Význam. Termín pH (lat.: potentia Hydrogenii) označuje záporný logaritmus koncentrace vodíkových iontů. Zjednodušeně řečeno, hodnota pH udává rovnováhu sil mezi kyselinami a zásadami ve vodě. Pokud je poměr vyrovnaný, je hodnota pH 7 v neutrálním středu stupnice pH, která má rozsah 0 až 14. Pokud převažují kyseliny, hodnota pH klesá pod 7; pokud převažují zásady, hodnota pH stoupá nad 7.

Čistá H₂O, tj. destilovaná nebo demineralizovaná voda, má hodnotu pH 7,0. To však platí pouze po dobu, kdy je voda skladována s vyloučením přístupu vzduchu. Jakmile totiž může absorbovat oxid uhličitý ze vzduchu, vzniká kyselina uhličitá a hodnota pH klesá na přibližně 5,4 až 5,3.

CO₂ + H₂O <-> H₂CO₃

oxid uhličitý + voda < – > kyselina uhličitá

Stupnice pH je logaritmická, tj. každý stupeň pH představuje desetinásobné zvýšení množství kyselin nebo zásad. Proto například voda s pH 5 obsahuje desetkrát více kyselin než voda s pH 6 a ta zase desetkrát více kyselin než voda s pH 7! Proto je pochopitelné, že změny pouze jedné úrovně pH mohou mít značné biologické důsledky.

Hodnota pH je kumulativní hodnota. Neposkytuje žádné informace o typu nebo absolutním množství příslušných kyselin nebo zásad. Přesně stejnou hodnotu pH může mít jak velké množství slabé kyseliny, tak i malé množství silné kyseliny.

Z toho vyplývá: hodnota pH je nepochybně důležitým parametrem, ale sama o sobě nemá zdaleka takový význam, jaký se jí v akvaristice často přisuzuje! Ještě důležitější, než samotná hodnota pH jsou látky, které ji způsobují! To lze demonstrovat na příkladu z každodenního života: kvalita kyselé limonády rozhodujícím způsobem závisí na tom, zda byla její hodnota pH upravena kyselinou uhličitou, citronovou šťávou, octem nebo kyselinou chlorovodíkovou. Ryby a rostliny v akváriu to cítí velmi podobně! Hodnota pH může ovlivnit rozpustnost nebo dokonce existenci některých látek. Například stopové prvky železo a mangan se snadněji rozpouštějí v kyselém prostředí a amoniak může existovat pouze při vyšších hodnotách pH.

Podle studií RUBINA (1985), které cituje WERNER (1986), může pH ovlivnit rozdělení pohlaví v chovu ryb. Pokusy na některých cichlidách (Pelvicachromis spec., Apistogramma spec.) a na mečovkách (Xiphophorus helleri) například ukázaly, že mláďata chovaná při pH 5-6 produkují převážně samce, zatímco mláďata chovaná při pH 7 produkují více samic. V přírodních revitalizovaných vodách se hodnoty pH přednostně pohybují mezi 5,5 a 8,3. Extrémně nízké hodnoty pH hluboko pod pH 5,0 se mohou vyskytovat v bažinatých a černých vodách, např. v Rio Negro. Takto nízké hodnoty pH jsou zásadně nepřátelské pro život a takové vody jsou jen velmi řídce osídleny několika málo specialisty. V rozporu s obecně rozšířeným názorem v akvaristice není například neonka červená typickou rybou černých vod, ale vyskytuje se v čistých přítocích Rio Negro (GEISLER 1984, RÖMER 1987).

V přírodních vodách pro ryby a rostliny je hodnota pH určována především dvěma složkami, a to uhličitanovou tvrdostí jako zásaditým reakčním činitelem a kyselinou uhličitou jako kyselým protějškem. Vody s vysokou uhličitanovou tvrdostí a malým množstvím kyseliny uhličité mají pravidelně vysoké hodnoty pH; naopak vody s nízkým obsahem uhličitanů a velkým množstvím kyseliny uhličité jsou relativně kyselé. V bažinatých vodách, v černé vodě a v rašelinově filtrované akvarijní vodě jsou účinné také huminové a fulvokyseliny. Jiné látky s významným vlivem na hodnotu pH se v přírodních vodách nevyskytují!

Vztah mezi uhličitanovou tvrdostí, kyselinou uhličitou a hodnotou pH je přehledně znázorněn na „Výpočtové tabulce KH-CO2-pH“, viz tam.

Určení. V akváriu hodnota pH kolísá v denním rytmu, protože, jak známo, rostliny asimilují pouze během dne, a proto obsah oxidu uhličitého kolísá. Proto je třeba při stanovení pH vždy zaznamenat čas (totéž platí pro obsah kyslíku a oxidu uhličitého). Ke stanovení se běžně používají kolorimetrické a elektrické metody. 

Kolorimetrické. Hodnotu pH lze snadno určit pomocí barevných indikátorů. Pro akvaristiku jsou vhodné pouze indikátory pH ve formě kapek. Indikační papírové proužky jsou naprosto nepoužitelné, protože obsahují velké množství pH indikátoru v poměru k nepatrnému množství vody, které papír nasákne, a jeho vlastní hodnota pH značně zkresluje výsledek měření. Také na „nekrvácející“ indikační proužky se lze spolehnout pouze v omezené míře. 

Chcete-li stanovit pH, kápněte do vzorku vody barevný indikátor. Po protřepání se výsledné zabarvení porovná s barevnou stupnicí a odečte se hodnota pH. Předepsané množství vzorku vody a počet kapek musí být přesně dodrženy, jinak se získají různé barevné odstíny, a tím i nesprávné výsledky měření.

Poznámka: Při protřepávání nezavírejte nádobku na vzorky palcem nebo podobným způsobem! Pot obsahuje kyseliny, které mohou výsledek měření zkreslit.

Jednoduché barevné indikátory vykazují pouze dvě barvy, např. žlutou při nízkých hodnotách pH a modrou při vysokých hodnotách pH, přičemž v přechodovém pásmu se objevují zelené smíšené barvy; rozsah měření je přibližně 1,5 pH. Tzv. smíšené indikátory obsahují několik jednotlivých indikátorů; v závislosti na receptuře mají rozsah měření např. 5 jednotek pH a procházejí třemi, čtyřmi nebo více barvami. Stupnice s referenčními barvami by neměla být odstupňována hruběji než 0,5 pH, pak lze odhadnout mezihodnoty 0,25 pH. To je pro běžné akvaristické účely dostačující. Pro vysoké nároky jsou v laboratorním obchodě k dispozici kolorimetrické pH komparátory, které umožňují měření s přesností 0,2 pH i ve slabě zbarvených vodách, mezihodnoty 0,1 pH lze snadno odhadnout. Porovnání barev musí být provedeno za denního světla, jinak hrozí značné chyby při čtení! Důrazně varujeme před světlem zářivek!

Kapalinové indikátory barvy měří správně, pokud je celkový obsah soli ve vodě mezi 100 a 700 mikrosiemens/cm. V extrémně slaných (tvrdých) a málo slaných (měkkých) vodách jsou však barevné indikátory nepoužitelné. Například v extrémně měkkých vodách, které se často vyskytují v tropech, jsou chyby měření 2 nebo dokonce 3 jednotky pH pravidlem! 

Většina kapalných barevných indikátorů pH má trvanlivost několik let.

Elektrometrické. Elektrické pH-metry dosahují nejvyšší možné přesnosti měření, ale je třeba je pravidelně kontrolovat pomocí kalibračních roztoků (tzv. pH pufrů) a v případě potřeby je znovu nastavovat. Měření v zakalené nebo zabarvené vodě lze provádět bez problémů.

Princip činnosti: Do vzorku vody se ponoří referenční elektroda s konstantním potenciálem a měřicí elektroda, jejíž potenciál se mění v závislosti na hodnotě pH. Rozdíl mezi potenciály je měřítkem hodnoty pH. – Obě elektrody lze spojit do „elektrody s jednou tyčí“, což usnadňuje manipulaci.

Skleněné elektrody se dnes používají téměř výhradně jako měřicí elektrody. Jejich potenciál se zvyšuje přibližně o 59 mV na jednotku pH (při 25 °C). Potenciál má extrémně nízký výkon; v elektrickém pH-metru musí být nejprve přiveden do zesilovače s extrémně vysokým vstupním odporem (10¹² ohmů), aby mohl být zobrazen v analogové nebo digitální podobě.

Všechny elektrody je třeba udržovat vlhké, pokud se nepoužívají. K tomuto účelu výrobci obvykle předepisují 3molární roztok chloridu draselného. V tomto řešení jsou skleněné elektrody optimálně „kondicionovány“, tj. při měření mají relativně krátkou dobu nastavení, a to pouze 1 až 2 minuty.

Ve vodě s nízkým obsahem elektrolytů pod cca 30 mikrosiemens/cm (tropická voda pod 1 °d GH!) vykazuje elektrické měření pH rovněž problémy: vždy je třeba počítat s chybou měření 0,1 až 0,2 jednotky pH; elektrody pH se navíc velmi pomalu přizpůsobují správné naměřené hodnotě, což může vést k ještě větší chybě měření. Pro nápravu přidejte do 100 ml vzorku vody asi 3 ml 3molárního roztoku KCl, který se používá pro skladování elektrod. Tím se hodnota pH ve vzorku vody prakticky nezmění, ale výrazně se zkrátí doba adjustace, takže maximálně po pěti minutách se zobrazí spolehlivě reprodukovatelné naměřené hodnoty. 

V tropech měří elektrické pH-metry často nesprávně, protože izolace měřicího zesilovače je narušena vysokou vlhkostí. To se děje bez povšimnutí! O možnostech testování a odstranění poruchy i v tropických polních podmínkách viz KRAUSE (1988).

Přestože digitální pH metry udávají 0,01 nebo dokonce 0,001 pH, přesnost měření v akvaristické praxi je pouze asi 0,1 pH. To je zcela dostačující! Při měření vyčkejte bez pohybu elektrody, dokud se poslední číslice na displeji nezastaví, a poté odečtěte 0,1 pH.

Nákup elektrického pH metru se ne vždy vyplatí, protože jeho cena je ve srovnání s kvalitními barevnými indikátory pH velmi vysoká. Měřicí elektroda se navíc opotřebovává a musí se po několika letech vyměnit; její cena je přibližně 1/3 ceny plně permanentního pH metru. Použité elektrody se poznají podle toho, že se pH-metr jen velmi pomalu přizpůsobuje naměřené hodnotě nebo že není možné provést bezchybné nastavení.

Zkouška. Možné pro barevné indikátory V hromadném chovu zvířat v extrémním případě porovnáním s elektrickým pH-metrem, ale v praxi zřídka nutné; zkažené barevné indikátory často vykazují špinavé barvy, které nelze přiřadit k žádné hodnotě barevné stupnice.

Elektrické pH-metry je třeba pravidelně kontrolovat pomocí pufrovacích roztoků pH podle návodu k použití a v případě potřeby je nastavit. Pufrovací roztoky jsou nevyhnutelně kontaminovány používáním, a proto se nikdy nesmí přelévat zpět do skladovacích lahví.

Mezní hodnoty. Všechny hodnoty pH lze posuzovat pouze v souvislosti s uhličitanovou tvrdostí a obsahem CO₂! Zde vám pomůže „Výpočtová tabulka KH-CO₂-pH“.

Hodnota pH ve sladkovodním akváriu by se měla pohybovat zhruba mezi 6,8 a 7,2. Pokud je uhličitanové tvrdosti méně než 4 °d, může být hodnota pH poněkud nižší. Při hodnotách pH nad 7,5 trpí vodní rostliny pravděpodobně nedostatkem CO₂ (zkontrolujte!).

Při hodnotách pH nad 7,0 je třeba zkontrolovat také obsah amoniaku nebo čpavku.

Zvýšení. Ve vodě s KH alespoň 2 °d je to nutné jen zřídka, protože uhličitanové látky tvořící tvrdost působí jako alkalická složka. V případě potřeby vylučte přebytečný oxid uhličitý intenzivní cirkulací vody. V akváriích s rostlinami je však třeba zohlednit potřeby vodních rostlin.

V případě hromadného chovu zvířat ve vodě s extrémně nízkým obsahem soli, jako je chov terčovců, hodnota pH často klesá na nežádoucí nízkou úroveň a nelze ji zvýšit ani intenzivním provzdušňováním. (Poznámka: Úplně odsolená voda má vlivem CO₂ ze vzduchu pH přibližně 5,3!). Hlavní příčinou poklesu pH je hromadění kyselých metabolických produktů. Ty lze chemicky neutralizovat, např. přidáním přípravků „pH plus“ (Na₂CO₃, NaHCO₃ atd.), ale taková opatření nevyhnutelně zvyšují obsah soli ve vodě. A s tím se stává kýžená voda pro chov s nízkým obsahem soli nevhodnou! Jediným správným opatřením je tedy: odstranit produkty kyselého metabolismu výměnou vody.

Snížení. V podstatě platí, že čím nižší je uhličitanové tvrdost vody, tím snadněji lze snížit hodnotu pH!

Přídavky minerálních kyselin (kyselina chlorovodíková, kyselina fosforečná atd.) nebo přípravků s „mínusovým pH“ (NaH₂PO₃, KHSO₄, hydrogenftalát draselný atd.) jsou akvaristická špatná praxe, a proto je třeba je odmítnout! V přírodních vodách se tyto látky nevyskytují v takovém množství, tj. obyvatelé akvária na ně nejsou vůbec zvyklí. Kromě toho zejména minerální kyseliny ničí přirozený (!) pH pufr KH-CO₂, čímž se hodnota pH stává velmi nestabilní a může se snadno vymknout kontrole. Připomínáme: fyziologicky není rozhodující pouze samotná hodnota pH, ale především látky, kterými je tvořena!

Pro akvaristy jsou vhodné dvě metody, a to filtrace pomocí rašeliny nebo zvýšení obsahu CO2. Obě metody v zásadě používá i příroda!

Filtrování přes rašelinu. Při filtraci přes rašelinu se snižuje nejen hodnota pH, ale také celková a uhličitanové tvrdosti. Potřebné množství rašeliny se musí stanovit metodou pokusu a omylu, protože rašelina je přírodní produkt, a její vlastnosti se proto mohou v širokém rozmezí lišit.

Zvýšení obsahu CO₂. Oxid uhličitý (CO₂) je nezbytnou součástí veškeré akvarijní vody, protože jednak je nejdůležitější rostlinnou živinou ze všech, jednak tvoří s uhličitanovou tvrdostí (KH) důležitý přirozený pufr pH. Čím nižší je uhličitanové tvrdost (KH) vody, tím větší je účinek CO₂ na snížení pH. Potřebné množství CO₂ v závislosti na KH lze snadno zjistit z „Výpočtové tabulky KH-CO₂-pH“.

Literatura

GEISLER, R. und ANNIBAL, R. (1984): Ökologie des Cardinal-Tetra Paracheirodon axelrodi im Stromgebiet des Rio Negro/ Brasilien sowie zuchtrelevante Faktoren. Amazoniana IX, Seite 53-86, Kiel.

KRAUSE, H.-J. (1988): Wasseranalysen in den Tropen und ihre Tücken. DATZ 41, Seite 41-43 und 138-140, Reimar Hobbing Verlag.

PUTZIEN, J. (1989): pH-Fibel, Einführung in die pH- und Redox-Meßtechnik. Herausgeber: Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH (WTW), Weilheim.

RÖMER, W.(1987): Paracheirodon axelrodi: Ein Unkraut Amazoniens? DATZ 40, Seite 535, Reimar Hobbing Verlag.

RUBIN, D.A. (1985): PH and Fish Sex Ratios. Copeia

WERNER, U. (1986): pH-Wert und Geschlechterverteilung bei Fischen. Aquarien- Magazin 20, Seite 159.