Acquario: la chimica in azione

L’acquario è un ecosistema acquatico in miniatura in cui vivono pesci, spesso di origine tropicale, e alghe la cui sopravvivenza è legata agli aspetti chimici. La chimica dell’acqua governa ogni fattore all’interno dell’acquario che influisce direttamente sulla salute dei pesci e delle piante acquatiche. L’acqua del rubinetto può spesso avere una chimica dell’acqua che la rende inadatta all’uso diretto nell’acquario.

La maggior parte dei pesci che vivono in un acquario sono ammoniotelici ovvero hanno la caratteristica di eliminare l’azoto organico sotto forma di ammoniaca. In un acquario vi sono anche residui organici provenienti dal metabolismo dei pesci, avanzi di cibo e piccole quantità di alghe in decomposizione.

pH

Il pH è il parametro in cui gli amanti dell’acquario hanno più spesso problemi. Il pH è una misura dell’acidità o dell’alcalinità dell’acqua: quando il pH è  7 la soluzione è neutra, sopra questo valore fino a 14 è alcalino e sotto questo valore fino a 0 è acido.

Tutte le specie di pesci hanno preferenze e intervalli diversi in cui prosperano. Poche specie di pesci prosperano in acque completamente neutre. In natura i laghi sono spesso alcalini a causa della lisciviazione del calcare che riveste la base. Fiumi come il Rio delle Amazzoni sono acidi a causa della lisciviazione da terreni e strati di argilla. Luoghi più asciutti con terreni argillosi e billabong come l’Australia supportano anche un pH leggermente acido.

La maggior parte delle specie di pesci si adatta a una gamma di valori di pH. È quindi importante cercare di raggiungere valori specifici, tuttavia nel tempo la maggior parte delle specie può adattarsi a piccoli cambiamenti. I ciclidi sono un esempio di pesci che richiedono un pH più elevato. Le rocce calcaree e coralline vengono poste nell’acqua come substrato per creare un ambiente più alcalino con un pH di 8 o superiore. La maggior parte dei tetra sudamericani e degli arcobaleni australiani preferiranno un pH più basso, di circa 6.5.

L’acqua dell’acquario contiene tamponi naturali per ripristinare il pH al suo valore originale. Gli additivi liquidi per aumentare e diminuire il pH inizialmente non hanno alcun effetto in quanto  il liquido reagisce chimicamente con i tamponi e si neutralizza. A un certo punto i tamponi si esauriscono e la soluzione ha un cambiamento immediato nel valore del pH dell’acqua. Ciò è pericoloso e può causare brusche oscillazioni tossiche per i pesci. Pertanto è bene evitare di usare additivi liquidi per il pH poiché sono solo una soluzione a breve termine e non raffinata.

Il modo migliore per abbassare il pH è usare un substrato vegetale commerciale, aggiungere legno all’acqua e torba al filtro. La torba e il legno sono ottimi, ma inizialmente possono macchiare l’acqua di giallo.

Ciclo dell’azoto

L’ammoniaca è prodotta dai rifiuti e dalle escrezioni dei pesci. Può anche diventare evidente a causa di cibo in eccesso e materia vegetale in decomposizione. L’ammoniaca è tossica per i pesci e dovrebbe essere naturalmente rimossa dall’acquario quando viene consumata dai batteri biologici nel mezzo filtrante e nel substrato.

Queste sostanze costituiscono la base del ciclo dell’azoto in cui l’azoto organico viene attaccato da batteri Nitrosomans. Essi trasformano in carbonio inorganico secondo un processo detto di mineralizzazione in cui si forma ammoniaca e biossido di carbonio.

L’ammoniaca è uno dei maggiori inquinanti dell’acqua e può determinare la morte dei pesci.

La concentrazione di ammoniaca dipende dal pH l’ammoniaca è in equilibrio con lo ione ammonio e, al diminuire del pH aumenta la concentrazione di ione ammonio.

Reazioni nell’acquario

Le piante e le alghe possono assorbire una piccola quantità di ammoniaca e di ammonio. Tuttavia la gran parte di ammonio è convertito da parte di batteri nitrificanti, in nitriti durante il processo di nitrificazione secondo la reazione:

2 NH₄⁺ + O₂ → 2 NO₂^– + 4 H⁺ + 2 H₂O

I nitriti sono tossici per pesci e molluschi in quanto bloccano il trasporto d’ossigeno nel sangue ostacolando in questo modo la respirazione cellulare analogamente a quanto avviene per l’uomo a seguito di inalazione di monossido di carbonio.

Se la concentrazione dei nitriti supera il valore critico di 0.5 mg/L bisogna prendere dei provvedimenti. Infatti se si raggiunge un valore di 2.0 mg/L la situazione diventa critica per i pesci che muoiono a valori di 5.0 mg/L.

I nitriti sono poi ossidati a nitrati ad opera di batteri Nitrobacter secondo la reazione:

2 NO₂^– + O₂ → 2 NO₃^–

Da pochi anni, tuttavia, è stato scoperto che i batteri appartenenti alla famiglia Nitrospira dei quali si conosceva la loro capacità di ossidare i nitriti a nitrati, sono in grado di agire già nel primo passaggio del processo di nitrificazione.

L’ultimo passaggio che chiude il ciclo dell’azoto è la denitrificazione in cui i nitrati sono convertiti in azoto molecolare ad opera di alcuni batteri come Bacillus e Pseudomonas che hanno azione denitrificante.

Un acquario è quindi un ecosistema delicato che deve essere sottoposto a una manutenzione continua per evitare che i pesci, sottratti al loro habitat naturale, possano sopravvivere.

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