Как скорректировать кислотность (pH) питательного раствора?

Как скорректировать кислотность (pH) питательного раствора?

измерение pH гидропоника

Ранее мы рассмотрели, что такое кислотность, или pH-значение питательного раствора и почему гидропонному выращивателю важно уметь этот показатель измерять и контролировать. А сейчас давайте в формате «вопрос-ответ» поговорим о том, каким образом данный показатель можно эффективно скорректировать, т. е. повысить или понизить до нужного значения.

В каких случаях требуется корректировать pH-значение питательного раствора?

В гидропонике корректировка pH обычно выполняется в трёх случаях:

1) при приготовлении питательного раствора обычной концентрации для непосредственного использования (который по-английски называется final solution);
2) при приготовлении концентрата питательного раствора для долговременного хранения (который по-английски называется stock solution);
3) когда кислотность залитого в контейнер питательного раствора существенно изменяется с течением времени (к примеру, на 0,5 или 1 pH-единицы и более за сутки).

Как можно скорректировать pH?

Это можно сделать двумя основными способами:
• с помощью добавления в раствор кислот либо щелочей (более простой способ);
• с помощью изменения баланса ионов азота в растворе (более сложный способ).


СПОСОБ #1: PH-КОРРЕКЦИЯ С ПОМОЩЬЮ КИСЛОТ ИЛИ ЩЕЛОЧЕЙ

Поскольку pH-значение (в научной терминологии — водородный показатель) может смещаться либо в сторону нарастания кислотных качеств, либо в сторону нарастания щелочных качеств, основным способом корректировки, применяемым в любительской гидропонике, является добавление в питательный раствор вещества, обладающего мощными водородообменными свойствами, т. е. способного эффективно и устойчиво смещать баланс положительных и отрицательных ионов водорода в нужную сторону. Такими веществами являются:

• сильные кислоты (используются для коррекции слишком щелочных растворов);
сильные щёлочи (используются для коррекции слишком кислотных растворов).

Какие кислоты используются для понижения pH?

pH minus hesi

азотная кислота (HNO3). Поскольку она привносит в раствор дополнительный нитратный азот (один из макроэлементов, необходимых растению), эта кислота обычно применяется на стадии вегетации, в ходе которой растения могут использовать этот азот «по назначению», т. е. для наращивания зелёной массы. В магазинах товаров для гидропоники азотная кислота продаётся под торговыми названиями pH Down Growth либо pH Minus Growth (т. е. «понижатель pH для стадии вегетации»).

ортофосфорная кислота (H3PO4). Поскольку данная кислота привносит в раствор дополнительный фосфор, её обычно применяют на стадии цветения и плодоношения, когда растения имеют повышенную потребность в этом макроэлементе. В магазинах товаров для гидропоники ортофосфорная кислота продаётся под торговыми названиями pH Down Bloom либо pH Minus Bloom (т. е. «понижатель pH для стадии цветения»).

серная кислота (H2SO4) или соляная кислота (HCl), в отличие от азотной и ортофосфорной, не привносят в раствор макроэлементы, способные значимо влиять на ростовые процессы. И поскольку они обладают более нейтральным действием, авторы англоязычных книг по гидропонному выращиванию рекомендуют использовать именно их для понижения pH. (Другой вопрос, что купить эти кислоты в розницу российскому гидропонщику не так-то просто.)

Какая кислота снижает pH сильнее всего?

По сравнению с прочими кислотами, используемыми в гидропонике, серная кислота снижает pH водного раствора сильнее всего. См. таблицу собственных pH-значений некоторых кислот: чем меньше значение pH, тем сильнее данная кислота закисляет раствор.

Название

Формула

Собственный pH
(1 ммоль/л)

Серная кислота

H2SO4

2,75

Соляная кислота

HCl

3,01

Азотная кислота

HNO3

3,01

Ортофосфорная кислота

H3PO4

3,06

Лимонная кислота

C6H8O7

3,24

Уксусная кислота

C2H4O2

3,91

Угольная кислота

H2CO3

4,68

Борная кислота

H3BO3

6,12

Какие соли снижают pH раствора, а какие, наоборот, повышают?

Вот список солей (а также некоторых кислот для сравнения), которые значимо влияют на pH питательного раствора. Стрелочка вниз означает, что данное вещество понижает pH раствора, стрелочка вверх — что оно повышает pH; количество стрелочек пропорционально силе воздействия на pH. Соли и хелаты, которые отсутствуют в списке, скорее всего, не окажут на pH раствора значимого эффекта.

Компонент питательного раствора

Формула

Влияние на pH

Аммония гидрофосфат (диаммофос)

(NH4)2HPO4

Аммония дигидрофосфат

NH4H2PO4

↓ ↓

Аммония сульфат

(NH4)2SO4

Аммония хлорид (нашатырь)

NH4Cl

Борная кислота

H3BO3

Калия карбонат

K2CO3

↑ ↑

Калия гидроортофосфат

K2HPO4

Калия монофосфат

KH2PO4

↓ ↓

Кальция карбонат

CaCO3

↑ ↑

Кальция нитрат (кальциевая селитра)

Са(NО3)2

Магния карбонат

MgCO3

↑ ↑

Ортофосфорная кислота (75%)

H3PO4

↓ ↓ ↓

Можно ли, наоборот, на стадии цветения понижать pH с помощью азотной кислоты, а на стадии вегетации — с помощью ортофосфорной?

Да, можно, однако имейте в виду, что поскольку в обоих этих случаях дополнительное количество макроэлемента (азота или фосфора) будет привнесено в раствор в неподходящую стадию (т. е. когда этого элемента должно быть чуть меньше, а не больше), это может несколько замедлить вегетацию либо плодоношение. (Впрочем, если вы не профессиональный агротехнолог, эту разницу вы можете и не заметить.)

Можно ли для коррекции pH использовать одновременно и азотную, и ортофосфорную кислоту (допустим, в пропорции 50/50)?

Да, можно — хотя выгоднее использовать их отдельно, сообразно актуальной стадии развития ваших растений (см. выше) чтобы помочь им эффективнее расти и плодоносить.

Можно ли для понижения pH использовать лимонную или уксусную кислоту?

Можно, но не нужно, ибо это совершенно неэффективно. Дело в том, что лимонная и уксусная кислоты относятся к категории слабых органических кислот, ионы которых служат пищей для микроорганизмов, обитающих в растворе. Поэтому несмотря на то, что эти кислоты действительно понижают pH раствора, изменение не будет устойчивым: населяющие раствор грибки и бактерии быстро съедят образовавшиеся вследствие распада этих кислот цитратные / ацетатные ионы, и уже спустя несколько часов pH вернётся к прежнему (более высокому) значению.

Можно ли для понижения pH использовать борную кислоту?

Несмотря на то, что борная кислота, как и всякая кислота, способна понижать pH раствора, не следует использовать её в этих целях. Как следует из её названия, данная кислота содержит бор, который относится к группе питательных микроэлементов — химических веществ, необходимых растениям в крайне малых количествах. Даже очень незначительное превышение содержания любого микроэлемента (в том числе бора) способно вызывать у растений токсический эффект (в случае бора визуально проявляющийся в виде краевого и венозного хлороза и некроза старых листьев и уменьшения площади и деформации молодых листьев). Поэтому добавляя борную кислоту в раствор в количестве, достаточном для понижения pH (иными словами, в слишком большом количестве), вы навредите вашему растению.

Какие щёлочи используются для повышения pH?

гидроксид натрия (NaOH);
гидроксид калия (KOH). Именно он является действующим ингредиентом средства pH Up или pH Plus, которое можно приобрести в магазинах товаров для гидропоники.

Можно ли для повышения pH использовать гашёную известь (гидроксид кальция)?

Технически можно, но из практических соображений лучше так не делать, поскольку гидроксид кальция вступает в реакцию с поглощённым из воздуха углекислым газом и образует осадок в виде карбоната кальция:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

Этот осадок замутняет раствор (что осложняет визуальный мониторинг состояния раствора), а также засоряет гидропонные помпы, трубы и фитинги. Поэтому для повышения pH лучше использовать другие щёлочи (см. выше).

Сколько нужно кислоты / щёлочи для pH-коррекции питательного раствора либо для pH-коррекции воды, предназначенной для долива в гидропонный контейнер?

Точный объём кислоты или щёлочи, необходимый для pH-коррекции, подбирается опытным путём и зависит от следующих факторов:

исходного pH-значения воды / питательного раствора. (Этот параметр измеряется с помощью pH-метра);
количества кальция в вашей воде. (Чем больше кальция, тем больше кислоты понадобится для снижения pH);
силы кислоты или щёлочи. (Одни из них сильнее, чем другие);
концентрации кислоты либо щёлочи. (Этот параметр указан на этикетке. Чем выше исходная концентрация, тем меньшее количество данного вещества потребуется для коррекции).

Как правило, кислоты или щёлочи требуется совсем немного: 5-10 капель на литр или около того. Так что если ваш гидропонный сад-огород состоит из нескольких небольших контейнеров, а кислотность водопроводной воды находится в пределах нормы (т. е. около pH 7,0—7,5), одной литровой бутылки pH Down или pH Up вам хватит на несколько лет.

Что требуется делать чаще: понижать pH раствора или повышать?

Как правило, pH-значение раствора требуется только понижать (т. е. делать более кислотным). Поскольку в практике любительского гидропонного выращивания для приготовления питательного раствора используется водопроводная питьевая вода, в норме обладающая слабощелочными качествами (т. е. имеющая pH 7,0—7,5), а большинству гидропонных растений для оптимального усвоения питательных веществ требуется, чтобы раствор был слабокислым (т. е. находился бы в pH-диапазоне от 5,8 до 6,2), в большинстве случаев раствор приходится подкислять, а не защелачивать.

Безусловно, факторов, влияющих на кислотность раствора, довольно много, и качество воды везде разное, но, скажем, лично мне за семь лет занятий гидропоникой средство для повышения pH не понадобилось ни разу.

Нужно ли варьировать pH-значение раствора в зависимости от стадии жизненного цикла растения (стадии вегетации / стадии цветения-плодоношения)?

Нет, не нужно. Оптимальное pH-значение раствора зависит не от стадии жизненного цикла, а от индивидуальных предпочтений данной культуры: некоторые растения предпочитают чуть более кислый раствор, а другие, наоборот, чуть более щелочной.

Я добавил в раствор слишком много pH Down (т. е. кислоты), и теперь раствор слишком кислый. Могу ли я теперь скорректировать избыток кислотности с помощью pH Up (т. е. щёлочи)?

Технически да, а практически лучше вылейте раствор и приготовьте новый — и впредь будьте внимательнее. Помните, что добавляя в раствор щёлочь, вы вносите туда дополнительные химические вещества (натрий или калий), которые могут изменить ионный баланс раствора нежелательным образом.

Если причина регулярной передозировки в том, что ваш pH Down / pH Up слишком концентрированный, можете предварительно разбавить его вдвое дистиллированной водой в небольшом отдельном флаконе из стекла или плотного HDPE-пластика и использовать разбавленный. Только будьте предельно осторожны при переливании и используйте все необходимые средства защиты (см. ниже).

Я понижаю pH питательного раствора с 7,2 до 6,0, а спустя сутки pH вновь подскакивает до прежнего значения. Почему? Неужели мой pH Down не работает?

Скорее всего, причина кроется в высокой буферной ёмкости вашего раствора, а точнее, воды, на основе которой он приготовлен. Если для приготовления раствора вы используете обычную питьевую воду из-под крана, то в ней, как правило, содержится довольно много карбонатов (солей угольной кислоты, H2CO3), и чем вода жёстче, тем их больше. Эти вещества выполняют роль буфера — своего рода химического амортизатора-поглотителя, упрямо препяствующего значимым сдвигам pH.

Попробуйте приготовить раствор на основе дистиллированной воды и проверьте, повторятся ли скачки pH. Если скорректированное pH-значение сохранится на протяжение суток, проведите базовый лабораторный анализ вашей водопроводной воды, и если по результатам в ней будет выявлено высокое содержание карбонатов, задумайтесь об установке фильтра обратного осмоса.

Я пробурил на дачном участке скважину, вода оттуда имеет показатели pH 7,5, EC 3,9. Хочу использовать эту воду для гидропоники. Какую кислоту лучше использовать для понижения pH?

Прежде чем корректировать pH, обратите внимание на второй параметр — EC, описывающий количество солей и прочих примесей, присутствующих в воде. При EC 3,9 вода считается непригодной для гидропоники — причём, вне зависимости от её pH-значения. Поэтому до того, как производить pH-коррекцию воды, я бы рекомендовал провести её лабораторный анализ и установить очистной фильтр, чтобы быть уверенным, что содержание вредных примесей в вашей воде находится в пределах нормы, а солевая насыщенность не превышает EC 0,75 (~400 ppm).

ПРАКТИКУМ: Коррекция pH-значения водного раствора

1. Налейте 1 литр водопроводной воды в какую-нибудь ёмкость, например, в кувшин или кастрюлю. С помощью ph-метра измерьте текущее pH-значение вашей воды:

измерение pH

2. Предположим, pH вашей воды сейчас равен 7,29, а вам для приготовления гидропонного раствора требуется снизить это значение до pH 6,0 (т. е., примерно на 1,3 pH). Чтобы скорректировать pH до нужного значения, наберите кислоту в пипетку и понемногу — по 1-2 капли! — добавляйте её в воду до достижения нужного показателя, периодически помешивая раствор для более равномерного распределения:

измерение pH

3. Чтобы в дальнейшем ускорить процедуру и быстрее производить коррекцию больших объёмов воды со сходными параметрами (к примеру, для приготовления раствора или долива воды сразу в несколько контейнеров), запишите, сколько капель кислоты вам понадобилось для коррекции 1 л такой воды и умножьте это число на целевое количество литров.

Пример: допустим, вам регулярно требуется доливать в вашу гидропонную установку по 10 литров воды, которую прежде нужно скорректировать до нужного значения pH. Для коррекции 1 л воды вам понадобилось 10 капель кислоты. Следовательно, для коррекции 10 литров такой же воды понадобится 10х10=100 капель. Поскольку заниматься отмериванием и подсчётом 100 капель изо дня в день — занятие не особенно увлекательное, для ускорения этой рутинной процедуры можно один раз налить 100 капель в пластиковый стаканчик, сделать на его стенке отметку и в дальнейшем отмерять кислоту стаканчиком, а не пипеткой. Это быстрее и удобнее!


СПОСОБ #2: PH-КОРРЕКЦИЯ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ БАЛАНСА ИОНОВ АЗОТА

Несмотря на то, что корректировать pH гидропонного раствора с помощью кислот и щёлочей довольно просто, у этого способа есть несколько минусов:

• Во-первых, кислоты привносят в питательный раствор дополнительные и не всегда желательные химические вещества: к примеру, ортофосфорная кислота добавляет в раствор дополнительный фосфор, излишек которого на стадии вегетации может затормаживать прирост зелёной массы;

• Во-вторых, кислоты и щёлочи — весьма агрессивные вещества и в случае передозировки способны повреждать корни растений;

• Ну и в-третьих, зачем тратиться на закупку дополнительных и, к тому же, агрессивных химикатов, если можно этого и не делать, правильно?

Поэтому в современной промышленной гидропонике часто применяется другой, более щадящий и безопасный для растений способ удержания pH в оптимальном диапазоне. И делается это с помощью изменения баланса ионов азота в формуле питательного раствора.

Должен предупредить уважаемого читателя: чтобы успешно применять этот способ pH-коррекции, необходимо уметь самостоятельно готовить питательный раствор «с нуля» (из простых солей и хелатов), а также уметь корректировать его рецептуру. Если вы уже владеете этими ценными навыками, смело читайте спойлер.

В гидропонном питательном растворе азот присутствует в двух основных ионных формах:

• NO3⁻ (отрицательно заряженные ионы азота, или нитратный азот);

• NH4⁺ (положительно заряженные ионы азота, или аммонийный азот.

Нитратный и аммонийный азот в сумме составляют так называемый общий, или совокупный азот в растворе.

Для поддержания устойчивого pH-баланса в растворе, соотношение нитратного азота к аммонийному должно быть приблизительно 8,5 к 1. Если это соотношение изначально имеет иную пропорцию, то, в процессе нормального потребления раствора растением, pH постепенно (в течение нескольких дней) изменится следующим образом:

• Если изначальное соотношение NO3⁻ к NH4⁺ было больше, чем 9:1, то рН раствора со временем будет повышаться (т. е. раствор станет более щелочным);

• Если изначальное соотношение NO3⁻ к NH4⁺ было 8:1 или меньше, то рН раствора со временем будет понижаться (и раствор станет более кислотным).

Располагая этой информацией, можно эффективно и безопасно корректировать pH-значение гидропонного раствора с помощью изменения долей нитратного и аммонийного азота в растворе по следующему принципу:

чтобы понизить pH раствора, нужно понизить долю NO3⁻ и повысить долю NH4⁺;

чтобы повысить pH раствора, нужно повысить долю NO3⁻ и понизить долю NH4⁺.

Разумеется, для осуществления такой коррекции вам придётся вылить старый раствор и приготовить новый, с изменённой пропорцией нитратного и аммонийного азота, однако общее (совокупное) количество азота в растворе должно остаться неизменным.

- - -

На заметку

• Помните, что кислоты и щёлочи, используемые в гидропонике для коррекции pH, — химически агрессивные и опасные вещества, которые при небрежном обращении могут нанести вред здоровью. Поэтому при взаимодействии с ними (например, при переливании, разбавлении и т. п.) будьте очень внимательны и соблюдайте все необходимые меры предосторожности: используйте защитные перчатки и очки, а в случае работы с азотной кислотой также респиратор.

• Не ставьте флаконы с кислотами и щёлочами на мебель, которую вы не готовы безвозвратно испортить.

• Храните кислоты и щёлочи в плотно закрытой, затемнённой таре, в местах, недоступных для детей и домашних животных.


Все очерки раздела «Заметки балконного выращивателя»

Понравилась эта статья? Поделитесь ей в соцсетях!

Поделиться
Отправить
Запинить
5 комментариев
Артем 2 мес

Добрый день, подскажите можно использовать азотную или ортофосфорную кислоту за каждым проливом, два три раза в неделю?
Рн воды 8.2 нужно снижать до 7. Периуд выращивания занимает 3 месяца.

Александр Токарев 2 мес

Если речь о гидропонике (т. е. о pH-коррекции воды, периодически доливаемой в контейнер), то, конечно, можно — причём, и ту, и другую. При грунтовом выращивании лучше использовать азотную: ортофосфорная содержит фосфор, накопление которого в грунте нежелательно.

Александр Беляев 1 мес

Здравствуй, очень качественная информация, но хотелось бы дополнить вашими знаниями, в какой последовательности смешивать соли, без выпадения осадка, и образования гипса.

Сей час при корректировке рн поднятием водой на извести, в растворе образуется помутнение, карбоната калия нет, но есмъ ОГРОМНЫЙ интерес в получении знаний и опыта, у ОПЫТНЫХ! Благо дарю!

Александр Токарев 1 мес

Приветcтвую, спасибо, что читаете. Если вы пытаетесь повысить pH раствора с помощью гашёной извести (гидроксида кальция, Ca(OH)2), помутнение раствора, скорее всего, вызвано реакцией извести с поглощённым из воздуха углекислым газом:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

Поскольку в ходе этой реакции кальций выпадает в осадок (в виде карбоната кальция), который засоряет гидропонные контейнеры и мешает отслеживать текущее состояние раствора, гашёная известь не применяется в гидропонике для повышения pH. Для этого используются другие щёлочи, чаще всего, гидроксид калия, см. выше.
О том, в каком порядке смешивать соли, чтобы они не выпадали в осадок, чуть позже будет отдельный материал.

Игорь Чеботарев 1 д

Вы пишете: «Другой вопрос, что купить эти кислоты в розницу российскому гидропонщику не так-то просто.» Электролит кислотный есть даже на Озоне (очень дорого). И во многих других местах по приемлемой цене.

Александр Токарев 1 д

По моим сведениям, электролит сделан из азотной кислоты (которую достать нет проблем). Неужели в продаже имеется электролит, изготовленный из серной или соляной кислоты?

Игорь Чеботарев 1 д

В автомобильных свинцов-кислотных аккумуляторах в качестве электролита используется раствор серной кислоты. Плотность 1,28 — это примерно 37%.
Мне азотную купить намного сложнее.

Александр Токарев 23 ч

Очень интересно. А можно ссылку на электролит из серной кислоты?

Игорь Чеботарев 23 ч

Например, задорого, зато везде:
https://www.ozon.ru/product/elektrolit-kislotnyy-1-27-2-litra-180210836/
На картинке можно рассмотреть состав: кислота серная аккумуляторная, дистиллированная вода.

Александр Токарев 23 ч

Спасибо, буду иметь в виду.

Популярное