di sali disciolti in ppm (1ppm in acqua equivale a 1mg/L) e non la conducibilità. partiamo col dire che le misure sono equivalenti, nel senso che eiste un fattore di conversione per cui avendo un valore in ppm si può ricavare quello in uS/cm e viceversa. infatti:
essendo mediamente 1ppm = 1,56 uS/cm
ppm x 1,56 = uS/cm
uS/cm x 0,64 = ppm
dove il fattore 0,64 è un fattore statistico derivato da misurazioni su alcuni acquedotti, molto probabilmente non il nostro...
la misura in TDS non è molto affidabile. innanzittuto per il valore di conversione. facciamo un altro esempio. supponiamo di avere due campioni d'acqua in cui sciogliamo 5 ml di ferro in uno e 5 ml di potassio nell'altro. A parità di sali disciolti la conducibilità dovrebbe essere lo stessa. Ebbene non è cosi. Nel campione col potassio misurerremmo un valore molto più grande. Questo perchè non tutti gli ioni conducono alla stessa maniera. Alcuini ioni conducono di più, altri di meno. eppure hanno lo stesso contenuto di sali disciolti. Per questo motivo la misura in TDS crea confusione.
Ora non sto qui a consigliarvi quale conduttivimetro sia migliore, senza dubbio misurare la conducibilità in uS/cm è più preciso, oltre che più corretto, perchè consente di fare delle considerazioni su ciò che andiamo a mettere in vasca, cosa che secondo me risulta più problematica se si misura in TDS. secondo il valore espresso in uS/cm da delle informazioni più chiare già appena leggiamo il valore sul display. senza contare che ovunque leggerete i valori sono riportati in uS/cm.
ultima considerazione legata allo strumento. La conducilità è fortemente legata alla temperatura a cui viene misurata. Più è alta la temperatura, più il grado di dissociazione dei sali è alto, quindi maggiore è la concentrazione di sali disciolti, per cui la conducibilità aumenta. Quindi consiglio sempre di annotare insieme alla conducibilità anche la temperatura a cui è avvenuta la misurazione. tenete conto che ad ogni aumento di grado centrigrado la conducibilità aumenta di circa il 2%.
comunque, pur costando un po di più, alcuni conduttivimetri hanno un sistema di autocorrezzione sulla temperatura, per cui è come se stessimo misurando sempre alla stessa temperatura potendo cosi disinteressarci di questo fattore.
per controllare se il nostro strumento è tarato o meno, prendiamo un po d'acqua in bottiglia e leggiamo sull'etichetta il valore di conducibilità specifica alla temperatura della sorgente. quindi misuriamo la conducibilità di quell'acqua col nostro strumento e vediamo se il valore più o meno corrisponde.
l'acqua in questione riporta sull'etichetta "conducibilità specifica a 20°C: 440 uS/cm". come si può vedere dalla foto alla temperatura di 20.5°C il valore registrato è di 464 uS/cm. un valore abbastanza accettabile tenendo conto della differenza di 0.5°C.
se dovesse misurare un valore esageratamente sbagliato esistono comunque delle apposite soluzioni di taratura (come quelle per il phmetro).
Bene, fatto questo discorsetto generale sui principali parametri da tenere sott'occhio in un acquario ora addentriamoci più in profondità nei meccanismi che regolano il suo equilibrio.
Prima di affrontare gli argomenti che seguono è meglio uscire un attimo dal campo prettamente acquaristico per focalizzarci su un argomento a sè che comunque risulta fondamentale nella comprensione del sistema acquario nel suo complesso: i batteri.
