Alguns porquês de se acompanhar o pH em sistemas aquáticos.

*A sigla pH, vem do latin "pondus hidrogenii", significando peso de hidrogênio.

*A variável pH (potencial hidrogênio iônico), definida como o logarítimo decimal do inverso da concentração de íons livres de hidrogênio, comanda as inúmeras reações químicas das águas, caracterizando o grau de acidez ou de alcalinidade, ou seja, indicando as relações entre esses íons de hidrogênio com os íons oxidrílos. Se houver equivalência entre eles, a água é caracterizada como neutra; mas se houver predominância dos íons hidrogênio, ela é ácida e caso contrário, com o predomínio dos íons oxidrílos, a água é tida alcalina.

Os valores de pH aumentam à medida que a concentração de íons hidrogênio (H) decresce, sendo as unidades de pH representadas em unidades logarítmicas, ou seja, um pH 4 é dez vezes mais ácido que um pH 5, e 100 vezes mais ácido do que o pH 6.

O potencial hidrogeniônico é medido em escala de valores de 0 a 14 (UpH), onde os valores menores que 7, significam acidez, e os acima e 7, denunciam maiores alcalinidades, logicamente a unidade 7 representa o neutro. Pode-se dizer que, o pH aprecia "quantitativamente" a alcalinidade da água, porem não apresentando os valores particulares e reais dos elementos ou compostos contidos, portanto quanto menos íons hidróxidos, mais alcalina é a água, sem especificar quais e nem as suas concentrações.

A alcalinidade representa a capacidade da água em aceitar prótons, sendo usualmente determinadas as alcalinidades de hidróxidos (teor de hidróxidos em solução), de carbonatos (teor de carbonatos em solução) e de bicarbonatos (teor de bicarbonatos em solução, expressas em carbonato de cálcio.

Como os sais alcalinos se apresentam muito facilmente nos solos, a maior parte das águas do sudeste do Brasil, são mais ou menos alcalinas, devido principalmente aos bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, o que determina a composição da comunidade biológica.

Sabe-se que todas as águas com pH menor que 8,5 (não 7), contem ácidos fracos (ác. carbônico) e ácidos minerais fortes. Águas doces naturais alternam-se com pH entre 4 a 8 unidades, e as estuarinas naturais, normalmente apresenta-se entre 6 - 8. O pH da água pura à 20 ºC é 7 e, varia no sentido contrário da temperatura, pois quanto maior a temperatura da água, menor o pH.

Os limites compatíveis de pH para proteção da vida aquática, em geral, variam entre 6 a 8 unidades. Muitos peixes e outros animais aquáticos, podem sobreviver a valores iguais ou menores que 5 UpH, mas com pH ácido, certas substâncias ou elementos metálicos, tornam-se tóxicos, como por exemplo o metilmercúrio, formado a partir do íons Hg e o CH4, em pH restrito, entre 5 a 6 unidades, logicamente na presença de certos microrganismos. Acima, formar-se-á outro composto orgânico, o dimetilmercúrio, porém bastante volátil.

Este autor teve a oportunidade de verificar a presença de peixes, (cascudos), resistentes à baixa concentração de oxigênio em águas acumuladas nas escavações de uma mineradora de urânio, no município de Poços de Caldas/MG, com pH entre 2-3 unidades.

Águas mais piscosas devem apresentar pH acima de 6 unidades , porém à 9 UpH, inicia-se os limites letais para várias espécies. Já águas tidas mais ácidas, fazem com que os peixes apresentem aumento de frequência respiratória, sinal evidente de pequena disponibilidade do gás oxigênio, selecionando e fazendo prevalecer espécies persistentes. Variações bruscas de pH ocasionam a morte de girinos de rã, alevinos de peixes e larvas de camarão.

Em pH a 8,3 se observa maior mortandade de girinos/rãs, de até 96,7%, do que em pH 7,2 (10%) e que em águas de pH menor que 4,2, anormalidades nos girinos começam as aparecer.

Fundo de tanques, lagoas e represas pequenas, contendo resíduos orgânicos em decomposição, apresentam pH em torno de 4 (3-4 UpH), e o sinal deste evento é a presença de bolhas arrebentando na superfície da água, exalando odor desagradável, resultado evidente da putrefação. Águas turvas, com espumas na superfície, podem indicar processos de decomposição de matéria orgânica ou pouca circulação e mesmo o resultado de alagamento do solo , sem o cuidado prévio de se retirar a vegetação.

Em sistemas aquáticos, o pH varia ao longo do dia e nas diferentes camadas do líquido, prevalecendo na superfície valores mais elevados, tendo como causa o consumo de gás carbônico, realizado naturalmente pelas algas. Durante as primeiras horas da manhã os valores de pH tendem a serem baixos, tornando-se mais elevados entre as horas de maior incidência do sol, período de alta atividade fotossintetizante. A noite, o pH volta a declinar sensivelmente, pelo não consumo e liberação de CO2 pelas algas, podendo ser produzido e liberado também por bactérias.

*A ação fotossintética de um corpo hídrico, conduz o comportamento de variáveis, ou seja, durante o dia, com acréscimo do oxigênio dissolvido, a água tende a ter o seu pH elevado, uma concentração menor de CO2 e uma dureza menor; logicamente o inverso deve ocorrer durante a noite, ou na falta de luminosidade, portanto o controle algal das águas de criação é necessário não só quanto ao aspecto da chamada produtividade biológica, mas com relação aos processos bioquímicos ocorridos.Por exemplo, para girinos/rãs a concentração de dióxido de carbono, recomendada e de 5 mg CO₂/l, embora possam sobreviver a longos períodos com níveis até superiores a 10 mg/l.

O gás carbônico-CO2 é cerca de 35 vezes mais solúvel na água que o oxigênio-O₂ , tendo distribuição oposta ao gás oxigênio, encontrando-se dissolvido, formando compostos ácidos ou no estado de carbonato e bicarbonatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos.

Quanto maior o CO2, menor o O2, influindo na presença de seres autótrofos (produtores) e na formação de H2CO3-ácido carbônico, responsável pelo pH reduzido. Seguindo a fórmula da fotossíntese, a produção de carbohidrato-CH2O e gás oxigênio-O2, continuaria até que todo o dióxido de carbono-CO2 e água, fossem totalmente utilizados, porém outra reação também ocorre em direção oposta, chamada respiração aeróbica, realizada pelos animais (heterótrofos) e vegetais, quando o carbohidrato-CH2O (fórmulasimplicada) é fracionado, na presença de O2, resultando em CO2 + H2O.

Nas massas líquidas, os maiores responsáveis pela introdução de CO2 são as chuvas, o húmus e a própria matéria orgânica consumida por atividades metabólicas dos organismos heterótrofos (consumidores). Os vegetais, em meios naturais, praticamente retiram da água pela fotossíntese, aeróbia, quase o mesmo que introduzem na respiração aeróbia.

O CO2 ao atingir a água, incorpora-se formando o ácido carbônico; porém existe um efeito "tampão" da mistura carbonato e ácido carbônico, resultando em bicarbonatos e carbonato, que dificulta possíveis flutuações do pH, fato importante na preservação de organismos aquáticos, na fase de larvas, girinos, etc, sensíveis à variações extremas desta variável.

O pH , e por extensão à temperatura e o O.D., estão intimamente ligados a toxicidade da amônia, ou seja, em pH mais elevado, uma grande percentagem de amônia total se converte na forma mais tóxica, que é a amônia não ionizada. Em pH baixo, menos que 1% da amônia total está na forma não ionizada, (NH₃), já com pH 8 cerca de 5 a 9 % e, em pH 9 de 30 a 50%, estando a 80-90% de amônia ionizada, quando em pH 10.Viveiros mal tamponados, ou seja, com alcalinidade abaixo de 30 mg/l de CaCO_3, alcançam pH 9 ou mesmo 10, no final da tarde.

Os microrganismos nitrificantes diferem em sua tolerância quanto ao pH, por exemplo, os Nitrobacter sp apresentam como tolerância mínima o pH6,6, o máximo 10,0 e tendo como faixa ótima os valores de 7,6-8,6 UpH ; já os Nitrosomonas sp, apresentam como mínimo um pH de 7,0, como máximo o pH 9,4 e ótmo na faixa de 8,0-8,8 de UpH.

A amônia-NH4 (íons amônio) se tornará cada vez mais tóxica quanto mais alto o pH, sendo ainda pouco ou não volátil, porém menos estável e mais solúvel. Já a amônia-NH3 , que é a forma mais tóxica,embora se formando em baixa concentração,em pH mais baixo é facilmente volatilizável, porém aumentando sua toxicidade a medida do aumento de pH (alcalino), podendo então tornar-se altamente tóxico.

Em águas muito alcalinas e com a presença de compostos amoniacais, ocorre a formação de níveis mortais de amônia-NH₄⁺, a fração ionizada, como também da amônia-NH3, a fração não ionizada. Isso é explicável pela parcial ou não realização do ciclo de nitrogênio, visto o sistema se apresentar com níveis de pH acima dos toleráveis pelos microrganismos nitrificantes, ou seja, maiores que 8,0 UpH.

Em níveis de pH muito baixo ou muito alto, os enzimas sofrem inativação, devido a inúmeras interações entre as cargas dos aminoácidos de uma proteína, coisa que afeta enormemente a estrutura protéica. Portanto a correta alcanização ou a habilidade de se tamponar um sistema é extremamente importante, no processo de oxidação do amoníaco formado em sistemas aquáticos.

• pH é determinado, também, pelas várias formas de dissolução do carbono; assim em água doce, com pH superior a 6,5, por exemplo, a metade do carbono total se encontra na forma de bicarbonatos e o resto na forma de gás carbônico. Em um pH 10,5 a metade é bicarbonato e a outra metade carbonato, porém em pH de 8 a 8,5 a maioria é carbonato e sem a presença de gás carbônico. Já em águas marinha, por estarem fortemente tamponadas o pH sofre pouquíssima alteração, constituindo quando de maiores alterações, um indicador excelente da concentração de gás carbono, relacionado com a fotossíntese das algas e com a respiração.

   

Fatores relacionados com a variação do pH podem exercer ações sobre as algas, então, meios com pH entre 8-8,5 , apresentam tendência a maiores concentrações (reprodução e desenvolvimento) de algas verdes, já as algas azuis, (cianofíceas), aparecem vivas em meios com pH menor de 6,5.

Com pH superior a 9, o fósforo dissolvido na água, sofre precipitação na forma de orto-fosfatos insolúveis, limitando o crescimento das algas.

O pH acima de 8, em decorrência da atividade fotossintética de algas, tanto produz efeitos benéficos, com a precipitação de certos compostos, o fosfato de cálcio, por exemplo, quanto efeitos adversos como a dissociação do nitrogênio na forma de NH4, tóxico para alguns invertebrados (Daphnias sp), outros crustáceos e peixes. Existem sérias evidências de que em instantes, no lagoas com valores de pH acima de 8, a fotossíntese e o crescimento de várias algas (Scenedesmus sp) são inibidos pelas concentrações de NH4-íons amônio).

Bactérias tidas entéricas (se reproduzem no interior do intestino), como Escherichia coli, podem não sobreviver em pH acima de 9, e também essa faixa parece estar acima daquela tolerável pelas bactérias responsáveis pelos processos de biodegradação da matéria orgânica.

Águas com pH alcalino (8 - 9) são favoráveis a presença de bactérias como Streptococcus sp, Clostridium sporogenes, causadoras de apatia, alteração motora e edema abdominal (ventre inchado) em organismos aquáticos , como as rãs.O Thiobacillus spp apresenta como nível mínimo e o máximo de tolerância, pH 1,0 e 6,0 respectivamente, com faixa ótima entre 2,0-2,8; já Escherichia coli encontra sua a faíxa ótima de desenvolvimento de 6,0-7.0, valores estes que justificam manter-se em pH neutro, o maior tempo possível, as águas de criação.

• Tolerância ao pH para alguns microrganismos

organismos	mínimo	ótimo	máximo
Nitrosomona	7,0	8,0 - 8,8	9,4
Nitrobacter	6,6	7,6 - 8,6	10,0
E. coli	4,4	6,0 - 7,0	9,0
P.aeruginosa	5,6	6,6 - 7,0	8,0

*Em águas ferruginosas, com pH 5, ocorre floculação do ferro coloidal, material que impede as trocas gasosas dos organismos, impregnando-se nos filamentos brânquias dos peixes. Em ambientes alcalinos, existe a possibilidade de que o óxido de cálcio presente, resultante de reações químicas, corroa o epitélio branquial desses natantes. Salienta-se que tais águas apresentam maior quantidade de sais e possível dureza maior.

*Quando águas com pH acima de 7,5, apresentam-se turvas, esverdeadas, com odor característico de decomposição orgânica e a presença de lâminas, espumas ou placas com aspecto de nata esverdeada indicam a ocorrência da morte de "algas azuis", anteriormente predominante, quando em pH menor que 7.

Águas com pH entre 5 a 7, e com temperatura elevada, apresentam predominância de algas tidas "azuis", (Oscillatoria sp, Microcystis sp, Anabaena sp, Coelosphaerium sp, etc) assim denominadas por apresentarem associadas à clorofila, um pigmento azulado "ficocianina", porém podendo ter aspecto vermelho, marrom preto ou mesmo verde.

*Em tanques de material (construídos com tijolos e argamassa), baias ou mesmo superfícies revestidas recentemente de cimento, quando alagadas, liberam por suas paredes substâncias alcalinizantes, com natural elevação de pH das águas ali contidas. Sugere-se a "maturação" com dissolução de ácidos à água (ácido acético, ácido muriático), numa proporção inicial de 5% - 10%, com tempo de contenção, ou seja , sem troca d’ água por 2 - 3 dias, e medições diárias do pH , e aumento gradativo da concentração da substância ácida lançada até que ocorra a estabilização, (pH da água de origem), do mesmo. A introdução de material orgânico, como o próprio xaxim, adubo, etc. apresenta o mesmo efeito, ou seja, decréscimo do pH da água ali contida. Lógicamente, o desprezo total e trocas d’água se fazem necessárias, antes da introdução dos organismos. O importante é verificar se ocorreu estabilização do pH das águas contidas no reservatório tratado.

(*) É obrigatório o enchimento, contenção e esvaziamento , em intervalos de 2 dias, sem o lançamento do ácido, até ter-se a certeza da total estabilização do pH. Uma solução definitiva é a impermeabilização da superfície/parede com tinta "epoxi", não tóxica. Atenção: não usar outros impermeabilizantes, pois são a base de substâncias fenólicas e creosólicas, altamente tóxicas aos organismos aquáticos.

Já em ambientes de pH ácido, a calagem se faz necessária, aplicando-se o cal virgem (CaOH-calcítico), cerca de 5,0 kg/100m², apenas em solo seco ou tanque vazio. Esta aplicação também se deve fazer como medida de desinfeção/expurgo do solo. Sua aplicação diretamente na água, não é aconselhável, pois ocorre reações rápidas e exotérmicas.

O que é melhor e mais garantido, pois não ocasiona outros problemas, é a aplicação do calcário dolomitico (carbonato duplo-Ca-Mg), na proporção de 10,0 kg/100m², mantido em sacos próprios (embalagem), lançados na água e recolhidos quando do equilíbrio de pH e/ou atingir-se a faixa de alcalinidade de 30 a 50 mg CaCO₃ /l, considerada a de melhor resposta com relação a cinética em sistemas de criação aquática. Em terreno seco, quando da manutenção, seguir a mesma proporção.

autor: Helcias Bernardo de Páduae.mail:helcias@ifxbrasil.com.br ou helcias@pescar.com.br

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