リーフタンクのpHとアルカリニティ: 何が違い、どちらが本当におかしいのか
朝7時、pHプローブは7.85を示しています。フォーラムの誰かが低すぎると言って、pHバッファーのリンクを貼ってきます。アルカリニティは3か月ずっと8.6 dKHです。片方の数字はおかしく見え、もう片方は問題なく見えて、勧められている製品が変えるのは問題のないほうです。
こうなるのは、pHとアルカリニティが、名前が2つあるだけの同じものであるかのように語られるからです。違います。pHは、いま水がどれだけ酸性かを示すスナップショットです。アルカリニティは、pHの変化に抵抗し、サンゴが骨格を作るために消費する炭酸塩と炭酸水素塩の蓄えです。 片方は読み取り値、もう片方は在庫です。在庫がたっぷりあっても読み取り値は低くなり得ますし、そのとき直すべきなのは在庫ではありません。
pHとは何か
pHは水素イオン濃度、つまり化学の言葉でいう酸性度を、対数の目盛りで測ったものです。7.8は8.8より「少し低い」のではなく、10倍酸性です。天然のリーフの海水は8.1から8.3あたりにあります。水槽では、多くの人が運用する日中の目標は8.0から8.4で、7.8から8.5までなら許容範囲、7.8を下回ると石灰化が解決する価値のある程度まで遅くなります。
pHは一日中動きます。照明下では光合成が水からCO2を引き抜き、夜間は呼吸がそれを戻すので、点灯中は上がり、消灯後は下がります。夜明け前の最低値と夕方の最高値のあいだで0.15から0.40動くのは普通で、朝7時の7.85は夜8時には8.15になっていることがよくあります。
そして、pHを消費するものはありません。pHは蓄えではなく、いま水に溶けているものの結果であり、最大の入力は二酸化炭素です。CO2は水に溶けて炭酸になります。屋外の空気のCO2は約420 ppmです。窓を閉めた家は何もしなくても800から1500 ppmになり、水槽は地球ではなく部屋と平衡になります。リーフタンクの低pHの大半はここから来ていて、サンプに入れるどんな粉も空気は変えません。
リーフタンクのアルカリニティとは実際に何か
アルカリニティは、pHを動かさずに酸を吸収できる水の容量です。海水ではその容量のほぼすべてが炭酸水素塩と炭酸塩です。単位はdKHで、1 dKHは炭酸カルシウム換算で17.9 ppm、キットがmeq/Lの目盛りなら2.8 dKHが1 meq/Lです。
天然海水は約7 dKHです。水槽は通常7から11のあいだで運用され、ミックスリーフの多くは8から9に落ち着きます。そして正確な値より、選んだ値を保ち続けることのほうが重要です。
リーフタンクのアルカリニティは、2つの仕事を同時にしています。
ひとつは緩衝です。部屋からのCO2であれ、硝化細菌が作る酸であれ、酸が水に入ると炭酸水素塩がそれを吸収し、pHの動きが小さくなります。9 dKHの水槽は、6 dKHの水槽より同じCO2の負荷を小さなpH低下で受け止めます。
もうひとつは、食べられることです。サンゴと石灰藻は水から炭酸塩を引き抜いて骨格を作ります。ミックスリーフは1日0.3から1.0 dKH、SPSの多い水槽は1から3消費し、1 dKH消費するごとにカルシウムもおよそ7 ppm一緒に持っていかれます。アルカリニティがこの趣味でもっとも測られる数字である理由であり、水換えのあいだに下がっていく一方で、pHは単にそこにあるものを報告するだけである理由でもあります。
pHとアルカリニティの違いを、ひとつの絵で
車には燃料計とスピードメーターがあります。アルカリニティは燃料です。量であり、エンジンが回れば使われ、決まった間隔で補給します。pHは速度です。いまこの瞬間の読み取り値で、タンクの燃料の量以外にも多くのものに左右されます。
制限速度50の道を満タンで30で走っている車に、ガソリンは要りません。pH 7.8で8.6 dKHのリーフタンクに、アルカリニティは要りません。必要なのはCO2を見ることです。
水槽におけるpHとアルカリニティの関係
2つはつながっていますが、弱く、しかもそのつながりはCO2を経由します。
CO2が一定なら、アルカリニティが多いほどpHは高くなりますが、大きくは上がりません。空気を変えずに水槽を7から11 dKHにしても、平衡pHはおよそ0.2上がるだけです。CO2を変えるほうがはるかに効きます。同じ8 dKHの水が、屋外の空気では8.2から8.3に落ち着き、1000 ppmの部屋では8.0を下回ることもあります。CO2が大きなレバーで、アルカリニティは小さなレバーです。
逆方向も重要です。アルカリニティを何で上げるかが、pHの動きを決めるからです。
- 炭酸水素ナトリウム (重曹) はアルカリニティを上げ、pHをごくわずかに下げます。pHがすでに高いときに選びます。
- 炭酸ナトリウム (ソーダ灰、または重曹を1時間焼いたもの) はアルカリニティを上げ、pHを0.2から0.3ほど押し上げます。このpHの上昇は、水槽が部屋からCO2を取り戻すにつれて数時間で消えます。アルカリニティは残ります。
- kalkwasser (水酸化カルシウム) はアルカリニティ、カルシウム、pHを一緒に上げ、3つの中でもっとも強くpHを持ち上げます。容器の中ではpH 12を超えていて、必ずゆっくり点滴し、一度に流し込んではいけません。かたまりで入るとpHが8.5を超えて跳ね、炭酸カルシウムが雪のように析出します。
3つとも入れるのはサンプの水流の強い場所で、本水槽の淀んだ隅には絶対に入れません。生き物に触れる前に拡散させるためです。pHバッファーとして売られている製品はどれもこの3つのいずれかか混合物なので、入れる前に手にしているのがどれかを知っておいてください。
どちらがおかしいのか: 判断表
両方の測定値を同じ時刻、できれば消灯の1時間か2時間前に取り、自分の行を探してください。ここでいう正常なpHとは午後遅くの8.0から8.4、正常なアルカリニティとは7から11 dKHで、かつ自分の目標から約0.5 dKH以内です。
| pH | アルカリニティ | たいてい起きていること | 手を入れる先 | やること |
|---|---|---|---|---|
| 低い (7.7から7.9) | 正常 | 室内空気のCO2。圧倒的に多いケース。 | 空気 | スキマーに外気かCO2スクラバー、夜間点灯のリフジウム、またはアルカリニティ源としてkalkwasser。バッファーは不要。 |
| 低い | 低い (7未満) | 消費が添加を上回った、ポンプが止まった、または新しい水槽が硝化でアルカリニティを使い切った。 | アルカリニティ | 1日1 dKH以下、できればその半分の速さで、pHも上がるようソーダ灰かkalkwasserで上げる。その後、消費量を測る。 |
| 正常 | 低い | ガス交換は良好、蓄えが薄い。 | アルカリニティ | 上と同じ。ここでは炭酸水素ナトリウムで問題ない。 |
| 正常 | 高い (11超、または目標を大きく超過) | 添加過多、またはサンゴが消費をやめた。 | アルカリニティ | 添加を止め、消費で下がるのを待ち、消費が落ちた理由を突き止める。 |
| 低い | 高い | バッファーの罠。部屋のCO2は変わらないまま、アルカリニティ製品でpHを追いかけた。 | アルカリニティ、次に空気 | バッファーを止める。消費で目標まで下がるのを待つ。それからCO2に対処する。 |
| 高い (8.5以上) | 正常 | プローブの校正ずれ、またはkalkwasserかソーダ灰の大量添加がまだ落ち着いていない。 | まず確認 | プローブを校正する。本物なら、kalkwasserをより長い時間に分散するか、一部を炭酸水素ナトリウムに替える。 |
| 高い | 高い | kalkwasserかソーダ灰の入れすぎ。析出のリスク。 | 両方、ゆっくり | 添加を止める。酸に手を出さない。目標に合った人工海水で水換え。 |
| 高い | 低い | 強いCO2除去 (スクラバー、大型リフジウム) の下で蓄えが消費された。まれ。 | アルカリニティ | pHをさらに押し上げない炭酸水素ナトリウム。 |
この質問の大半は2つの行で説明がつきます。pHが低くてアルカリニティが正常、そしてpHが低くてアルカリニティが高い。後者は、前者を間違って処置したときに起こることです。
アルカリニティが正常なら、アルカリニティのバッファーでpHを直してはいけない
朝のpHが7.85、アルカリニティが8.6 dKHで、pHバッファーを入れたとします。中身はほぼ必ず炭酸ナトリウムか、炭酸塩と炭酸水素塩の混合物です。200リットル (53ガロン) のシステムなら、その1 dKH分はソーダ灰約4グラムです。pHは8.2に触れるかもしれません。その後数時間で部屋のCO2が再び溶け込み、pHは空気が決める位置まで滑り戻り、手元には8.6ではなく9.6 dKHが残ります。
翌日、プローブは7.9を示します。また入れます。これを1週間続ければ12か13 dKHで、pHはほとんど動かず、正常なカルシウムの横に高いアルカリニティがあるのは析出のレシピなので炭酸カルシウムがヒーターとポンプのインペラーにこびりつき、SPSは1日にまるまる5 dKHもの変動を経験して、その影響を見せ始めています。
バッファーは原因に一度も触れていません。CO2は空気から来て、空気は変わらず、水はつねにそれと釣り合う位置へ戻っていきます。閉めた窓に添加で勝つことはできません。
優先順位も、感じ方とは逆です。安定した7.9は軽いハンデで、うまく回っている水槽の多くが何年もそれで暮らしています。1週間のうちに上下2 dKH振れるアルカリニティは本物の脅威で、SPSの組織の後退の原因としては低pHよりはるかに多いものです。ですから、pHに取り組むあいだも、アルカリニティを守ってください。
pHを実際に動かすのは別の道具箱です。スキマーの吸気口に外気かCO2スクラバー、逆スケジュールで点灯するリフジウム、またはアルカリニティ源としてのkalkwasserです。リーフタンクのpHの上げ方では、手間の少ない順にそれぞれを説明しています。
測定値に意味を持たせる、それぞれの測り方
pH。 比色式のキットは良くても0.2刻みで、それは1日の変動幅そのものなので、ここはプローブに価値があります。7.0と10.0の標準液で毎月校正し、先端を乾かさず、毎回同じ時刻に読んでください。時刻の記録がないpHの値は、ほとんど価値がありません。
アルカリニティ。 0.1 dKHまで読める滴定キットで、同じ時刻に、添加していなければ週2回から3回、添加しているなら毎日、そしてつねに添加が入る前に測ります。同じ水でもブランドが違えば0.3から0.5 dKHずれるので、キットを替えたときは記録しておいてください。各項目の測定頻度はリーフタンクの測定スケジュールにまとめています。
曝気テスト。 水槽の水を250 mL (コップ1杯) 取ってpHを読み、窓の外から空気を引いたエアストーンで1時間ぶくぶくさせます。pHが上がれば、問題は部屋でした。上がらなければ、次はアルカリニティを確認します。
両方の数字を、同じ時刻に、並べて記録する。それが診断のすべてです。平らなアルカリニティの線の上で何週間も低いままのpHは、CO2です。下がっていくアルカリニティの線を少し遅れてpHが追いかけているなら、消費です。1日あたりのアルカリニティ消費量の計算方法はその傾きを添加量に変える手順で、アルカリニティ消費量計算ツールなら測定値から算出してくれます。アルカリニティを本当に上げる必要があるなら、リーフタンクのアルカリニティの上げ方で安全な添加を扱っており、リーフタンクの水質パラメータには全項目の一覧と直す順番があります。
両方を記録して、一緒に読む
1回の測定では関係は見えません。同じ時刻に取った1か月分のペアなら見えます。pHが低いのはアルカリニティが下がったからなのか、アルカリニティが保たれたまま低いのかを示してくれるのはそれで、この記事の判断はすべてそこにかかっています。
スプレッドシートを入手
Google Sheets でコピーを作成(Google アカウントが必要です・英語のみ)
Excel 版をダウンロード(アカウント不要)無料、メールアドレスの登録なし、クレジット表記も不要です。測定値は目標範囲の内側なら緑、外側なら赤になり、グラフには目標範囲が破線で描かれます。
pHの範囲は8.0から8.4、アルカリニティの範囲は目標の上下0.5 dKHに設定してください。緑のアルカリニティのセルの上に赤いpHのセルがあれば、それが表の一番上の行です。
pHとアルカリニティを取り違えないためには、両方を同じ時刻に記録し、今朝おかしく見えたほうに反応するのではなく、ペアとして読むことです。Recifは、これを引き受けるために私たちが開発したリーフアクアリウム向けアプリです。すべての測定を記録し、各パラメータを自分の目標範囲と重ねてグラフ化するので、平らなアルカリニティの線の上に居座る低いpHはひと目でわかり、アルカリニティの消費量の傾向も割り出します。測っていない期間が長くなった項目を知らせ、水槽全体をひとつの安定度スコアにまとめます。現在 App Store と Google Play で配信中です。