Calidad de Agua: pH

En el primero de los post que realicé, quedó como deuda continuar hablando de calidad de agua… y como no hay plazo que no se venza y deuda que no se pague… aquí va otro post respecto a este tema.
Lo que veremos ahora tiene que ver con el pH y cómo afecta a nuestros peces.

Primero decir que el pH es el indicador de acidez de un compuesto, en este caso del agua.  Luego, mencionar que está determinado por la relación entre el número de protones (iones H⁺) y el número de iones hidróxido (OH^-).
El pH va de valores de 0 a 14, y si el número de H⁺ es igual al número de OH^-, entonces el pH es 7 ó neutro.
En términos químicos el pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno.

pH= -log [H⁺]

A mayor [H⁺] el pH es más bajo o más ácido.  Por otra parte, si la [H⁺] es baja el pH es más alto o más básico.

El pH óptimo del agua para la acuicultura es de 6,5 a 8,5 (Timmons et al., 2002) y otros autores mencionan que para peces de cultivo es de 6 a 8 (Åtland & Bjerknes, 2009). 

En Chile el pH de las aguas varia entre 6,5 y 8,3 siendo su valor promedio 7,6 (Åtland & Bjerknes, 2009).  Y en términos generales el pH no es un gran problema para la acuicultura en Chile, ya que como se menciona el pH es bastante neutro y dentro de los valores óptimos, pero esto deja de ser cierto si las fuentes de agua son afectadas por la acción del hombre, por ejemplo.  Es normal en el sur de Chile, que la actividad agrícola incorpore cal a las tierras de cultivo y si estas escurren hacia nuestros afluentes (generalmente por acción de las lluvias) podríamos tener una alteración en el pH de nuestro cultivo.  La explotación minera es otro buen ejemplo de lo anterior, producto de los relaves el agua puede acidificarse de manera importante.
Por otra parte el ambiente puede afectar también, la actividad volcánica cerca de nuestros afluentes pueden hacer variar las condiciones rompiendo la “normalidad”.
El mayor problema con el pH es que la toxicidad de los metales disueltos y el amonio dependen de este.  Ahora bien, para que el pH tenga un efecto negativo por si solo (sin la presencia de metales tóxicos), este necesita que sea bastante bajo (pH < 4 - 4,5, según lo citado por Åtland & Bjerknes, 2009).
 Los peces eliminan CO₂ en forma gaseosa o como HCO₃^- disuelto (dependiendo del pH del agua de cultivo y la concentración de bicarbonato).  A mayor densidad de cultivo, mayor concentración de CO₂  en el agua, y conforme aumenta el CO₂ el agua se acidifica haciéndose el pH más bajo.
Existen muchos trabajos relacionados con el pH y cómo afecta los distintos estados de desarrollo de nuestros peces, a continuación menciono algunos que conozco.

1.- Un pH bajo y baja concentración de algunos metales ([Al³⁺], [Zn²⁺], [Mg²⁺ y [SO₄^2-]) reprimen la formación del espacio perivitelínico de la ova (Åtland & Bjerknes, 2009).

Fig. 2: Esquema de una ova de pez.  Se describen la ubicación del Corion, Menbrana Vitelínica, Espacio Perivitelínico y del embrión.

 

2.- Agua con bajo pH disminuye la fecundación, produce un aumento de la mortalidad y deformaciones durante la eclosión y primera alimentación (Åtland & Bjerknes, 2009).  Lo anterior se debe a que con pH <4,0 no ocurre la fecundación (Pennell y Barton, 1996).  Entre pH 4,0 y 5,0 la fertilización disminuye importantemente; con pH > 5,0 no hay efectos en la fertilidad, pero con pH 4,5 baja la motilidad espermática y con pH <4,0 no existe motilidad espermática (Daye y Glebe, 1984) lo que explicaría los problemas de fecundación mencionados por los otros autores.

3.- Juveniles de Salmo salar aumentan la glucogénesis y disminuyen la ingesta de alimentos, con la consecuente baja en el factor de condición de nuestros peces, esto con pH inferiores a 4,7 (Haya et al., 1985).

4.-  En la smoltificación, la osmolaridad plasmática y la concentración de Na⁺, Cl^-, Ca²⁺ son menores en peces expuestos a pH 4,6 respecto a otros peces mantenidos a pH 5,0 ó 5,5.  Además la actividad de ATPasa branquial ni la tolerancia a la salinidad aumentan durante la primavera en que los peces deben smoltificar cuando son expuestos a pH menores o iguales a 4,6 (Farmer et al., 1989).

5.- A pesar del pH del agua, los peces pueden regular el pH de su sangre al variar la relación entre el CO² y HCO₃^- venoso gracias a la ayuda del sistema buffer del bicarbonato (Åtland & Bjerknes, 2009).

6.- El pH esta relacionado con la velocidad de nitrificación, además de las formas de nitrógeno amoniacal ionizado y no - ionizado.  Luego controlar el pH en un RAS es crucial para el comportamiento eficiente del biofiltro (Timmons et al., 2002).

 Bueno, como revisamos el pH si afecta a nuestros peces, por ello es tan importante el monitoreo constante de la calidad de agua de nuestros cultivos, esto lo saben muy bien los colegas que trabajan en recirculación.  Para ellos es común manejar sistemas de monitoreo en línea para regular el pH del agua el que constantemente baja por el CO² producido por los peces y la actividad del biofiltro.  Lo que hacen es mantener el pH entre 7 a 7,3 (lo más usado en la industria) para lo que airean el agua para romper la tensión superficial y eliminar parte del CO², e incorporan una solución de Bicarbonato de Calcio (el que es poco soluble) o Hidróxido de Calcio a través de un sistema semi automático, cada vez que baja el pH.

Este sistema generalmente consta de una tolva o acumulador del producto a usar al cual se le incorpora agua a través de electro válvulas  asociadas a PLC que son configurados con valores de pH del sistema de monitoreo.

Los sistemas automatizados generalmente son programados a:

Set point:            7,1   
Variación:           0,2        
Alarma Máx.:     7,5        
Alarma Mín.:      6,8        

Pero ojo, el pH no debe ser ajustado más de 0,5 unidades en un día, recuerda que la escala de pH es logarítmica, luego entre un pH de 6 a 7 NO estas variando en un punto.  Recuerda variaciones violentas de pH pueden producir mortalidad masiva en cuestión de minutos.

Hasta aquí este post, recuerda que puedes hacer tus comentarios a continuación, si te gustó puedes compartir la publicación con los botones de redes sociales.  También puedes suscribirte haciendo click en G+1.

Referencias Bibliográficas

Daye, P. G. and Glebe, B. D. 1984. Fertilization success and sperm motility of Atlantic salmon (Salmo salar L.) in acidified water. Aquaculture 43 (1-3), 307-312.

Farmer, G. J., Saunders, R.L., Goff, T.R., Johnston, C.E., & E.B. Henderson. Some physiological responses of Atlantic salmon (Salmo salar) exposed to soft, acidic water during smolting. 1989. Aquaculture 82 (1-4), 229-244.

Fivelstad, S., Waagbøb, R., Zeitza, S. F., Diesen, A. C., Olsenc, A.B. &  Stefanssond, S..  A major water quality problem in smolt farms: combined effects of carbon dioxide, reduced pH and aluminium on Atlantic salmon (Salmo salar L.) smolts: physiology and growth. 2003. Aquaculture 215 (1-4), 339-357.

Haya, K., Waiwood, B.A., Van Eeckhaute, L.. Disruption of energy metabolism and smoltification during exposure of juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) to low pH. 1985. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Comparative Pharmacology 82 (2), 323-329.

Pennell, T. & Barton, B.A..  Principles of Salmonid Culture. Volumen 29 de Developments in Aquaculture and Fisheries Science. Elsevier Ed., 1996.  1038 pp.

Timmons, M.B., Ebeling, J.M., Wheaton, F.W., Summerfelt, S.T. & Vinci, B.J.  2002. Sistemas de Recirculación para la Acuicultura.  Editado en español por Fundación Chile. 747 pp.

Citas realizadas de acuerdo al estilo de citación del International Committee of Medical Journal Editors (ICMJE) Normas Vancouver.