4 - La triade: lo squilibrio ionico

 

La triade: lo squilibrio ionico

Giunti alla ultima sessione del corso facciamo finalmente chiarezza su questo sconosciuto. 

Ormai molto spesso sentiamo parlare del temibile squilibrio ionico…. queste due semplici parole incutono terrore in tutti gli acquariofili, ma alla fine abbiamo capito effettivamente di cosa stiamo parlando?

Capita ormai sempre più frequentemente leggere post del tipo "NO! non aggiungere questo perché ti porta lo squilibrio ionico!" oppure "Ho animali in sofferenza, potrebbe essere colpa di uno squilibrio ionico?"

Cerchiamo quindi di fare chiarezza e soprattutto di prevenire e predire il problema (si esatto è prevedibile e anche stimabile!). Entriamo nel vivo del discorso cercando intanto di spiegare e definire lo "squilibrio chimico".

Dall'etimologia della parola, possiamo affermare che lo squilibrio chimico è: una sostanziale divergenza delle concentrazioni e dei loro rapporti nei vari elementi che sono presenti in acqua di mare. 

Infatti l'acqua di mare ha una composizione dei vari elementi costante e stabile e soprattutto mantiene inalterati i rapporti tra le varie specie ioniche che sono quindi i medesimi in tutti i mari del mondo, esistono piccole variazioni solo nella salinità a secondo del luogo geologico in cui si trova (essenzialmente dovuti all'evaporazione a cui è sottoposto il mare e al ricambio con oceani aperti, vedi esempio mar morto e mar mediterraneo) ma i rapporti dei vari costituenti sono comunque sempre rispettati.

Di seguito i principali elementi presenti in acqua di mare:

 

fig.1 principali elementi chimici in acqua di mare

Se eseguiamo la somma, vediamo che da soli rappresentano praticamente la totalità dei 35 PSU (attenzione i PSU sono in g/Kg) di tutti i sali presenti ed è per questo che vengono chiamati macroelementi.

Lo squilibrio ionico si verifica quando ci sono delle variazioni non di tutti i componenti in modo analogo (esempio dovuto a una diluizione) ma quando vengono aggiunti o tolti singoli elementi dal sistema vasca.

Ma quali sono i casi più frequenti che portano allo squilibrio ionico?

La risposta è semplice, siamo noi! anche se fatto in buona fede.

Infatti, l'unico modo per squilibrare il sistema è l'aggiunta di additivi protratti e cospicui nel tempo (sempre assumendo di utilizzare un buon sale) e adesso vediamo il perchè....

Le nostre vasche consumano principalmente carbonati/bicarbonati e calcio per la costruzione degli scheletri del corallo stesso. Questo è facilmente immaginabile vedendo la formula della calcite/aragonite che è appunto CaCO3 e dove, nel processo di sedimentazione e scheletrizzazione, in percentuali variabili, gli ioni Ca vengono sostituiti soavemente, e quindi inglobati nella struttura cristallina, anche da stronzio e magnesio.

Ne risulta quindi un consumo di questi elementi in vasca, che devono essere reintegrati attraverso appositi buffer e/o balling e qua nasce il problema...., la maggior parte dei buffer utilizzati in vasca e commercializzati, infatti, derivano da sali inorganici e quindi, composti da uno ione e un controione; di seguito i sali più comunemente usati:

-buffer Calcio: cloruro di calcio formula CaCl2

-buffer magnesio: cloruro di magnesio MgCl2

-buffer KH: carbonato/bicarbonato di sodio Na2CO3/NaHCO3

-buffer stronzio: cloruro di stronzio SrCl2

Come si può vedere, se togliamo gli ioni che interessano a noi (calcio, magnesio, carbonati e stronzio) restano inutilizzati il controione di provenienza ovvero sodio e cloruro poiché in vasca, questi due elementi né reagiscono né si consumano, provocando un innalzamento della salinità ma solo dovuto a questi due singoli ioni e non alla totalità degli elementi presenti in acqua di mare. L'acquariofilo vedendo l'incremento della salinità, procede al ripristino del corretto valore con osmosi, ma questa azione porta certamente a mantenere la salinità al corretto valore ma anche ad una diminuzione di tutti gli altri elementi presenti per effetto diluizione.

Vediamo con un esempio pratico e stimiamo l'entità della problematica.

Ammettiamo di avere una vasca di 100 litri e dove in un determinato periodo di tempo i coralli hanno incrementato il loro scheletro per un valore di 500 grammi di CaCO3 e che in tutto questo lasso di tempo abbiamo bufferato peroiodicamente per mantenere stabile la triade.

Semplificando il calcolo e considerando solo il consumo di calcio e carbonati, per ottenere 500 grammi di CaCO3 utilizzando carbonato di sodio e cloruro di calcio, abbiamo che:

Na2CO3 + CaCl2 --> CaCO3 + 2NaCl

Quindi serviranno 529 grammi di carbonato di sodio e 554 grammi di cloruro di calcio che produrranno oltre ai 500 grammi di CaCO3 (scheletro corallo) anche 584 grammi di cloruro di sodio (precisamente 229,8 g di sodio e 354,2 di cloruro) che rimarranno in soluzione andando ad aumentare la salinità totale. (vedi tabella fig 2). 

fig. 2 tabella

L'acquariofilo man mano che integra con buffer la sua vasca noterà nel tempo un aumento di salinità, come si può notare facendo semplicemente la somma dei singoli elementi in tabella  (approssimata senza considerare le variazioni di densità) e che quindi provvederà a ripristinare mediante sostituzioni parziali con osmosi e riportando il valore della salinità a quello iniziale.

fig. 3 tabella

Ripristinando il corretto valore di salinità si può notare che questo ha avuto si risoluzione sulla salinità, ma anche un effetto diluizione su tutti gli altri componenti, provocando il famoso squilibrio ionico.

Questo problema viene risolto, con l'utilizzo di ottimi balling e correttamente bilanciati, infatti un buon balling dovrebbe fornire anche tutti gli altri composti per bilanciare il dosaggio in surplus del sodio e del cloruro e questi sono divisi nei due/tre/quattro flaconi del balling stesso.

Ecco quindi spiegato, il motivo perchè i balling bilanciati dovrebbero essere dosati in egual quantità.

fig. 4 Balling

Possiamo fare anche altre considerazioni, ovvero che i cambi di acqua limitano e contrastano questo effetto (quindi in vasche con pochi coralli, dove abbiamo basso consumo della triade, possiamo permetterci di utilizzare solo buffer e non balling, purché si adottino semplici e classici cambi di acqua).

Questo effetto non c'è utilizzando il reattore di calcio (infatti viene sfruttata l'acidificazione della CO2 per sciogliere il media senza immettere controioni scomodi).

Per valutare lo stato della propria vasca a questo fenomeno, il miglior elemento da tenere monitorato è lo zolfo in quanto presente in discrete quantità e per la quasi totalità sotto forma di solfati (SO4--) questo è quasi un inerte in vasca o perlomeno quasi sempre nei berlinesi un pò meno nelle vasche con DSB in quanto negli strati profondi potrebbe riuscire (per opera di batteri solforiduttori) a farlo precipitare sotto forma di solfuri (classiche zone nere nel DSB).