أهم خمسة معايير جودة المياه

الأكسجين

الأكسجين ضروري لجميع الكائنات الحية الثلاثة المشاركة في علم الأحياء المائية؛ والنباتات والأسماك والبكتيريا النتروية تحتاج جميعها إلى الأكسجين للعيش. ويصف مستوى DO كمية الأكسجين الجزيئي داخل الماء، ويقاس بالملليغرام لكل لتر. إنها معلمة جودة المياه التي لها تأثير فوري وجذر على أكوابونيكش. وفي الواقع، قد تموت الأسماك في غضون ساعات عند تعرضها لمستوى منخفض في خزانات الأسماك. وبالتالي، فإن ضمان مستويات كافية من DO أمر بالغ الأهمية بالنسبة إلى الأحياء المائية. على الرغم من أن مراقبة مستويات DO مهمة للغاية، إلا أنها قد تكون صعبة لأن أجهزة قياس DO الدقيقة يمكن أن تكون مكلفة للغاية أو يصعب العثور عليها. وكثيراً ما يكفي أن تعتمد الوحدات الصغيرة الحجم عوضاً عن ذلك على الرصد المتكرر لسلوك الأسماك ونمو النباتات، وضمان تدفق مضخات المياه والهواء باستمرار وتهوية المياه.

يذوب الأكسجين مباشرة في سطح الماء من الغلاف الجوي. في الظروف الطبيعية، يمكن للأسماك البقاء على قيد الحياة في مثل هذه المياه، ولكن في أنظمة الإنتاج المكثفة ذات الكثافة السمكية العالية، فإن هذا القدر من انتشار DO غير كاف لتلبية متطلبات الأسماك والنباتات والبكتيريا. ومن ثم، فإن الأمر يحتاج إلى تكملة من خلال استراتيجيات إدارية. و تتمثل استراتيجيتيتان لل أحياء المائية الصغيرة في استخدام مضخات المياه لخلق تدفق ديناميكي لل مياه, و استخدام أجهزة التهوية التي تنتج فقاعات الهواء في الماء. حركة المياه والتهوية هما جانبان حاسمان لكل وحدة أكوابونية، ولا يمكن المبالغة في التأكيد على أهميتهما. وتناقش هذه المواضيع، بما في ذلك أساليب التصميم والتكرار، بمزيد من التفصيل في الفصل 4. مستويات DO المثلى لكل كائن حي للازدهار هي 5-8 ملغم/لتر (الشكل 3.3). بعض أنواع الأسماك، بما في ذلك سمك الشبوط والبلطي، يمكن أن تتحمل مستويات DO منخفضة تصل إلى 2-3 ملغم/لتر، ولكن من الأسلم أن تكون مستويات أعلى بالنسبة للأحياء المائية، حيث أن الكائنات الثلاثة جميعها تتطلب استخدام DO في الماء.

درجة حرارة الماء و DO لها علاقة فريدة من نوعها يمكن أن تؤثر على إنتاج الأغذية المائية. مع ارتفاع درجة حرارة الماء، تنخفض قابلية ذوبان الأكسجين. ضع طريقة أخرى، تنخفض قدرة الماء على الاحتفاظ بـ DO مع زيادة درجة الحرارة؛ يحمل الماء الدافئ

أقل من الأكسجين من الماء البارد (الشكل 3.4). على هذا النحو، فمن المستحسن زيادة التهوية باستخدام مضخات الهواء في المواقع الدافئة أو خلال أحر الأوقات من السنة، وخاصة إذا كان تربية الأسماك الحساسة.

درجة الحموضة

معرفة عامة من الأس الهيدروجيني مفيدة لإدارة أنظمة أكوابونك. الرقم الهيدروجيني للحل هو مقياس لكيفية الحمضية أو الأساسية الحل على مقياس يتراوح من 1 إلى 14. الرقم الهيدروجيني البالغ 7 محايد؛ أي شيء أقل من 7 هو حمضي، في حين أن أي شيء فوق 7 هو أساسي. يتم تعريف مصطلح الرقم الهيدروجيني على أنه كمية أيونات الهيدروجين (H⁺) في محلول؛ والمزيد من أيونات الهيدروجين، وأكثر حمضية.

ويتضح الشكل 3.5 جانبان مهمان لمقياس الأس الهيدروجيني.

• مقياس الأس الهيدروجيني سالب؛ الرقم الهيدروجيني البالغ 7 يحتوي على أيونات هيدروجين أقل من الرقم الهيدروجيني البالغ 6.

• مقياس الأس الهيدروجيني هو لوغاريتمي؛ الرقم الهيدروجيني البالغ 7 لديه أيونات الهيدروجين أقل 10 مرات من الرقم الهيدروجيني 6، و 100 مرة أقل من الرقم الهيدروجيني 5، و 1 000 مرة أقل من الرقم الهيدروجيني 4.

على سبيل المثال، إذا تم تسجيل الرقم الهيدروجيني لوحدة أكوابونية على أنها 7، وبعد ذلك يتم تسجيل القيمة على أنها 8، فإن الماء الآن لديه عشرة أضعاف أيونات المرتبطة بحرية H⁺ لأن المقياس سالب ولوغاريتمي. من المهم أن تكون على بينة من الطبيعة اللوغاريتمية لمقياس الأس الهيدروجيني لأنه ليس بالضرورة بديهية. بالنسبة للمثال السابق، إذا أظهرت قراءة لاحقة أن الرقم الهيدروجيني هو 9، فإن المشكلة ستكون أسوأ 100 مرة، وبالتالي فرط الحرجة، بدلا من مجرد أن تكون أسوأ مرتين.

أهمية الأس الهيدروجيني

درجة الحموضة من الماء له تأثير كبير على جميع جوانب أكوابونيكش، وخاصة النباتات والبكتيريا. بالنسبة للنباتات، يتحكم الرقم الهيدروجيني في وصول النباتات إلى المغذيات الدقيقة والكبيرة. عند درجة الحموضة 6.0-6.5، تكون جميع العناصر الغذائية متاحة بسهولة، ولكن خارج هذا النطاق يصبح من الصعب على النباتات الوصول إليها. في الواقع، يمكن أن يؤدي الرقم الهيدروجيني البالغ 7.5 إلى نقص المغذيات في الحديد والفوسفور والمنغنيز. وتُعرف هذه الظاهرة باسم تأمين المغذيات وتناقش في الفصل 6.

تعاني بكتيريا النتريفينغ من صعوبة أقل من الرقم الهيدروجيني 6، وتقلل قدرة البكتريا على تحويل الأمونيا إلى نترات في ظروف الأس الهيدروجيني الحمضية المنخفضة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الترشيح الحيوي، ونتيجة لذلك البكتيريا تقلل من تحويل الأمونيا إلى نترات، ومستويات الأمونيا يمكن أن تبدأ في الزيادة، مما يؤدي إلى نظام غير متوازن مرهقة للكائنات الأخرى.

ولل أسماك نطاقات تحمل محددة لل درجة الحموضة أيضا, و لكن معظم الأسماك المستخدمة في الأحياء المائية لها نطاق تحمل الأس الهيدروجيني يتراوح بين 6.0-8.5. ومع ذلك، يؤثر الرقم الهيدروجيني على سمية الأمونيا على الأسماك، مع ارتفاع درجة الحموضة مما يؤدي إلى زيادة السمية. ويناقش هذا المفهوم بمزيد من الاستفاضة في القسم 3-4. في الختام، الماء أكوابونك المثالي هو حمضية قليلا، مع مجموعة الرقم الهيدروجيني الأمثل من 6-7. وسيحافظ هذا النطاق على عمل البكتيريا على قدرة عالية، مع السماح للنباتات بالوصول الكامل إلى جميع المغذيات الدقيقة والكبيرة الأساسية. وتتطلب قيم الأس الهيدروجيني بين 5.5 و7.5 عناية الإدارة ومعالجتها من خلال وسائل بطيئة ومقيسة، والتي نوقشت في القسم 3.5 وفي الفصل 6. ومع ذلك، فإن الرقم الهيدروجيني الذي يقل عن 5 أو أكثر من 8 يمكن أن يصبح بسرعة مشكلة حرجة للنظام الإيكولوجي بأكمله، وبالتالي يلزم إيلاء اهتمام فوري.

وهناك العديد من العمليات البيولوجية والكيميائية التي تجري في نظام الأحياء المائية التي تؤثر على درجة الحموضة في الماء، وبعضها أكثر أهمية من غيرها، بما في ذلك: عملية النترجة؛ وكثافة تخزين الأسماك؛ والعوالق النباتية.

عملية النترجة

عملية النتريكتيون من البكتيريا يقلل بشكل طبيعي من درجة الحموضة في نظام أكوابونك. يتم إنتاج تركيزات ضعيفة من حمض النيتريك من عملية النتريك حيث تقوم البكتيريا بتحرير أيونات الهيدروجين أثناء تحويل الأمونيا إلى نترات. مع مرور الوقت، فإن نظام أكوابونك تصبح تدريجيا أكثر حمضية في المقام الأول نتيجة لهذا النشاط البكتيري.

كثافة تخزين الأسماك

التنفس، أو التنفس، من الأسماك تطلق ثاني أكسيد الكربون (CO₂) في الماء. هذا ثاني أكسيد الكربون يخفض الرقم الهيدروجيني لأن ثاني أكسيد الكربون يتحول بشكل طبيعي إلى حمض كربوني (H₂CO₃) عند ملامسة الماء. وكلما ارتفعت كثافة تخزين الأسماك في الوحدة، سيتم إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي خفض مستوى الرقم الهيدروجيني العام. يتم زيادة هذا التأثير عندما تكون الأسماك أكثر نشاطا، مثل في درجات حرارة أكثر دفئا.

العوالق النباتية

التنفس بواسطة الأسماك يقلل من درجة الحموضة عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الماء. على العكس من ذلك، فإن التمثيل الضوئي للعوالق والطحالب والنباتات المائية يزيل ثاني أكسيد الكربون من الماء ويرفع الرقم الهيدروجيني. ويتبع تأثير الطحالب على الأس الهيدروجيني نمطًا يوميًا، حيث ترتفع درجة الحموضة خلال النهار حيث تقوم النباتات المائية بالتوليف الضوئي وإزالة حمض الكربوني، ثم تسقط بين عشية وضحاها بينما تستمتع النباتات وتحرر حمض الكربونك. ولذلك، فإن الرقم الهيدروجيني هو في الحد الأدنى عند شروق الشمس والحد الأقصى عند غروب الشمس. وفي النظم القياسية لمياه الصرف الصحي (RAS) أو المائية، تكون مستويات العوالق النباتية منخفضة عادة، وبالتالي لا تتأثر دورة الأس الهيدروجيني اليومية. ومع ذلك، فإن بعض تقنيات الاستزراع المائي، مثل الاستزراع المائي في الأحواض وبعض تقنيات تربية الأسماك، تستخدم العوالق النباتية عمداً، ولذلك ينبغي اختيار وقت الرصد بحكمة.

درجة الحرارة

درجة حرارة الماء تؤثر على جميع جوانب أنظمة أكوابونك. وبشكل عام، فإن نطاق التسوية العام هو 18-30 درجة مئوية، ولدرجة الحرارة تأثير على DO وكذلك على سمية (التأين) الأمونيا؛ ودرجات الحرارة المرتفعة أقل من DO والأمونيا (السامة) الأكثر نقابية. أيضا، يمكن لدرجات الحرارة العالية تقييد امتصاص الكالسيوم في النباتات. وينبغي اختيار مزيج من الأسماك والنباتات لتتناسب مع درجة الحرارة المحيطة لموقع النظم، وتغيير درجة حرارة الماء يمكن أن يكون كثيفة الاستخدام للطاقة ومكلفة للغاية. تزدهر أسماك المياه الدافئة (مثل البلطي، سمك الشبوط الشائع، سمك السلور) والبكتيريا النتروية في درجات حرارة أعلى من 22-29 درجة مئوية، وكذلك بعض الخضروات الشعبية مثل البامية والملفوف الآسيوي والريحان. وعلى النقيض من ذلك، تنمو بعض الخضروات الشائعة مثل الخس والسلق السويسري والخيار بشكل أفضل في درجات حرارة أكثر برودة تتراوح بين 18 و26 درجة مئوية، ولن تتسامح أسماك المياه الباردة مثل سمك السلمون المرقط مع درجات حرارة أعلى من 18 درجة مئوية. على إنتاج النباتات و الأسماك, على التوالي, و التذييل 1 لل حصول على معلومات رئيسية متزايدة عن 12 خضروات شعبية.

على الرغم من أنه من الأفضل اختيار النباتات والأسماك التي تم تكييفها بالفعل مع المناخ المحلي، هناك تقنيات الإدارة التي يمكن أن تقلل من تقلبات درجات الحرارة وتمديد موسم النمو. الأنظمة هي أيضا أكثر إنتاجية إذا كانت تقلبات درجات الحرارة اليومية، ليلا إلى نهارًا، ضئيلة. لذلك، يجب حماية سطح الماء نفسه، في جميع خزانات الأسماك والوحدات المائية والمرشحات الحيوية، من الشمس باستخدام هياكل الظل. وبالمثل، يمكن حماية الوحدة حراريًا باستخدام العزل ضد درجات الحرارة الليلية الباردة أينما تحدث. وبدلاً من ذلك، هناك طرق لتسخين الوحدات المائية بشكل سلبي باستخدام الدفيئات أو الطاقة الشمسية باستخدام أنابيب زراعية ملفوفة، وهي أكثر فائدة عندما تكون درجات الحرارة أقل من 15 درجة مئوية؛ ويرد وصف لهذه الطرق بمزيد من التفصيل في الفصلين 4 و9.

ومن الممكن أيضا اعتماد استراتيجية لإنتاج الأسماك لتلبية الفروق في درجات الحرارة بين الشتاء والصيف، وخاصة إذا كان متوسط درجات الحرارة في فصل الشتاء أقل من 15 درجة مئوية لأكثر من ثلاثة أشهر. وبشكل عام، يعني هذا أن الأسماك والنباتات المكيفة على البارد تزرع خلال فصل الشتاء، ويتم تغيير النظام إلى أسماك ونباتات ذات مياه دافئة مع ارتفاع درجات الحرارة مرة أخرى في فصل الربيع. إذا لم تكن هذه الطرق ممكنة خلال مواسم الشتاء الباردة، فمن الممكن أيضًا ببساطة حصاد الأسماك والنباتات في بداية فصل الشتاء وإغلاق الأنظمة حتى الربيع. خلال مواسم الصيف مع درجات حرارة دافئة للغاية (أكثر من 35 درجة مئوية)، من الضروري اختيار الأسماك والنباتات المناسبة لتنمو (انظر الفصلين 6 و7) وتظليل جميع الحاويات ومساحة نمو النبات.

مجموع النيتروجين: الأمونيا، النتريت، النترات

النيتروجين هو رابع معلمة حاسمة لجودة المياه. مطلوب من قبل كل الحياة، وجزء من جميع البروتينات. يدخل النيتروجين في الأصل إلى نظام أكوابوني من علف الأسماك، وعادة ما يطلق عليه اسم البروتين الخام ويقاس كنسبة مئوية. يتم استخدام بعض هذا البروتين من قبل الأسماك للنمو، والباقي يتم تحريره من قبل الأسماك كنفايات. هذه النفايات هي في الغالب في شكل الأمونيا (NH₃) ويتم إطلاقها من خلال الخياشيم والبول. كما يتم إطلاق النفايات الصلبة، يتم تحويل بعضها إلى الأمونيا عن طريق النشاط الميكروبي. ثم يتم نترات هذه الأمونيا بواسطة البكتيريا، التي نوقشت في القسم 2-1، وتحويلها إلى النتريت (رقم₂^-) والنترات (رقم₃^-). و النفايات النيتروجينية سامة لل أسماك عند تركيزات معينة, على الرغم من أن الأمونيا و النتريت أكثر سمية بنسبة 100 مرة تقريبا من النترات. وعلى الرغم من أن مركبات النيتروجين سامة للأسماك، إلا أن مركبات النيتروجين مغذية للنباتات، وهي في الواقع العنصر الأساسي للأسمدة النباتية. يمكن استخدام جميع أشكال النيتروجين الثلاثة (NH₃، NO₂^{- و NO₃-} ) من قبل النباتات، ولكن النترات هي الأكثر سهولة. وينبغي أن تكون مستويات الأمونيا والنتريت قريبة من الصفر، أو على الأكثر 0.25-1.0 ملغم/لتر، في وحدة أكوابونية تعمل بكامل طاقتها مع الترشيح الأحيائي الكافي. يجب أن تقوم البكتيريا الموجودة في المرشح الحيوي بتحويل جميع الأمونيا والنتريت تقريبًا إلى نترات قبل حدوث أي تراكم.

تأثيرات الأمونيا العالية

الأمونيا سامة للأسماك. يمكن أن يظهر البلطي والكارب أعراض التسمم بالأمونيا عند مستويات منخفضة تصل إلى 1.0 ملغم/لتر. وسيؤدي التعرض لفترات طويلة عند هذا المستوى أو فوقه إلى إلحاق ضرر بالجهاز العصبي المركزي للأسماك والخياشيم، مما يؤدي إلى فقدان التوازن وضعف التنفس والتشنجات. الأضرار التي لحقت الخياشيم، والتي غالبا ما يتضح من اللون الأحمر والالتهاب على الخياشيم، سوف تحد من الأداء الصحيح للعمليات الفسيولوجية الأخرى، مما يؤدي إلى جهاز المناعة قمع والموت في نهاية المطاف. وتشمل الأعراض الأخرى الشرائط الحمراء على الجسم والخمول واللهث على السطح للهواء. وفي المستويات الأعلى من الأمونيا، تكون الآثار فورية ويمكن أن تحدث العديد من الوفيات بسرعة. ومع ذلك، فإن انخفاض المستويات على مدى فترة طويلة يمكن أن يؤدي إلى إجهاد الأسماك، وزيادة حالات الإصابة بالأمراض، وزيادة فقدان الأسماك.

وكما نوقش أعلاه، تعتمد سمية الأمونيا في الواقع على كل من الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة، حيث أن ارتفاع درجة الحموضة ودرجة حرارة الماء يجعل الأمونيا أكثر سمية. كيميائيا، يمكن أن توجد الأمونيا في شكلين في الماء، المؤين والنقابي. معا، ويسمى هذان الشكلان معا مجموع النيتروجين الأمونيا (تان)، ومجموعات اختبار المياه غير قادرة على التمييز بين الاثنين. في الظروف الحمضية، ترتبط الأمونيا مع أيونات الهيدروجين الزائدة (الرقم الهيدروجيني المنخفض يعني تركيز عال من H⁺) ويصبح أقل سمية. ويسمى هذا الشكل المتأين الأمونيوم. ومع ذلك، في الظروف الأساسية (درجة الحموضة العالية، فوق 7)، لا توجد ما يكفي من أيونات الهيدروجين والأمونيا لا تزال في حالتها أكثر سمية، وحتى مستويات منخفضة من الأمونيا يمكن أن تكون مرهقة للغاية للأسماك. وتتفاقم هذه المشكلة في ظروف المياه الدافئة.

نشاط البكتيريا النتريفينغ ينخفض بشكل كبير عند مستويات عالية من الأمونيا. الأمونيا يمكن أن تستخدم كعامل مضاد للجراثيم، وعلى مستويات أعلى من 4 ملغ/لتر أنها سوف تمنع وتقلل بشكل كبير من فعالية البكتيريا النتريفينغ. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تدهور الوضع بشكل أسي عندما تطغى النشادر على مرشح بيولوجي صغير الحجم، وتموت البكتيريا وزيادة الأمونيا أكثر من ذلك.

تأثيرات النتريت العالي

النتريت هو سامة للأسماك. وعلى غرار الأمونيا، يمكن أن تنشأ مشاكل في صحة الأسماك مع تركيزات منخفضة تصل إلى 0.25 ملغم/لتر. ^{يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات النيتروجين₂على الفور إلى وفيات سريعة للأسماك.} ومرة أخرى، حتى المستويات المنخفضة على مدى فترة طويلة يمكن أن تؤدي إلى زيادة إجهاد الأسماك والمرض والوفاة.

المستويات السمية لأكسيد النيتروجين₂^- تمنع انتقال الأكسجين داخل مجرى الدم للأسماك، مما يؤدي إلى تحويل الدم إلى لون بني الشوكولاتة ويُعرف أحياناً باسم «مرض الدم البني». ويمكن رؤية هذا التأثير في خياشيم الأسماك كذلك. وتظهر الأسماك المصابة أعراض مشابهة للتسمم بالأمونيا، لا سيما عندما يبدو أن الأسماك محرومة من الأوكسجين، حيث ينظر إليها يلهث على السطح حتى في الماء مع تركيز عال من DO. ويغطي الفصل السابع صحة الأسماك بمزيد من التفصيل.

تأثيرات النترات العالية

النترات هي أقل سمية بكثير من الأشكال الأخرى من النيتروجين. هذا هو الشكل الأكثر سهولة من النيتروجين للنباتات، وإنتاج النترات هو هدف المرشح الحيوي. و يمكن لل أسماك أن تتحمل مستويات تصل إلى 300 ملغم/لتر, مع تحمّل بعض الأسماك مستويات تصل إلى 400 ملغم/لتر. وسيكون للمستويات العالية (\ > 250 ملغ/لتر) تأثير سلبي على النباتات، مما يؤدي إلى النمو الخضري المفرط والتراكم الخطير للنترات في الأوراق، وهو أمر خطير على صحة الإنسان. فمن المستحسن الحفاظ على مستويات النترات عند 5-150 ملغم/لتر وتبادل المياه عندما تصبح المستويات أعلى.

صلابة الماء

المعلمة النهائية لجودة المياه هي صلابة المياه. هناك نوعان رئيسيان من الصلابة: الصلابة العامة (GH)، وصلابة الكربونات (KH). الصلابة العامة هي مقياس للأيونات الموجبة في الماء. صلابة الكربونات، والمعروفة أيضا باسم القلوية، هو مقياس لقدرة التخزين المؤقت للمياه. النوع الأول من الصلابة ليس له تأثير كبير على عملية أكوابونك، ولكن KH لديه علاقة فريدة مع الرقم الهيدروجيني الذي يستحق المزيد من التفسير.

صلابة عامة

الصلابة العامة هي أساسا كمية الكالسيوم (Ca²⁺)، المغنيسيوم (Mg²⁺)، وبدرجة أقل، الحديد (Fe⁺) أيونات الموجودة في الماء. ويقاس بأجزاء في المليون (أي ما يعادل ملليغرام لكل لتر). وتوجد تركيزات عالية من غازات الدفيئة في مصادر المياه مثل مستودعات المياه الجوفية القائمة على الحجر الجيري و/أو قيعان الأنهار، حيث أن الحجر الجيري يتكون أساسا من كربونات الكالسيوم (Caco₃). كل من أيونات Ca^{2+ و Mg 2+} هي مغذيات نباتية أساسية، ويتم تناولها من قبل النباتات مع تدفق المياه من خلال المكونات المائية. مياه الأمطار لديها صلابة المياه منخفضة لأن هذه الأيونات غير موجودة في الغلاف الجوي. ويمكن أن يكون الماء العسر مصدراً مفيداً للمغذيات الدقيقة للأكوابونيات المائية، وليس له أي آثار صحية على الكائنات الحية. في الواقع، وجود الكالسيوم في الماء يمكن أن يمنع الأسماك من فقدان الأملاح الأخرى ويؤدي إلى مخزون أكثر صحة.

صلابة الكربونات أو القلوية

صلابة الكربونات هي الكمية الإجمالية للكربونات (CO₃^2-) والبيكربونات (HCO₃^-) الذائبة في الماء. ويقاس أيضا بالملليغرام من كاكو₃ للتر الواحد.

و بصفة عامة, تعتبر المياه عالية KH عند مستويات 121-180 ملغم/لتر. و عادة ما يكون لل مياه المستمدة من آبار/مستودعات المياه الجوفية ذات الحجر الجيري صلابة عالية من الكربونات تبلغ حوالي 150-180 ملغم/لتر.

صلابة الكربونات في الماء لها تأثير على مستوى الأس الهيدروجيني. ببساطة، يعمل خ كعازلة (أو مقاومة) لخفض الرقم الهيدروجيني. سوف كربونات وبيكربونات الموجودة في الماء ربط أيونات H⁺ الصادرة عن أي حمض، وبالتالي إزالة هذه أيونات H⁺ الحرة من الماء. لذلك، سيبقى الرقم الهيدروجيني ثابتًا حتى مع إضافة أيونات H⁺ الجديدة من الحمض إلى الماء. هذا التخزين المؤقت KH مهم، لأن التغيرات السريعة في الرقم الهيدروجيني هي مرهقة للنظام البيئي أكوابوني بأكمله. وتولد عملية النتريك حمض النيتريك (HNO₃)، كما نوقش في القسم 3-2-2، الذي يتم فصله في الماء في مكوناته وهما أيونات الهيدروجين (H⁺) والنترات (NO₃^-)، ويستخدم الأخير كمصدر للمغذيات للنباتات. ومع ذلك، مع KH كافية المياه لا تصبح في الواقع أكثر حمضية. وإذا لم تكن هناك كربونات وبيكربونات في الماء، فإن الرقم الهيدروجيني سينخفض بسرعة في وحدة أكوابونك. وكلما زاد تركيز KH في الماء، كلما كان ذلك بمثابة مخزن مؤقت للدرجة الحموضة للحفاظ على استقرار النظام ضد التحمض الناجم عن عملية النتريكاتيون.

يصف القسم التالي هذه العملية بمزيد من التفصيل. إنها عملية معقدة إلى حد ما، ولكن من المهم أن نفهم بالنسبة للممارسين المائية (أو غيرها من الثقافات الأقل تربة) حيث تكون المياه المتاحة صعبة للغاية بطبيعة الحال (وهذا هو الحال عادة في المناطق ذات الحجر الجيري أو حجر الأساس الطباشير)، حيث سيصبح التلاعب بالرقم الهيدروجيني جزءًا حيويًا من إدارة الوحدة. القسم 3.5 يحتوي على تقنيات محددة لمعالجة الأس الهيدروجيني. وسيدرج الملخص التالي للوصف الموسع ما هو ضروري لجميع الممارسين لمعرفة ما يتعلق بالصلابة.

كما ذكر أعلاه، فإن النتريكتيون المستمر في وحدة أكوابونك ينتج حمض النيتريك ويزيد من عدد أيونات H⁺ ، مما يقلل من درجة الحموضة في الماء. إذا لم تكن هناك كربونات أو بيكربونات لتفريغ أيونات H⁺ في الماء، فسوف ينخفض الرقم الهيدروجيني بسرعة مع إضافة المزيد من أيونات H⁺ إلى الماء. كربونات وبيكربونات، كما هو مبين في الشكل 3.6، ربط أيونات الهيدروجين (H⁺) الصادرة من حمض النيتريك والحفاظ على درجة الحموضة ثابتة من خلال موازنة فائض H⁺مع إنتاج حمض الكربونك، وهو حمض ضعيف جدا. لا تزال أيونات H⁺ مرتبطة بالمركب وليست حرة في الماء. ويبين الشكل 3.7 بمزيد من التفصيل عملية الترابط التي تحدث مع حمض النيتريك.

من الضروري أن يكون تركيز معين من KH موجود في جميع الأوقات في الماء، لأنه يمكن تحييد الأحماض التي تم إنشاؤها بشكل طبيعي والحفاظ على درجة الحموضة ثابتة. وبدون KH كاف، يمكن أن تتعرض الوحدة لتغيرات سريعة في الأس الهيدروجيني من شأنها أن تكون لها آثار سلبية على النظام بأكمله، وخاصة الأسماك. ومع ذلك، KH موجود في العديد من مصادر المياه. إن تجديد الوحدة بالماء من هذه المصادر سيؤدي أيضًا إلى تجديد مستويات KH. ومع ذلك، فإن مياه الأمطار منخفضة في KH، وفي أنظمة الأمطار، من المفيد إضافة مصادر خارجية للكربونات، كما هو موضح أدناه.

ملخص النقاط الأساسية على الصلابة

الصلابة العامة (GH) هو قياس الأيونات الإيجابية، وخاصة الكالسيوم والمغنيسيوم.

تقيس صلابة الكربونات (KH) تركيز الكربونات والبيكربونات التي تحافظ على درجة الحموضة (تخلق مقاومة لتغير الرقم الهيدروجيني). يمكن تصنيف الصلابة على طول مقياس صلابة المياه كما هو موضح أدناه:

المستوى الأمثل لكلا النوعين صلابة لأكوابونيكش حوالي 60-140 ملغ/لتر. ليس من الضروري التحقق من المستويات في الوحدة، ولكن من المهم أن يكون للمياه المستخدمة لتجديد الوحدة تركيزات كافية من KH لمواصلة تحييد حمض النيتريك المنتج خلال عملية النتريك ولعزل الرقم الهيدروجيني عند مستواه الأمثل (6-7).

| تصنيف صلابة المياه | **ملغ/لتر | | — | — | | لينة | 0-60 ملغ/لتر | | من الصعب معتدل | 60-120 ملغ/لتر | | الثابت | 120-180 ملغ/لتر | | من الصعب جدا |\ > 180 ملغ/لتر |

• المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *