Семь способов снижения pH в гидропонике
Контроль pH в гидропонных питательных растворах очень важен.
В большинстве случаев растения будут стремиться повышать рН растворов, поскольку поглощение нитратов имеет тенденцию доминировать над поглощением других ионов, поэтому большинство производителей используют снижение рН гораздо чаще, чем повышение.
Хотя большинство производителей предпочитают использовать концентрированные сильные кислоты, существует широкий выбор различных способов, которые могут обеспечить разные результаты при разных уровнях затрат.
В этой статье я хочу поговорить о различных способах снижения pH в гидропонике, а также о некоторых их преимуществах и недостатках.
Первая группа химических веществ, снижающих рН, - это сильные кислоты.
Технически это кислоты с очень низкими значениями pKa, что означает, что они мгновенно реагируют с водой с образованием по меньшей мере одного моля гидрония на каждый моль добавленной кислоты.
Они обладают самой высокой способностью снижать pH на единицу объема, что делает их более экономичными.
Однако тот факт, что их часто необходимо разбавлять, чтобы сделать процесс добавления рН практичным – из–за того, насколько сильно концентрированные формы могут изменять рН, - может затруднить их использование по сравнению с другими формами снижения рН.
Это наиболее распространенные варианты:
Фосфорная кислота (от 20 до 85% чистоты)
Эта кислота одновременно является питательным веществом для растений, а это означает, что добавленный фосфор повлияет на растения.
Она обычно используется в пищевых продуктах – поэтому пищевую фосфорную кислоту можно купить дешево – она также имеет дополнительные депротонации с сильной буферизацией при значении рН 7,2, при этом буферная способность против оснований усиливается по мере снижения рН до 6,2.
Это наиболее часто используемая кислота гидропонными производителями.
Серная кислота (от 20 до 98% чистоты)
Эта кислота обычно используется в автомобильных аккумуляторах и обладает наибольшей способностью снижать рН на единицу объема среди всех сильных кислот.
Однако важно использовать пищевую серную кислоту в гидропонике, поскольку обычная аккумуляторная кислота может содержать некоторые металлические примеси – от процесса производства серной кислоты – которые могут негативно повлиять на гидропонный урожай.
Пищевая серная кислота безопасна для использования в гидропонике.
Большим преимуществом является то, что растения совершенно нечувствительны к сульфат–ионам – питательным веществам, содержащимся в серной кислоте, поэтому добавление серной кислоты на самом деле не влияет на питательный профиль, подаваемый растениям.
Однако обратите внимание, что большинство продуктов с аккумуляторными кислотами в развитых странах также подходят, поскольку качество этих кислот требует, чтобы металлические примеси (чаще железа) были достаточно низкими.
Если вы сомневаетесь, вы можете сделать лабораторный анализ серной кислоты, чтобы увидеть, присутствуют ли какие-либо примеси.
Азотная кислота (от 30-72% чистой):
Эта кислота также обеспечивает растения нитрат-ионами, поэтому она также вносит свой вклад в содержание питательных веществ в растворе.
Однако она дороже, чем фосфорная и серная кислоты, и более жестко регулируется из-за его потенциального использования при изготовлении запрещённых веществ.
Кислота сама по себе также является сильным окислителем, поэтому проблем с хранением и утечкой значительно больше, чем с фосфорной и серной кислотами.
Хотя эта кислота может использоваться в гидропонике, она обычно не используется большинством производителей из-за вышеуказанных проблем.
Диаграмма, показывающая диссоциацию сильной и слабой кислоты
Вторая группа химических веществ, снижающих рН, - это слабые кислоты.
Это кислоты, которые не генерируют по крайней мере один моль ионов гидроксония на моль кислоты при помещении в раствор, но обеспечивают эффект снижения рН, поскольку образуется некоторое количество ионов гидроксония.
Это означает, что для достижения того же эффекта потребуются большие добавки, но в то же время их обработка обычно намного безопаснее, чем для сильных кислот.
Вот несколько вариантов, которые можно использовать для снижения pH.
Обычные пищевые органические кислоты (лимонная кислота, уксусная кислота и т. Д.):
Органические кислоты - это очень недорогой способ снизить рН гидропонного раствора, поскольку многие из них продаются в супермаркетах в качестве пищевых продуктов.
Основная проблема с органическими кислотами, с которой, вероятно, сталкивался любой, кто их использовал, заключается в том, что эффект кислот, похоже, не сохраняется (рН быстро повышается после добавления кислоты, и раствор вступает в контакт с растениями).
На самом деле это вызвано тем фактом, что растения и микробы могут фактически использовать сопряженные основания этих ионов в питательных целях, вызывая при этом увеличение рН.
Первоначальное добавление, скажем, лимонной кислоты, приведет к снижению уровня ионов цитрата, генерирующих рН, в процессе – они затем будут поглощены микробами и растениями, снова быстро увеличивая рН.
Поэтому использование этих кислот в гидропонике не рекомендуется.
Монокалийфосфат (MKP):
Эта соль содержит первое сопряженное основание фосфорной кислоты и, следовательно, является менее кислой, чем ее полнокислотный партнер.
Поскольку это твердое вещество, его добавление намного легче контролировать по сравнению с кислотой, и с ним также можно безопасно обращаться с минимальными мерами предосторожности.
Он обеспечивает раствор калием и фосфором – важными питательными веществами – и поэтому его следует использовать осторожно при использовании в качестве средства для снижения рН (поскольку он значительно влияет на питательный профиль раствора).
Поскольку он добавляет как катион, который помогает противостоять повышению рН растениями, так и виды фосфатов, он обеспечивает двойной буферный эффект против будущего повышения рН.
По этой причине это очень распространенный ингредиент коммерческих растворов для снижения рН.
Моноаммонийфосфат (MAP):
Аналогично приведенному выше, за исключением того факта, что эта соль добавляет азот в виде аммония, который является формой азота, к которой растения очень чувствительны.
Растения будут поглощать аммоний предпочтительнее, чем любой другой катион, поэтому MAP обеспечивает очень сильный буферный эффект против поглощения нитратов, с потенциальными проблемами, если его используется слишком много (хотя это зависит от вида выращиваемого растения).
Поэтому, когда MAP используется в качестве понижающего рН, его добавление необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать чрезмерного использования.
Благодаря наличию этого мощного аммонийного буфера MAP, как правило, очень эффективен для предотвращения повышения pH в будущем, хотя это может сказаться на урожайности или качестве в зависимости от культуры.
Бисульфат калия:
Эта соль содержит первое сопряженное основание серной кислоты и, следовательно, является мощным средством для снижения рН раствора.
Образующиеся сульфат-ионы не оказывают химического буферного эффекта, поэтому единственный буферный эффект с точки зрения поглощения растениями достигается добавлением ионов калия, которые могут помочь уменьшить поглощение нитратов.
Эта соль также значительно дороже по сравнению с двумя вышеупомянутыми, которые являются обычно используемыми удобрениями, и поэтому редко используется в гидропонике.
Какое лучшее решение для снижения pH?
Это зависит от характеристик гидропонной системы выращивания.
Как правило, раствор для снижения уровня pH должен быть простым в применении, дешевым и обеспечивать некоторое увеличение буферной емкости со временем – для уменьшения количества добавлений – поэтому продукт для снижения уровня pH или комбинация продуктов, которые лучше всего подходят для этого счета, будут зависеть от того, какая из вышеперечисленных характеристик более важна для каждого конкретного пользователя.
Люди, которые используют системы слива дренажа в отходы, обычно выбирают более сильные кислоты, поскольку они регулируют рН только один раз перед поливом, а затем забывают о растворе.
Это означает, что дополнительная буферная емкость в растворе, вероятно, не будет очень важной, а стоимость, вероятно, является наиболее важным движущим фактором.
Если используются форсунки, то сильные кислоты часто разбавляют до наиболее приемлемой для них концентрации, и чаще всего используют либо фосфорную, либо серную кислоты.
Для производителей в системах рециркуляции предпочтительны варианты, которые регулируют рН с некоторой добавленной буферной способностью, поскольку один и тот же раствор постоянно подвергается взаимодействию с растениями.
В этом случае обычно предпочтительнее создавать смесь сильных и слабых буферных агентов, чтобы обеспечить раствору как быстрое снижение рН, так и некоторую повышенную защиту от дальнейшего повышения.
В автоматизированных системах управления предпочтительнее использовать что-то вроде концентрированного раствора MKP по сравнению с любым раствором, содержащим фосфорную кислоту, поскольку сбои в управлении с меньшей вероятностью приведут к катастрофическим последствиям.
К оглавлению раздела